锌精矿中除主要成分硫化锌外，还有多种伴生矿物，如硫化铅、硫化铜、硫化镉、硫化银、硅石等。在焙烧过程中，它们不仅像硫化锌一样发生不同程度的氧化反应，而且它们的衍生物还能进一步形成各种盐类，如铁酸锌、硅酸锌、硅酸铅等。由于铁酸锌不溶于稀酸，锌的直收率降低。硅酸锌在浸出过程中产生胶体，增加了液固分离的难度。低熔点硅酸铅对焙烧过程也有不利影响。各种硫化物在焙烧过程中的变化描述如下。
表1国内沸腾焙烧技术经济指标
锌在锌精矿中以闪锌矿或铁闪锌矿的形式存在，其焙烧反应是一个复杂的过程，有许多可能的反应类型。在湿法炼锌的工业焙烧条件下，主要反应如下:
ZnS+2O2=ZnSO4 (1)
3 ZnSO4+ZnS=4ZnO+4SO2 (2)
2SO2+O2=2SO3 (3)
氧化锌+SO3 =硫酸锌(4)
焙烧开始时，按上述反应式(1)和(2)进行，反应产生的二氧化硫在氧气存在下继续氧化成三氧化硫，即按式(3)进行。
式(3)的反应是可逆的。当温度低于500℃时，反应向右进行，当温度高于600℃时，反应向左进行。所以沸腾焙烧过程中焙烧温度在850℃以上，实际气相中三氧化硫很少。反应式(4)表明，当SO3存在于气相中时，氧化锌生成硫酸锌，硫酸锌在高温下分解为氧化锌和三氧化硫，当温度高于800℃时，分解非常剧烈。硫酸锌形成的条件和数量取决于焙烧温度和气相组成，即温度低、SO3浓度高时，会形成较多的硫酸锌；当温度高而SO3浓度低时，硫酸锌会分解并倾向于形成氧化锌。
根据硫酸锌和氧化锌形成的上述条件，氧化焙烧和硫酸化焙烧在操作上的基本区别是:
(1)硫酸化焙烧温度(850℃ ~ 900℃)低于氧化焙烧温度(1050℃~ 100℃)；
(2)硫酸化焙烧产生的炉气中SO3浓度高于氧化焙烧，因此在硫酸化焙烧过程中需要供应大量过量的空气体以强化焙烧过程；
(3)硫酸化焙烧要求炉气与炉料接触良好，要求炉料在炉内停留时间长。
总之，硫化锌在850℃~900℃焙烧时，大部分氧化锌(ZnO)和少量硫酸锌(ZnSO4)、硅酸锌(ZnO SiO2)和铁酸锌(ZnO Fe2O3)生成，少量硫化锌未被氧化。
第二，硫化铅
铅精矿主要以硫化铅(PbS)的形式存在，硫化铅又称方铅矿，焙烧时按以下反应式反应。
PbS+2O2 =PbSO4
3PbSO4+PbS =4PbO+4SO2
PbO+SO3=PbSO4
硫化铅在焙烧过程中的行为与硫化锌相似，生成的硫酸铅在800℃以上分解为氧化铅。
硫化铅的熔点约为1120℃。熔化后流动性好，进入炉砖缝。硫化铅在600℃时开始挥发，800℃时大量挥发。当PbS挥发到炉膛上部和炉气管道时，被氧化成氧化铅。但氧化铅只有在900℃时才大量挥发，所以硫酸焙烧除铅率低。
氧化铅是一种良好的助熔剂，能与许多金属氧化物形成低熔点共晶化合物，如硅酸铅(PbO SiO2)、铁酸铅(PbO Fe2O3)、钙铅酸(CaO PbO6)、镁铅酸(MgPbO6)。这些低熔点共晶化合物危害极大，800℃就开始熔化，甚至造成炉料沸腾。
总之，硫化铅在焙烧过程中大部分生成氧化铅(PbO)，只有少量硫酸铅和低熔点共晶化合物生成。
三。硫化铜
铜精矿主要以辉铜矿(Cu2S)、黄铜矿(CuFeS2)和铜蓝(CuS)的形式存在。硫化铜熔点高(约1805℃ ~ 1900℃)，反应在低温(550℃)下进行，反应式如下。
2Cu2S+5O2=2CuO+2CuSO4
4 cufs 2 = 2Cu2S+4 FeS+S2
CuS+2O2=CuSO4
当温度高于700℃时，生成的硫酸铜按下式分解。
5CuSO4+3CuS=4Cu2O+8SO2
4CuSO4 = 2CuO CuSO4+2SO2+O2
2cuo CuSO4 = 4cuo+2so2 Á O2
硫化铜在焙烧温度下根据下式进行氧化反应。
2Cu2S+3O2=Cu2O+SO2
Cu2S+2O2=2CuO+SO2
4CuS+5O2=Cu2O+2SO2
12 cufs 2+35o 2 = 3c u2o+2 fe3o 4+12so 2
可以看出，铜化合物在焙烧过程中的产物主要是氧化铜(CuO)和氧化亚铜(Cu2O)，还有少量的硫酸铜(CuSO4)、铁酸铜(CuO Fe2O3)和硅酸铜(CuO SiO3)。
四。硫化镉
镉在锌精矿中以硫化镉(CdS)的形式存在，常与铅、镁共存。在焙烧过程中，硫化镉根据以下公式被氧化。
2cs+3o2 = 2cdo+SO2或CDs+2o2 = CDSO4
硫化镉的挥发温度为980℃，在高温焙烧过程中挥发到炉膛上部，在烟道中氧化成氧化镉(CdO)。所以在1050℃ ~ L100℃焙烧时，95%以上的镉挥发并氧化成氧化镉，进入烟气系统。通过除尘净化，镉富集在烟尘中，可作为提取镉的原料。
温度较低时，即850℃ ~ 900℃焙烧时，硫化镉被氧化生成氧化镉(CdO)和硫酸镉(CdSO4)。CdSO4是一种非常稳定的化合物，只有在温度高于1 000℃时才能分解成CdO和SO3，而CdO只有在温度高于1000℃时才能挥发。因此，CdO和CdSO4 _ 4在焙烧过程中几乎不挥发，而是留在焙烧砂中。浸出时，它们与ZnO一起进入硫酸溶液，溶液净化得到富集的铜镉渣，作为提取镉的原料。
动词 （verb的缩写）砷和锑的硫化物
砷和锌精矿以毒砂(FeAsS)或硫化砷(AS2S3)的形式存在，而锑以辉锑矿(Sb2S3)的形式存在。砷和锑化合物在600℃时明显离解，在氧化气氛中易被氧化。反应式为:
2As2S3+9O2=2As2O3+6SO2
2Sb2S3+9O2=2Sb2O3+6SO2
2FeAsS+5O2=Fe2O3+As2O3+2SO2
砷和锑的三氧化物是挥发性化合物，但在高温和足够过量的空气体下可被氧化成五氧化物，其反应式为:
As2O3+O2-As2O3
As2O3+2SO3=2As2O5+2SO2
2As2O3+2Fe2O3=2As2O5+2FeO
Sb2O3+O2 =Sb2O5
2Sb2O3+2SO2=2Sb2O5+2SO2
2Sb2O3+Fe2O3=2Sb2O5+4FeO
砷和五氧化二锑很难挥发。在氧化铅和氧化铁的存在下，容易生成砷和锑酸盐。
3PbO+As2O5 = Pb3(AsO4)2
3FeO+ As2O5=Fe3(AsO4)2
3PbO+Sb2O5 = Pb3(SbO4)2
3FeO+ Sb2O5=Fe3(SbO4)2
砷锑盐形成后，在焙烧过程中砷锑难以去除。在湿法炼锌过程中，当原料中砷、锑含量过高时，砷、锑进入电积液，造成电积过程中的“烧板”。因此，焙烧过程中应控制较低的温度和较少的过剩空气体量，使As和Sb尽可能以挥发性氧化物的形式进入烟气。在烟气除尘中，这些砷和锑的氧化物大部分是在烟气中收集的。
不及物动词硫化银
它在银锌精矿中以辉银矿(Ag2S)的形式存在。它在605℃时着火，并根据以下反应氧化。
Ag2S+2O2=Ag2SO4
2Ag2S+3O2 =2Ag2O十2SO2
在锌的焙烧温度下，硫化银的氧化不同于其他金属硫化物，氧化银(Ag2O)是一种非常不稳定的化合物，容易分解。
2g2o = 4Ag+O2
硫化银焙烧时，在大量SO3的存在下生成硫酸银(Ag2SO4)，其反应式如下。
Ag2S+4SO3=Ag2SO4+4SO2
生成的硫酸银在650℃左右稳定，但在锌焙烧温度(850 ~ 900℃)下分解，分解公式如下。
Ag2SO4=2Ag+SO2+O2
总之，硫化银在焙烧过程中大部分生成金属银和硫酸银。同时，由于氧化不完全，焙砂中仍有少量硫化银存在。
七。铟和锗
铟和锗在锌精矿中以硫化物或化合物的形式存在。当焙烧温度在800 ~ 1100℃之间时，它变成氧化物。由于难以被稀硫酸溶解，大部分残留在浸出渣中，在处理浸出渣的过程中被回收。
八、硫化铁
通常，黄铁矿(FeS2)、磁黄铁矿(Fe2S)或铁闪锌矿(nZnS mFeS)存在于铁锌精矿中。硫化铁在800 ~ 1100℃的焙烧温度下被氧化，反应如下:
4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2
3FeS+5O2=Fe3O4+3SO2
硫化铁在焙烧过程中也会被SO2和SO3氧化。
FeS+3SO3=FeO+4SO2
3FeO+SO3=Fe3O4+SO2
3FeS+5O2= Fe3O4+3SO2
高价铁氧化物也能与硫化铁反应。
16Fe2O3+FeS2=11Fe3O4+2SO2
10Fe2O3+FeS=7Fe3O4+SO2
综上所述，大部分氧化铁(Fe2O3)和少量氧化铁(Fe3O4)是硫化铁焙烧得到的。FeO和Fe2(SO4)3在煅烧产物中很少，因为氧化亚铁容易氧化成高价铁，硫酸铁Fe2(SO4)3容易分解。此外，焙砂中存在少量未氧化的FeS和FeS2。
焙烧温度高于650℃时，特别是高温焙烧时，氧化锌和氧化铁生成铁酸锌，反应式为:
氧化锌+氧化铁=氧化锌氧化铁
铁酸锌是一种难溶于稀硫酸的物质。锌焙砂在浸出过程中，进入浸出渣，降低了锌的浸出率和锌的总回收率。因此，在配加锌精矿时，要求含铁量不能太高，一般不超过8%。为了减少铁酸锌的形成，可以采用加速焙烧来减少氧化锌和氧化铁在焙烧温度下的接触时间。此外，在允许焙烧的情况下，适当增大炉料的粒度，减少其接触面积，也可以减少铁酸锌的生成。
九。二氧化硅
锌精矿通常含有大量二氧化硅(SiO2)，有时高达6%。在焙烧过程中，与金属氧化物(ZnO、FeO、PbO、CaO)接触，生成低熔点硅酸锌等硅酸盐。反应如下:
氧化锌+二氧化硅=氧化锌二氧化硅
PbO+SiO2=PbO SiO2
形成的硅酸盐，特别是硅酸铅(PbO·SiO 2，熔点726℃)会降低炉料的软化点，促进焙砂结块，阻碍正常焙烧。硅酸锌等硅酸盐虽然能溶解在稀硫酸中，但此时生成的二氧化硅呈胶体状态进入溶液，难以浸出、澄清和过滤。因此，混合锌精矿中二氧化硅的含量应严格控制在5%以下。
X.硫化汞
锌精矿一般汞含量很少，主要以朱砂形式存在。与其他硫化物不同，硫化汞在焙烧条件下直接生成金属汞，而不是氧化物和硫酸盐。反应是:
硫化汞+氧气=汞+二氧化硫
汞蒸气将进入焙烧烟气，并在烟气净化中被回收。
关键词TAG： 有色金属上一篇：铁的比色测定实验(铁的比色测定实验中哪些试剂需要准确配制)