2.3.2 ZnS焙烧反应分析

硫化锌是很难着火的硫化物, 其着火点很高, 焙烧时, ZnS不因受热而离解, 仍然保持紧密的状态使气体难于透入, 焙烧时产生的ZnO, 其密度较ZnS小, 因而新占体积较大, 结果ZnO稠密地覆盖在ZnS的核心上, 使之难于焙烧, 往往在焙烧结束后仍保留着ZnS的残核, 这就是硫化锌最难焙烧的主要原因。

ZnS的结构很致密, 它是一种比较难氧化的物质, 加之氧化后生成的硫酸盐和氧化物是一种很致密的膜层, 它能紧紧地包裹在未氧化的硫化锌颗粒表面, 阻碍氧的渗入。所以在烧结焙烧时, 需要较长时间、 过量的空气和较高的焙烧温度, 才能使硫化锌转为氧化锌。其反应为:

ZnS的着火温度在600~650℃, 焙烧开始时, 发生反应(2-1)、 反应(2-2), 产生的SO2, 又与烟气中氧化合成SO3。 反应(2-5)表明, 存在SO3时ZnO可形成ZnSO4。 反应(2-3)是可逆反应, 低温(〈500℃)由左向右进行; 较高温(>600℃)反应由右向左进行。600℃以上时, ZnSO4分解, 850℃时激烈分解为氧化锌。

综上所述, ZnS焙烧后是生成ZnO还是ZnSO4, 主要取决于焙烧条件, 即焙烧温度及气相成分。在铅锌混合精矿烧结焙烧的高温及强氧化气氛的条件下, ZnS主要氧化成ZnO留在烧结块中。

上述的氧化反应是放热反应, 它们保证了焙烧过程不需要在另加燃料的情况下进行。

铅锌混合精矿在焙烧时, 控制焙烧温度和气相成分, 对硫酸盐的生成或分解有很大的影响, 烧结块中不希望存在ZnSO4, 因为在鼓风熔炼时会还原成ZnS, 使作业发生困难。

焙烧得到的ZnSO4在高温下分解, 分解压力随着温度的升高而增大, 其分解压与温度的关系如表2-2所示。 

表2-2 ZnSO4的分解压与温度的关系

ZnSO4分解完全与否, 不仅取决于温度, 而且还取决于加热时间和分解生成气体的排出速度(与鼓风强度有关)。