硫化鉛鋅精礦中主要的金屬硫化物有: PbS、 ZnS、 FeS2、 CuFeS2、 FeAsS、 CdS、 Hg2S、 Ag2S、 Sb2S3等, 其燒結焙燒過程非常復雜, 但基本原理是: 將制備好的爐料(即混合物料)送入燒結設備(燒結機)中, 點火加熱到1050~1150℃, 在有氧氣參與(鼓入空氣或低SO2濃度煙氣)的情況下, 物料中的金屬硫化物便發(fā)生氧化反應, 生成金屬氧化物和二氧化硫, 其反應式為:

2MeS+3O2=2MeO+2SO2+Q

該反應是放熱反應, 產(chǎn)生的熱量足夠使焙燒過程的一切反應繼續(xù)進行, 不需要加任何燃料, 另外各種金屬氧化物也會部分相互反應, 生成各種復雜鹽類, 例如硅酸鹽、 亞鐵酸鹽、 鋁酸鹽、 砷酸鹽等, 其中鉛的硅酸鹽和亞鐵酸鹽熔點較低, 在燒結焙燒過程中起黏結作用, 將脫硫后的氧化物料黏結成具有一定強度、 硬度和孔隙度的燒結塊。

2.2.1 金屬硫化物的著火溫度

在某一溫度下, 硫化物氧化放出的熱量能使氧化過程自發(fā)地擴展到全部物料并使反應加速進行時, 此溫度就叫做著火溫度, 硫化物的著火溫度決定著焙燒的最低溫度。各種金屬硫化物的著火溫度常取決與該物料本身的物理性質(zhì), 例如熱容、 導熱率、 粒度、 致密度等, 一般來說, 熱容量大、 粒度粗、 致密度大的物料著火溫度高, 反之則低, 著火溫度與粒度的關系如表2-1所示。在化學性質(zhì)上, 影響硫化物著火溫度的原因主要是其結構以及氧化反應的熱效應。此外, 外界因素比如催化作用和強化作用等對其影響也很大。從表2-1可以看出, 硫化鉛和硫化鋅的著火溫度較高, 因此低溫下氧化速度較慢, 為了徹底脫硫, 在焙燒過程中需要鼓入過?？諝? 控制較高溫度以及較長時間。

表2-1 某些金屬硫化物的著火溫度與黏度的關系

2.2.2 硫化物氧化過程機理

任何硫化物氧化過程都是氣固相的多相反應過程, 它可分為若干階段, 其中最緩慢的階段決定著整個過程的速度, 其反應步驟是: ① 氣流中的氧分子擴散至硫化物表面; ② 氧分子在固相表面吸附; ③ 固相表面上進行化學反應; ④ 反應的氣體產(chǎn)物從固相表面解吸; ⑤ 氣體產(chǎn)物從固相表面向氣流中擴散。