煅烧焙烧和烧结的区别

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1、焙烧焙烧与煅烧是两种常用的化工单元工艺。焙烧是将矿石、精矿在空气、氯气、 氢气、甲烷和氧化碳等气流中不加或配加一定的物料，加热至低于炉料的熔点， 发生氧化、复原或其他化学变化的单元过程，常用于无机盐工业的原料处理中， 其目的是改变物料的化学组成与物理性质，便于下一步处理或制取原料气。煅烧 是在低于熔点的适当温度下，加热物料，使其分解，并除去所含结晶水、二氧化 碳或三氧化硫等挥发性物质的过程。两者的共同点是都在低于炉料熔点的高温下 进展，不同点前者是原料与空气、氯气等气体以及添加剂发生化学反响，后者是 物料发生分解反响，失去结晶水或挥发组分。烧结也是一种化工单元工艺。烧结与焙烧不同，焙烧在低于固

2、相炉料的熔点 下进展反响，而烧结需在高于炉内物料的熔点下进展反响。烧结也与煅烧不同， 煅烧是固相物料在高温下的分解过程，而烧结是物料配加复原剂、助熔剂的化学 转化过程。烧结、焙烧、煅烧虽然都是高温反响过程，但烧结是在物料熔融状态 下的化学转化，这是它与焙烧、煅烧的不同之处。焙烧1. 焙烧的分类与工业应用矿石、精矿在低于熔点的高温下，与空气、氯气、氢气等气体或添加剂起反 响，改变其化学组成与物理性质的过程称为焙烧。在无机盐工业中它是矿石处理 或产品加工的一种重要方法。焙烧过程根据反响性质可分为以下六类，每类都有许多实际工业应用。(1) 氧化焙烧硫化精矿在低于其熔点的温度下氧化，使矿石中局部或全部

3、的金属硫化物变为氧 化物，同时除去易于挥发的砷、锑、硒、碲等杂质。硫酸生产中硫铁矿的焙烧是 最典型的应用实例。硫化铜、硫化锌矿的火法冶炼也用氧化焙烧。硫铁矿(FeS )焙烧的反响式为：24FeS+11O =2FeO+8SO f2 22323FeS +8O =FeO+6SO f2 2342生成的SO就是硫酸生产的原料，而矿渣中Fe O与Fe O都存在，到底那一个 比例大，要视焙烧时空气过剩量和炉温等因素而定。一般工厂，空气过剩系数大， 含Fe O较多；假设温度高，空气过剩系数较小，渣成黑色，且残硫高，渣中FeO 多。焙烧过程中，矿中所含铝、镁、钙、钡的硫酸盐不分解，而砷、硒等杂质转 入气相。硫化

4、铜(CuS )精矿的焙烧分半氧化焙烧和全氧化焙烧两种，分别除去精矿中局 部或全部硫，同时除去局部砷、锑等易挥发杂质。过程为放热反响，通常无需另 加燃料。半氧化焙烧用以提高铜的品位，保持形成冰铜所需硫量；全氧化焙烧用 于复原熔炼，得到氧化铜。焙烧多用流态化沸腾焙烧炉。锌精矿中的硫化锌(ZnS )转变为可溶于稀硫酸的氧化锌也用氧化焙烧，温度 850900C，空气过剩系数1.11.2,焙烧后产物中90%以上为可溶于稀硫酸 的氧化锌，只有极少量不溶于稀酸的铁酸锌(ZnO FeO)和硫化锌。2 3氧化焙烧是钼矿化学加工的主要方法，辉钼矿(MoS )含钼量大于45%，被粉2碎至6080 目，在焙烧炉中于5

5、00550C下氧化焙烧，生成三氧化钼。三氧化 钼是中间产品，可生成多种钼化合物与钼酸盐。有时，氧化焙烧过程中除加空气外，还加添加剂，矿物与氧气、添加剂共同 作用。如铬铁矿化学加工的第一步是纯碱氧化焙烧，工业上广泛采用。原料铬铁 矿(要求含Cr 0 35%以上)，在10001150C下氧化焙烧为六价铬：2 32Cr 0 +4Na CO +30 =4Na Cr 0 +4C0 f2323222 42(2) 硫酸化焙烧使*些金属硫化物氧化成为易溶于水的硫酸盐的焙烧过程，主要反响有2MeS+30 2Me0+2S02 22Me0+ SO +0 MeO MeSO224MeO MeSO + SO +0 2Me

6、S04224式中Me为金属。例如一定组成下的铜的硫化物，在600C下焙烧时，生成硫 酸铜；在800C下焙烧时，生成氧化铜。所以控制较高的S0气氛及较低的焙烧2温度，有利于生成硫酸盐；反之，则易变为氧化物，成为氧化焙烧。对锌的硫化矿及其精矿，用火法冶炼时，用氧化焙烧；用湿法处理时，采用硫酸 化焙烧。(3) 挥发焙烧将硫化物在空气中加热，使提取对象变为挥发性氧化物，呈气态别离出来， 例如，火法炼锑中将锑矿石(含SbS)在空气中加热，氧化为易挥发的SbO ：23232Sb S +90 2Sb 0 f +6S0 f232232此反响从290C开场，至400C可除去全部硫。(4) 氯化焙烧借助于氯化剂(

7、如Cl、HCl、NaCl、CaCl等)的作用，使物料中*些组分转变2 2为气态或凝聚态的氯化物，从而与其他组分别离。金属的硫化物、氧化物或其他 化合物在一定条件下大都能与化学活性很强的氯反响，生成金属氯化物。金属氯 化物与该金属的其他化合物相比，具有熔点低、挥发性高、较易被复原，常温下 易溶于水及其他溶剂等特点。并且各种金属氯化物生成的难易和性质上存在明显 区别。化工生产中，常利用上述特性，借助氯化焙烧有效实现金属的别离、富集、 提取与精炼的目的。视原料性质及下一步处理方法的不同，可分为中温氯化焙烧 与高温氯化焙烧，前者是使被提取的金属氯化物在不挥发条件下进展，所产生的 氯化物用水或其他溶剂浸

8、取而与脉石别离；后者是被提取的金属氯化物在能挥发 的温度下进展，所形成的氯化物呈蒸气状态挥发，与脉石别离，然后冷凝回收。 此法用于菱镁矿(MgCO )与金红石(TiO )的氯化，以生产镁和钛，也用于处理黄铁3 2矿烧渣，综合回收铜、铅、锌、金、银等。氯化离析焙烧是氯化焙烧的一种特例，在矿石中参加适量的碳质复原剂(如煤 或焦炭)和氯化剂，在弱复原气氛中加热，使矿石中难选的金属成氯化物挥发， 再在炭粒外表复原为金属，并附着在炭粒上，随后用选矿方法富集，制成精矿。 此法可用于*些难选或低品位的氧化矿(如氧化铜矿)。氯化焙烧用于火法冶金具有以下优点：对原料适应性强，可处理各种不同 类型的原料；作业温度

9、比其他火法反响过程低；别离效率高，综合利用好。 在高品位矿石资源日趋枯竭的情况下，对储量很大的低品位、成分复杂难选的贫 矿来说，氯化焙烧将发挥更大作用。但是氯化焙烧要解决以下两个问题：提高 氯的利用率与氯化剂的再生回收是关键问题；设备的防腐蚀问题与环境保护问 题。在无机盐生产中，新建的钛白粉(TiO)装置多采用氯化法。金红石矿或钛铁 矿渣与适量的石油焦混合后，参加流态化炉中，通入氯气在8001000C下进展 氯化，其反响式为：TiO + (l+0)C+2Cl TiCl +2BCO+(1-B)CO式中卩为排出炉气中CO/(CO+ CO)的比值。纯TiCl是无色透明液体，但此124过程所得粗TiC

10、l含有杂质，将杂质别离后，可制金属Ti或TiO。4 2(5) 复原焙烧将氧化矿预热至一定温度，然后用复原气体(含CO、H、CH等)使其中*些氧24化物局部或全部复原，以利于下一步处理。例如贫氧化镍矿预热到780800C， 用混合煤气复原，使铁的高价化合物大局部复原为FeO，少量复原为FeO及金,34属铁，镍与钻的氧化物复原成易溶于NH -CO -H O溶液的金属镍和钻。3 2 2磁化焙烧也属于复原焙烧，其目的是将弱磁性的赤铁矿(Fe O )复原为强磁性23的磁铁矿(FeO),以便于磁选，使之与脉石别离。3 4无机盐生产中，重晶石(主要含BaSO )的化学加工主要采用复原焙烧法，是生4产各种钡化

11、合物最经典、最重要、使用最广的方法。复原焙烧所用重晶石矿的品 位要高，一般含BaSO 98%, SiO2%，否则将影响产品质量。重晶石与煤粉在4 2转炉中，于10001200C的高温下，复原焙烧成硫化钡(俗称黑灰)，反响式为：BaSO +2CBaS+2CO4 2经浸取别离所得的硫化钡溶液，可进而制成其他钡化合物。亦可用氢气、甲 烷、天然气代替煤粉进展复原焙烧，在悬浮炉中复原重晶石，该法可强化复原过 程。(6) 氧化钠化焙烧向矿石中加适量钠化剂(如NaCO、NaCl、Na SO等)，焙烧后生成易溶于水的 钠盐，例如，湿法提钒过程中，细磨钒渣，经磁选除去铁后，加钠化剂并在回转 炉中焙烧，渣中的三价

12、钒氧化成五价的偏钒酸钠：Na CO +V O +O 2NaVO +CO2323232Na SO+ VO+O 2NaVO +SO2423233NaCl + VO +3/20 2NaV0 +Cl232322. 焙烧过程的物理化学根底（1）焙烧过程热力学焙烧过程中有气体产物产生，一般为不可逆反响。研究焙烧过程热力学主要是根 据相图确定反响产物的相区。焙烧过程中发生许多反响。以方铅矿焙烧为例，总反响式为：2PbS+3O 2PbO+2SO2 2此为全脱硫焙烧，或完全程度的氧化焙烧。对锌、铜、铁也能写出类似的完 全焙烧反响式。假设焙烧温度较低，则形成硫酸盐：2PbS+3O 2PbSO242PbO+2SO

13、2PbSO24温度较高时，氧化物可被硫化物复原得到金属：2PbO+PbS3Pb+ SO2可以采用控制温度和氧势（即压力）以得到所需的氧化态。以锌精矿而言，因 最后要用碳复原，故需要氧化焙烧尽可能将硫除净。而对浸出之矿石，目的是形 成尽可能的水溶性硫酸盐。研究焙烧热力学时，还要注意气相中会生成三氧化硫：SO+1/2O=SO223MeSO二MeO+SO （Me为金属离子）3 2在一定反响条件下，反响的产物到底是氧化物还是硫酸盐要由三二 * 的优势图来判断，由相图来确定产物组成。温度为1000K的Ni-O-S优势区域图见图4-1-01。在总压为0.1MPa（1大气压） 下，假设气体组成为O 310%

14、, SO310%，则所得区域见小方形A，此时稳定 的固相是NiSO。假设气体组成为O21%, SO 1%，则 为B点，此时NiO是稳定 422的。对于图中的点C，相应的=二 mu 1八三,要求压力如此之小，在工业生产中是不可能形成的。温度为950K时焙烧铜、钻的硫化矿能产出97%的可溶性铜与93.5%的可溶 性钻。焙烧炉气体分析为SO8%，O4%，将950C的铜与钻优势区域图重迭于图 4-1-02。表示在工业焙烧铜钴矿石的作业点（点A）恰好在CoSO、CuSO区域中。4 4如果需要在浸取时，将铜与钻别离，焙烧条件可控制在点B，则会生成不溶于水 的氧化铜与可溶的氧化钻，此别离操作也已在工业中应用

15、。也可用温度对平衡的影响以移动优势区域位置以便产生出所需之最终产品。（2）焙烧过程动力学与影响焙烧速率的因素焙烧过程是气一固相非催化过程，由于颗粒之间无微团混合，所以反响速率 的考察对象是颗粒本身。宏观反响过程包括气膜扩散（外扩散）、固膜扩散（又称 产物层扩散或灰层扩散，内扩散）及在未反响芯外表上的化学反响。目前研究宏 观反响速率最常用的是收缩未反响芯（又称缩芯）模型，当颗粒大小不变或颗粒大 小改变时，当反响控制、或内扩散控制或外扩散控制时，可以推导出不同的反响 速率式，详见化学反响工程专著。这类宏观反响速率式还不能得心应手地用于设 计，设计工作多仍停留在经历或半经历的状态。焙烧炉生产能力的大小，取决于焙烧反响速率，反响速率越快，在一定的残硫指标下，单位时间内焙烧的固体矿物就越完全，矿渣残硫就低。在实际生产中不仅要求焙烧的矿物量多，而且要求烧得透，即排出的矿渣中残硫要低。影响焙烧速率的因素很多，有温度、粒度、氧含量等。 温度的影响一般来说，温度越高，焙烧速度也越快。以硫铁矿氧化焙烧为例，在20