銅精礦硫酸化焙燒(sulphatingroastingofcopperconcentrate)

使銅精礦中的銅硫化物在低于銅精礦熔化溫度的空氣流中轉(zhuǎn)變成硫酸鹽的銅精礦焙燒方法，為濕法煉銅的銅爐料煉前準(zhǔn)備作業(yè)。銅精礦的銅在焙燒過程中轉(zhuǎn)變成可溶于水的硫酸鹽CuSO₄t或可溶于稀酸的堿式硫酸銅CuO•CuSO₄，鐵則轉(zhuǎn)變成不溶于稀酸的氧化物(Fe₂O₃)，在焙燒礦浸出過程中銅便與鐵和脈石分離。

硫酸化焙燒可分為全硫酸化焙燒和半硫酸化焙燒。全硫酸化焙燒產(chǎn)物中銅的酸溶率為96％～98％，水溶率在90％以上；半硫酸化焙燒產(chǎn)物中銅的酸溶率為95％～98‘F6，水溶率為40％～60％。為了減少濕法煉銅的廢電解液處理量和提高硫的利用率，多進(jìn)行半硫酸化焙燒。

原理實現(xiàn)硫酸化焙燒的基礎(chǔ)是銅、鐵硫酸鹽分解溫度的顯著不同：

2CuSO₄≒CuO．CuSO₄+SO₃(反應(yīng)溫度在943K)(1)

CuO．CuSO₄≒2CuO+SO₃(反應(yīng)溫度在1005K)(2)

2FeSO₄≒Fe₂O₃+SO₂+SO₃(反應(yīng)溫度約在773K)(3)

在氣相組成一定時，只要嚴(yán)格控制焙燒溫度就能達(dá)到硫酸化焙燒的目的。焙燒溫度一般為948～953K。

焙燒是一種固氣多相反應(yīng)，當(dāng)溫度一定時，氣相組成會影響產(chǎn)物的形態(tài)。硫化物焙燒過程可用下列反應(yīng)表示：

MeS+1.5O₂==MeO+SO₂(4)

2SO₂+O₂≒2SO₃p_SO3=K_S^1/2p_SO2p_O2^1/2(5)

MeO+SO₃≒MeSO₄K6=p_SO3^-1(6)

氣相中SO₃分壓P_SO3與硫酸鹽分解壓p_SO3之比決定反應(yīng)產(chǎn)物的形態(tài)。鼓入空氣的過剩系數(shù)大，有利于硫酸銅和堿式硫酸銅的生成，一般控制鼓入空氣的空氣過剩系數(shù)為1．1～1．5。

工藝硫化銅精礦的硫酸化焙燒在流態(tài)化焙燒爐內(nèi)進(jìn)行，空氣從爐底部的風(fēng)斗通過氣體分布板進(jìn)入細(xì)顆粒料層，當(dāng)氣流速度達(dá)到臨界速度后，固體顆粒被氣流吹動，相互分離，作不停的復(fù)雜運動。只要氣流速度不超過最大臨界速度，固體顆粒就在一定高度范圍內(nèi)運動。運動的顆粒處于懸浮狀態(tài)，猶如水的沸騰。

加料方式有干式加料和濕式加料兩種，干式加料要求精礦含水不多于8％～10％，濕式加料是把精礦漿化后用泵輸入爐內(nèi)。不論何種加料方式，都要求把夾雜物和大顆粒從精礦中除去。

硫酸化焙燒產(chǎn)物有焙燒礦(焙砂+煙塵)和煙氣。焙燒礦是銅礦浸出的原料。煙氣經(jīng)旋風(fēng)收塵器、電收塵器除塵后送制取硫酸。

銅精礦硫化物在焙燒過程中氧化放出的熱量不僅能滿足過程本身所需的熱量，而且還有剩余。為了防止焙燒溫度升高，在爐內(nèi)的流態(tài)化床層處安裝汽化冷卻水套，將多余的熱量排出爐外。冷卻水套有管式和箱式兩種。管式水套冷卻效率高，但是易磨損；箱式水套冷卻效率稍低，但是不易磨損，安裝方便，在生產(chǎn)中多被采用。

硫酸化焙燒也有在多膛焙燒爐內(nèi)進(jìn)行的，由于此種設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)能力小，已被結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)能力大、焙燒溫度和氣相組成易控制的流態(tài)化焙燒爐所代替，并采用富氧鼓風(fēng)和制粒焙燒等技術(shù)強化生產(chǎn)。