2.3.2 ZnS焙燒反應(yīng)分析

硫化鋅是很難著火的硫化物, 其著火點很高, 焙燒時, ZnS不因受熱而離解, 仍然保持緊密的狀態(tài)使氣體難于透入, 焙燒時產(chǎn)生的ZnO, 其密度較ZnS小, 因而新占體積較大, 結(jié)果ZnO稠密地覆蓋在ZnS的核心上, 使之難于焙燒, 往往在焙燒結(jié)束后仍保留著ZnS的殘核, 這就是硫化鋅最難焙燒的主要原因。

ZnS的結(jié)構(gòu)很致密, 它是一種比較難氧化的物質(zhì), 加之氧化后生成的硫酸鹽和氧化物是一種很致密的膜層, 它能緊緊地包裹在未氧化的硫化鋅顆粒表面, 阻礙氧的滲入。所以在燒結(jié)焙燒時, 需要較長時間、 過量的空氣和較高的焙燒溫度, 才能使硫化鋅轉(zhuǎn)為氧化鋅。其反應(yīng)為:

ZnS的著火溫度在600~650℃, 焙燒開始時, 發(fā)生反應(yīng)(2-1)、 反應(yīng)(2-2), 產(chǎn)生的SO2, 又與煙氣中氧化合成SO3。 反應(yīng)(2-5)表明, 存在SO3時ZnO可形成ZnSO4。 反應(yīng)(2-3)是可逆反應(yīng), 低溫(〈500℃)由左向右進(jìn)行; 較高溫(>600℃)反應(yīng)由右向左進(jìn)行。600℃以上時, ZnSO4分解, 850℃時激烈分解為氧化鋅。

綜上所述, ZnS焙燒后是生成ZnO還是ZnSO4, 主要取決于焙燒條件, 即焙燒溫度及氣相成分。在鉛鋅混合精礦燒結(jié)焙燒的高溫及強氧化氣氛的條件下, ZnS主要氧化成ZnO留在燒結(jié)塊中。

上述的氧化反應(yīng)是放熱反應(yīng), 它們保證了焙燒過程不需要在另加燃料的情況下進(jìn)行。

鉛鋅混合精礦在焙燒時, 控制焙燒溫度和氣相成分, 對硫酸鹽的生成或分解有很大的影響, 燒結(jié)塊中不希望存在ZnSO4, 因為在鼓風(fēng)熔煉時會還原成ZnS, 使作業(yè)發(fā)生困難。

焙燒得到的ZnSO4在高溫下分解, 分解壓力隨著溫度的升高而增大, 其分解壓與溫度的關(guān)系如表2-2所示。 

表2-2 ZnSO4的分解壓與溫度的關(guān)系

ZnSO4分解完全與否, 不僅取決于溫度, 而且還取決于加熱時間和分解生成氣體的排出速度(與鼓風(fēng)強度有關(guān))。