氧化焙燒

氧化焙燒是在氧化氣氛中和低於焙燒物料熔點的温度下進行的。當焙燒物料升高到某一温度時，有的硫化物由於熱分解首先變成低價金屬硫化物和硫。FeS₂即為一例，反應為：

MeS₂（s） =MeS （s） +1/2S₂（g） （1）

離解出來的單質硫在空氣中燃燒生成SO_2：1/2S₂（g） +O₂（g） =SO₂（g） （2）

△G=-362070+73.41 （J）

硫化物氧化焙燒的基本反應為： 2MeS+3O₂=2MeO+2SO₂ （3）

硫化物的氧化是放熱反應，並且當硫化物受熱至着火温度時，其熱效應能使過程在不需外加熱的條件下自發進行。化物氧化成氧化物的反應，其標準吉布斯自由能變化都具有相當大的負值，從熱力學角度衡量反應都能進行到底，因此硫化礦的氧化焙燒不需補充燃料。為使這種焙燒的反應繼續進行，必須提供足夠高的温度和氧氣。在空氣中加熱硫化礦達到某一温度後，反應便成為連續進行的狀態。這一温度稱為着火點，一般因硫化礦的種類和粒度而異，實際上，焙燒是在比着火點高得多的温度下進行的，因為在着火點附近的温度下，其氧化反應速度緩慢。各硫化物氧化反應中，FeS、ZnS和CaS容易氧化，而Cu2S等則較難氧化。

氧化焙燒是焙燒方法中應用最廣泛的一種，目的是為了獲得氧化物，並回收其中的熱量、有價成分，以及使對生物有害的soz氣轉化為有用的商品。此外，有時為了揮發除去硫化礦中的砷和銻等有害雜質，也進行氧化焙燒，脱砷焙燒即是一例。氧化焙燒是硫化礦的氧化脱硫過程，如鉛、鋅的熔鍊，便先要將鉛、鋅的硫化物變成氧化物後，再還原成金屬。

按硫化物中所含的全部或部分硫氧化為SO₂而除去的方式又分為全氧化焙燒或死燒（dead roasting）和半氧化焙燒。當金屬硫化物需首先變成氧化物而後還原成金屬，並若有硫殘存對金屬回收率和爐況等有不良影響時，便需要進行全氧化焙燒。煉鋅中的鋅精礦流態化焙燒和硫化鎳（Ni₃S₂）精礦、鉬精礦、鉛精礦等的脱硫焙燒，都屬全氧化焙燒。當熔鍊需要殘留部分硫時，如銅、鎳造鋶熔鍊便採用半氧化焙燒。

氧化焙燒大多屬熔鍊前的爐料準備作業，按焙燒產物形狀又可分為粉末焙燒和燒結焙燒。粉末焙燒的產物是焙砂，如硫化鋅精礦氧化焙燒，便屬此類型。在20世紀50年代以前，世界各國廣泛採用機械耙動多膛爐進行粉末焙燒。由於多膛爐生產能力低，已逐漸被先進的流態化焙燒爐所代替。燒結焙燒的產物為燒結塊，如硫化鉛精礦燒結焙燒就屬此類型。

火法煉銻系利用硫化銻礦易於氧化及氧化銻易揮發的特性，從而使銻與礦石中的脈石分離。其過程不需添加熔劑或其他的置換物質，能量消耗也較少。硫化銻礦氧化揮發焙燒採用的設備除古老的直井爐外，多年來研究或投入生產的揮發設備有迴轉窯、流態化爐、燒結機、轉爐、隧道窯、飄懸爐等。

氧化焙燒一般使用圓形的沸騰焙燒爐，爐殼由鋼板焊成，內襯耐火磚。硫化精礦加入焙燒爐後立即進入高温焙燒室，氧化反應激烈進行放出大量熱量，可使精礦焙燒温度維持在900～1000℃。由於精礦顆粒在爐內被氣流強烈攪動，爐內各部分的物理化學反應比較均一，温度較均勻。部分粗的精礦顆粒位於爐子下部，形成濃相層，在爐內停留幾小時後，從相對於加料口處設置的溢流排出口流出，成為焙砂產品。另一部分較細的顆粒（一般約佔50%以上）則隨氣流帶至爐子上部，形成稀相層，細粒料在此層中處於懸浮態，氧化後被氣流帶走。爐內氣流速度大（一般為0.4～0.8m/s），被氣流挾帶的精礦顆粒在爐內停留不到1m_in，即被帶至爐外。氣流速度愈大，細粒料在爐內停留時間愈短，帶出的細粒料也愈多。因此，沸騰焙燒爐的收塵系統應十分完善。氧化焙燒時進入旋風收塵器的粉料佔80%～90%，硫酸化焙燒時佔30%～50%。細粒料的氧化程度較難控制，氧化充分的細粒料煙塵可與細磨後的焙砂混合，一起送後續工序處理。若細粒料氧化不充分，則將其返回，與精礦一起送去焙燒。為了嚴格控制爐內焙燒温度，可在爐內設置活動的冷卻水管或在爐料中加入水分以排除爐中餘熱。

硫酸化焙燒的目的是使有色金屬轉變為可溶性硫酸鹽，要求焙燒過程在氧含量高和温度較低的條件下進行，硫酸化焙燒產物須在冷卻室中進行強制冷卻，使焙砂温度由670℃左右驟降至200℃以下，冷卻後的焙砂送後續工序處理。 ^[2]