在氧化气氛中加热硫化矿,将矿石中的全部(或部分)硫脱除转变为相应的金属氧化物(或硫酸盐)的过程,称为氧化焙烧(或硫酸化焙烧)的过程。在焙烧条件下,硫化矿物转变为金属氧化物和金属硫酸盐的反应式可表示为:
2MS+302 ==== 2M0+2S02 (1)
2S02+O2 ←→2SO3 (2)
MO+SO3 ←→MSO4 (3)
氧化焙烧时,金属硫化物和二氧化硫的反应(1)是不可逆的,而式(2)、(3)是可逆的。
在焙烧过程中当炉气中三氧化硫分压大于金属硫酸盐的分解压时,焙烧产物为金属硫酸盐,过程属硫酸化焙烧。反之。当炉气中的三氧化硫分压小于金属硫酸盐的分解压时,焙烧产物为金属氧化物(全脱硫焙烧)。因此,在一定的温度下硫化矿物氧化倍烧产物取决于气相组成和金属硫化物、氧化物及金属硫酸盐的离解压。各种金属硫酸盐的分解温度和分解自由能不同,控制焙烧温度和炉气成分,即可控制焙烧产物组成,以达到选择硫酸化接烧的目的。
例如铜的硫化物焙烧过程中铜的硫化物反应为
550℃
2CuFeS2 ======= Cu2S+2FeS+S
400℃
2CuS ====== Cu2S+S
200~300℃
2Cu2S+5O2 ========= 2Cu0+2CuS04
300℃
Cu2S+202 ======2Cu0+SO2
>1000℃
4Cu0 ======= 2Cu20+02
1 <650℃
SO2+——02 ======= SO3
2
<650℃
Cu0+SO3 =======CuSO4
当有硫化物存在时,反应生成的硫酸铜会在很低的温度下进行相互反应而分解:
100℃
CuSO4+3CuS ======= 2Cu2S+2S02
300~400℃
2CuS04+Cu2S}===========2Cu20+3SO2
因此,铜硫酸化焙烧的温度应小于65090,氧化焙烧的温度应高于650cC,此时焙烧产物主要为未经氧化的硫化亚铜、氧化铜及少量的硫酸铜。