固体物料在高温不发生熔融的条件下进行的,可以有、、、等,通常用于无机化工和冶金工业。焙烧过程有加添加剂和不加添加剂两种类型。 不加添加剂的焙烧 也称煅烧,按用途可分为:①分解矿石,如制成氧化钙,同时制得气体;②活化矿石,目的在于改变矿石结构,使其易于分解,例如:将高岭土焙烧脱水,使其结构疏松多孔,易于进一步加工生产;③脱除杂质,如脱硫、脱除有机物和吸附水等;④晶型转化,如焙烧使其改变晶型,改善其使用性质。 加添加剂的焙烧 添加剂可以是气体或固体,固体添加剂兼有助熔剂的作用,使物料熔点降低,以加快反应速度。按添加剂的不同有多种类型: 氧化焙烧 粉碎后的固体原料在氧气中焙烧,使其中的有用成分转变成氧化物,同时除去易挥发的砷、锑、硒、碲等杂质。在中,硫铁矿焙烧制备是典型的氧化焙烧。冶金工业中氧化焙烧应用广泛,例如:硫化铜矿、硫化锌矿经氧化焙烧得氧化铜、氧化锌,同时得到二氧化硫。 还原焙烧 在矿石或盐类中添加还原剂进行高温处理,常用的还原剂是碳。在制取高纯度产品时,可用氢气、一氧化碳或甲烷作为焙烧还原剂。例如:贫氧化镍矿在加热下用还原,可使其中的三氧化二铁大部分还原为四氧化三铁,少量还原为氧化亚铁和金属铁;镍、钴的氧化物则还原为金属镍和钴。因为该过程中的三氧化二铁具有弱磁性,四氧化三铁具有强磁性,利用这种差别可以进行磁选,故此过程又称磁化焙烧。 氯化焙烧 借助氯化剂(如Cl2、HCl、NaCl、CaCl2等)的作用,使物料中的某些组分转变为气态或凝聚态的氯化物,从而同其他组分分离(见)。 氯化离析焙烧 可视为氯化焙烧的一种特例。加氯化剂的同时加入炭粒,使矿石中难选的有价金属矿物经氯化挥发后,在炭粒上转变为金属,并附着在炭粒上,随后用选矿方法富集,制成精矿。其品位和回收率都可以提高。 硫酸化焙烧 以二氧化硫为反应剂的焙烧过程,通常用于硫化物矿的焙烧,使金属硫化物氧化为易溶于水的硫酸盐。若以Me表示金属,硫酸化焙烧主要包括下列过程: 2MeS+3O2─→2MeO+2SO2
例如:闪锌矿经硫酸化焙烧制得硫酸锌、硫化铜经硫酸化焙烧制得硫酸铜等。 碱性焙烧 以纯碱、烧碱或石灰石等碱性物质为反应剂,对固体原料进行高温处理的一种过程。例如:软锰矿与苛性钾焙烧制取锰酸钾;铬铁矿与苛性钾焙烧制取铬酸钾。 钠化焙烧 在固体物料中加入适量的氯化钠、硫酸钠等钠化剂,焙烧后产物为易溶于水的钠盐。例如:湿法提钒过程中,细磨钒渣,经磁选除铁后,加钠化剂在回转窑中焙烧,渣中的三价钒氧化成五价钒。 影响固体物料焙烧的转化率与反应速度的主要因素是焙烧温度、 固体物料的粒度、 固体颗粒外表面性质、物料配比以及气相中各反应组分的分压等。 焙烧过程所用设备,按固体物料运动特性,可分为固定床、移动床和流动床几类;按其所用加热炉的形式可分为反射炉、多膛炉、竖窑、回转窑、沸腾炉、施风炉等。
氧化钠化焙烧 向矿石或精矿配入适量的钠化剂如Na2CO3、NaCl、Na2SO4等,焙烧后产生易溶于水的钠盐。例如,湿法提钒流程中,细磨钒渣,经磁选除去铁珠后,加钠化剂并在回转窑内焙烧,渣中的三价钒氧化成五价的偏钒酸钠:
Na2CO3+V2O3+O2─→2NaVO3+CO2
Na2SO4+V2O3+O2─→2NaVO3+SO3
2NaCl+V2O3+O2─→2NaVO3+Cl2
挥发焙烧 将硫化物在空气中加热,使提取对象变为挥发性氧化物,呈气态分离出来。例如,火法炼锑中将锑矿石(含Sb2S3)在空气中加热,氧化为易挥发的Sb2O3:
此反应从290℃开始,至400℃可除去全部硫。
煅烧 将碳酸盐或氢氧化物的矿物原料在空气中加热分解,除去二氧化碳或水分,变成氧化物,也称为焙解。如菱铁矿、菱镁矿、石灰石、氢氧化铝等的处理。 影响焙烧反应速度的主要因素是:①温度;②物料颗粒外表面形成的固体反应物膜层的厚度及致密程度;③物料的粒度及物理化学性质;④气流中各种气体的分压等。 上述各种焙烧,根据所用设备的不同,又可分为,固定床焙烧(反射炉),移动床焙烧(多膛炉,回转窑)和旋风焙烧(旋风炉)等。
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