第二篇火法冶金原理第3章硫化矿的火法冶金8h.pptx

第二篇 火法冶金原理;2; ;4;Possible solutions;6;7;8;9;10;11;12;;;;16;17;18;19;20;21;22;23;热力学平衡图（优势区域图、稳定区域图） 以图的形式表示系统中物质稳定存在的形态与热力学参数之间的关系。 例： Me-O系热力学平衡图 1100K时Zn-S-O系热力学平衡图;Zn-S-O系热力学平衡图（1100K） ;热力学平衡图的用途 指明Zn-S-O系中各种化合物稳定存在的区域和为获得相应的化合物所应控制的条件； 例如：只有将工艺条件分别控制在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区域内，才能分别获得ZnS、ZnSO4和ZnO； 为得到ZnSO4，应同时控制高PO2和PSO2值；为???到ZnO，应控制高PO2值、低PSO2值。 指明各种化合物之间平衡的条件 例如：在ab线所表征的条件下ZnS与ZnO保持平衡； 系统中不存在ZnSO4与ZnO的平衡反应。;27;28;29;30;31;32;Cu-S-O系的等温平衡图;Cu-S-O系;Cu-S-O系的热力学平衡图（700℃） ;可直观、清楚地看出每种物质稳定存在的条件。 如：在Cu-S-O系中，Cu2O、 CuSO4分别在V区和VI区内稳定。 了解系统内各种化合物间的平衡条件。 ? 例如，在Cu-S-O系中，不存在CuS-Cu、CuS-Cu2O、CuS- CuO等平衡。;了解硫化矿焙烧过程中生成物的变化规律。 硫化铜矿焙烧时，PSO2/p?在10-7~1范围内（相应的pSO2值为10-2～105 Pa）： 随着pO2增大， CuS的氧化顺序为： CuS ? Cu2S ? Cu ?Cu2O ?CuO ? CuO·CuSO4 ?CuSO4 随着pSO2增大，Cu的硫化顺序为： Cu ? Cu2S ? CuS 可以得到新冶金工艺的概念。 在高压（pSO2109Pa）设备中，可以由Cu2S直接得到CuSO4。 准确控制硫位和氧位，可由硫化物直接制取金属铜。;38;39;40;41;硫化物在低温氧化生成硫酸盐，在高温氧化生成金属； 在 M、N 二点对应的温度之间，MeS与MeO平衡共存； 在 M 点条件下，MeS与MeO发生交互反应： MeS ＋ 2MeO＝3Me ＋SO2 —— 熔锍吹炼的基本反应，其发生的最低温度对不同 金属大不相同： 对于铜、铅和贵金属，该反应可在1000 ?C以下发生，即能在焙烧条件下发生； 对于镍、铁和锌等金属，交互反应只有在工业上难以实现的高温下才能进行。 在同一个氧分压下，与 M e和 MeO 相比，MeSO4 的生成温度最低。;由硫化物焙烧直接生成硫酸盐的反应： MeS + O2 = MeSO4 可在 N 点温度以下进行。 在 N 点所示的条件下，MeS、MeO与MeSO4 平衡共存： MeS + MeSO4 + O2 = 2MeO + 2SO2 N点对应的温度是Me－S－O系中 MeS 与 MeSO4 平衡共存的最高温度，即 MeO 能稳定存在的最低温度。 对于铅和锌，N 点对应的温度较高， 铜和镍次之， 对Fe－S－O系， N 点温度最低，约为 600 ?C 。 当 PSO2 降低时，硫酸盐的稳定区缩小，氧化物的稳定区扩大 ? 硫酸化焙烧要求气氛中有较大SO2分压。;44;45;图8-7 Cd-S-O系的 图（1200℃） ;Cd(g)/CdO平衡线随着PCd的减小而向左移动。 对于没有Cd参与的平衡反应，如 2CdS(s) + 3O2(g) = 2CdO(s) + 2SO2(g)， 其平衡状态与镉的平衡蒸气压无关，故保持不变。 随着PCd的降低，Cd的稳定区扩大。 ;—— Cu-S-O系与Fe-S-O系的叠加等温平衡图 ;;在焙烧体系中，凝聚相活度不为1； 在复杂硫化矿焙烧过程中，有各种副反应发生； — 不同的硫化物可能形成固溶体 如铜硫化矿焙烧时有FeS与Cu2S固溶体生成 — 产物与反应物之间及产物之间也可能发生反应 如闪锌矿焙烧时有铁酸盐ZnO·Fe2O3生成 由于固溶体或复杂化合物的生成，将使该化合物的活度显著减小；以固溶体或复杂化合物形态存在的反应物有较大的稳定性。 使ZnO·Fe2O3焙烧生成ZnSO4所需要的SO2和O2的分压比纯ZnO焙烧生成ZnSO4时为高。;3.3.2 硫酸化焙烧 ;; 反应式（1）的平衡常数： 因为 和 都是纯物质，所以 ，由此得： (4-1)