燒結(jié)焙燒所采用的鉛鋅精礦除方鉛礦PbS, 閃鋅礦ZnS外, 還含有其他各種金屬硫化物及硅、 鈣等的氧化物, 在強(qiáng)氧化氣氛和高溫的燒結(jié)條件下, 將發(fā)生不同的物理化學(xué)變化。

2.3.1 硫化鉛的焙燒反應(yīng)分析

在高溫及氧化氣氛下, 會(huì)生成PbO和PbSO4, 發(fā)生的反應(yīng)如下: 

最初形成的PbSO4再與PbS相互作用而形成PbO: 

3PbSO4+PbS=4PbO+4SO2

如果反應(yīng)物之間接觸良好, 溫度在550℃以上, 則反應(yīng)從左向右進(jìn)行到底。

PbO與PbSO4還會(huì)與未氧化的PbS發(fā)生交互反應(yīng): 

在燒結(jié)焙燒的強(qiáng)氧化氣氛下, 金屬鉛會(huì)進(jìn)一步氧化為PbO, 或金屬鉛與其他氧化物或PbSO4相互作用而形成PbO。

在燒結(jié)過程中常產(chǎn)生少量的鉛, 其生成量隨著燒結(jié)塊含鉛量的增高與SiO2含量的降低而增多。

在高溫條件下, PbSO4也會(huì)分解變?yōu)镻bO。所以, 在燒結(jié)焙燒條件下, PbS氧化的結(jié)果是生成PbO和PbSO4, 從PbS精礦的燒結(jié)焙燒目的來說, 由于PbSO4在鼓風(fēng)爐還原熔煉的條件下, 不能還原得到金屬鉛, 而是還原成PbS進(jìn)入銅锍, 所以, 必須在焙燒過程中全部變成PbO, 盡量減少PbSO4的生成。

在焙燒過程中, PbSO4與PbO比例視焙燒條件而定。PbSO4生成的條件及數(shù)量取決于焙燒的氣氛、 焙燒的溫度以及物料的組成。

PbSO4在氣相中存在SO3時(shí)才能生成, 其反應(yīng)按下式進(jìn)行: 

2SO2+O2=2SO3

PbO+SO3=PbSO4

由以上兩反應(yīng)可見, 只要保證SO2能夠轉(zhuǎn)變?yōu)镾O3, 并與氧化鉛接觸, 就有利于PbSO4的生成。

PbSO4生成的數(shù)量主要取決于焙燒的溫度, 提高焙燒溫度能夠促使PbSO4分解。焙燒時(shí), 在低溫下(〈700℃)主要生成硫酸鹽, 在高溫下(705~1000℃)主要形成氧化物。

精礦中的脈石或加入其中的熔劑SiO2、 Fe2O3和CaO都能促進(jìn)PbSO4的分解, 其化學(xué)反應(yīng)為: 

綜上所述, 在燒結(jié)焙燒過程中, 由于采用的溫度在1000~1200℃, 同時(shí)爐料中存在有大量的脈石與熔劑, 加之焙燒過程的強(qiáng)化, PbS會(huì)達(dá)到完全氧化的目的, 所以, 燒結(jié)焙燒得到的燒結(jié)塊中的鉛主要是以游離的氧化鉛和結(jié)合狀的氧化鉛鋅(如硅酸鹽等)的形式存在, 其次是金屬鉛、 硫酸鉛及少量未氧化的硫化鉛。