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锌精矿沸腾焙烧工艺

1、备料工序
硫化锌精矿是生产锌的主要原料，成分一般为：Zn45~60%,Fe5~15%,S30~33%，浮选精矿粒度较细，90%为0.07mm，堆密度1.7~2.0g/cm3。锌精矿等级标准见下表：
锌精矿的等级标准

锌精矿来源较广，成份复杂，为了使焙烧能有一个相对稳定的工艺条件，必须对精矿进行配料以使精矿万分稳定控制在焙烧操作允许范围内，并且不发生大的波动，这还关系到整个锌冶金流程的稳定性。
除了对成份进行控制外，还需对精矿进行预处理，以控制粒度和含水量。配料采用仓式配料，将来源不同或成份不同的精矿分仓堆放，根据成份进行配料计算，得到配料比例。
配料设备有配料圆盘和电子皮带秤，控制各种精矿的流量比例，就能使混合精矿成份保持相对稳定。由于精矿在运输、贮存过程中，会因干燥冰冻等因素结块，必须进行破碎，破碎设备有鼠笼破碎机。精矿采用自然干燥和配料调整的方法来保证含水量在8~10%。2、沸腾炉工序
锌厂使用炉床面积为109m2的沸腾炉。该炉为鲁奇式，它有一个锥型的扩大段，采用无前室加料系统，设有物料排出口及直通式风帽，炉子加料口设有紧急闸门，在炉况异常时，保护抛料机。与传统道尔式沸腾焙烧炉相比，它有一个锥形的扩大段，在这一扩大段内，炉气上升的速度比沸腾层相比要慢，使气体与物料有充分的反应时间，提高了焙烧矿的质量。
备料工序送来的混合锌精矿送入炉前仓，再由仓下调速胶带给料机、定量给料机，计量后由分配圆盘分别加到两台抛料机上，将混合精矿抛入焙烧炉内。焙烧炉产出的焙砂经两台流态化冷却器和高效圆筒冷却机进一步冷却至150℃左右。冷却后的焙砂经埋刮板运输机送到球磨机室进行球磨，磨细后的焙烧矿与烟尘混合用汽化喷射泵送制液车间浸出制液。沸腾焙烧炉产出的烟气经余热锅炉回收烟气余热后，经两段旋涡收尘器、电收尘器收尘后由排烟机送制酸系统。1．锌精矿焙烧的目的
将精矿中的ZnS尽量氧化成ZnO，同时让铅、镉、砷等杂质氧化变成易挥发的化合物从精矿中分离。
使精矿中硫氧化成SO2，产出足够浓度的SO2烟气供制酸。
2．锌精矿焙烧的要求
尽时能完全地氧化金属硫化物，并在焙烧矿中得到氧化物及少量硫酸盐；
使砷和锑氧化，并以挥发物状态从精矿中除去；
在焙烧时尽可能少地得到铁酸锌，因为铁酸锌不溶于稀硫酸溶液；
得到细小粒子状的焙烧矿以利于后序工作浸出的进行。1、锌精矿焙烧反应一般规律
流态化焙烧的理论基础是固体流态化，当气体通过固体料层的速度不同时，可将料层变化分为三种状态：即固定床、膨胀床及流态化床。锌精矿沸腾焙烧就是利用具有一定气流速度的空气自上而下通过炉内矿层，使固体颗粒被吹动，相互分离而呈悬浮状态，达到固体颗粒（锌精矿）与气体氧化剂（空气）的充分接触，以利化学反应的进行。主要化学反应为:
2ZnS＋3O2＝2ZnO＋2SO2......................(1)
ZnS＋2O2＝ZnSO4……………………….(2)
ZnO＋SO2+1/2O2＝ZnSO4………………(3)
3ZnSO4＋ZnS=4ZnO＋4SO2…………….(4)
最新的理论认为硫酸锌的生成实际上要经历一个生成碱式硫酸锌的过程：
3ZnS+11/2O2=ZnO·2ZnSO4+SO2………(5)
ZnO·2ZnSO4+SO2+1/2O2=2ZnSO4……..(6)2、锌精矿焙烧动力学过程及机理
金属硫化物的氧化反应是一个气、固相的多相反应过程，过程很复杂。反应分成以下几步骤：
1）氧分子经扩散到达硫化物表面；
2）氧分子在硫化物表面被吸收，并分解成为活性氧原子；
3）氧原子向硫化物晶格中扩散，与金属离子和硫阴离子结合生成金属氧化物和吸附态的SO2；
4）SO2分子从固体表面解吸扩散到气相中。硫化物的焙烧氧化过程是从表面向内部进行的，反应前期生成的氧化物层必然会对氧分子的向内扩散和SO2分子的向外扩散起阻碍作用，使反应速度下降，固体颗粒越大，扩散所需的时间越长，也就是完成反应的时间越长，如果在生产条件下不能满足这个时间的要求，氧化过程就不能进行彻底，造成焙烧产物含硫上升，质量下降。所以硫化矿的粒度是焙烧质量的一个重要条件。当处于低温焙烧时，SO2通过氧化物层扩散，还会与氧气和氧化物进行反应，使得硫酸盐大量增加。一方面,由于SO2、O2在气相中的扩散速度，和它们的浓度有密切关系。增大烟气中的O2浓度和减少SO2浓度都有利于总反应速度的提高。在工业上采用提高O2浓度的方法来强化焙烧过程。除此之外，温度对扩散过程有决定性的影响，较高的温度能加速气体的扩散，在工业上将控制焙烧温度作为控制焙烧反应速度的重要手段。3、传热原理
流态化床的热传递可分为三种形式，即固体与气体间、流态化床内各部分之间、流态化床与管壁之间的热传递。传热方式主要是对流。由于流态化床内固