第7章 硫化物冶金反應(yīng)基礎(chǔ)理論

1、圖圖7-3 Me-S-O系等溫平衡圖系等溫平衡圖 圖7-4 金屬硫化物的Me-S-O系重疊平衡圖 圖圖 7-7金屬氧金屬氧化物硫化反化物硫化反應(yīng)標準吉布應(yīng)標準吉布斯自由能圖斯自由能圖 硫化物的硫酸化焙燒，在其分解溫度以下基本上與氧化反應(yīng)受著同樣因素的支配，但其反應(yīng)機理則不大相同，除了氧壓外，顆粒表面上二氧化硫的分壓也起著重要的作用，對反應(yīng)所需的空氣量則要求加以適當(dāng)?shù)目刂啤?很多金屬硫化礦含有多金屬元素，例如對含有鈷、鎳、銅的黃鐵礦精礦的沸肽焙燒，由于能夠準確地控制爐料溫度和爐氣成分，可使其中硫化鐵轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗苄匝趸?，而使Co、Ni、Cu等有價金屬硫化物轉(zhuǎn)化為水溶性或酸溶性的硫酸鹽，從而達到有效

2、分離提取的目的。 這些復(fù)合硫化物的氧化(或硫酸化)動力學(xué)還沒的表達式，一般定性的認為在8731273K時的溫度區(qū)間，其硫酸化速率是反應(yīng)物在擴散層的擴散系數(shù)和化學(xué)位梯度的函數(shù)；升高溫度，擴散系數(shù)一般增大，而化學(xué)位梯度則下降；降低溫度則相反。在8731273K溫度區(qū)間的某區(qū)域有一個最大的反應(yīng)過程的總速率。 7.4.3 冰銅的主要性質(zhì)冰銅的主要性質(zhì) 1熔點 冰銅的熔點與成分有關(guān)，介于9001050之間。Fe2O3和ZnS在冰銅中會使其熔點升高，PbS會使冰銅熔點降低； 2比重 為了加速冰銅與爐渣的分層，兩者之間應(yīng)盡量保持相當(dāng)大的比重差。對固態(tài)冰銅的比重應(yīng)介于 5.554.6 之間，因 Cu2S 的比

3、重為 5.55，F(xiàn)eS 的比重為 4.6，故冰銅的比重隨其品位的增高而增大。 3锍的導(dǎo)電性 锍有很大的導(dǎo)電性，這在銅精礦的電爐熔煉中已得到利用。在熔礦電爐內(nèi)，插入熔融爐渣的碳精電極上有一部分電流是靠其下的液態(tài)锍傳導(dǎo)的，這對保持熔池底部溫度起著重要的作用。 7.4.4 锍锍內(nèi)內(nèi)組組分分的的活活度度及及其其測測定定 在許多反應(yīng)平衡常數(shù)的計算中，除了無限稀釋的溶液以外都要采用反應(yīng)物和生成物的活度以代替其濃度才正確可靠，因此如何找出體系中各組分的活度是揭示或說明反應(yīng)進行方向和完成程度的一個重要問題。例如 Cu20(l)+FeS(l)=FeO(l)+Cu2S(l) 反應(yīng)的平衡常數(shù)： a Cu2Sa Fe

4、O K= = 4000 a Cu2OaFcS 其中：a Cu2S和aFcS在中等品位的冰銅中其數(shù)值大致相等，即a Cu2SaFcS=1，所以K值的大小將決定于a FeO和a Cu2O數(shù)值的大小。爐渣內(nèi)FeO的活度，即a FeO經(jīng)測定介于03至09之間，把這些活度數(shù)值代入上式，可求出a Cu2O大致等于10-4。這樣，熔煉系統(tǒng)中Cu20的活度為純液態(tài)Cu20活度的萬分之一，并將促使以上反應(yīng)向右進行到底。 體系中各組分之活度在平衡狀態(tài)下都是密切相關(guān)的，具體求算方法參看第四章容體活度相關(guān)求算方法。 7.4.5 锍锍的的吹吹煉煉過過程程 1普通轉(zhuǎn)爐空氣吹煉锍的熱力學(xué) 用各種火法熔煉獲得的中間產(chǎn)物銅锍、鎳锍或銅鎳锍都含有 FeS，為了除鐵和硫均需經(jīng)過轉(zhuǎn)爐吹煉過程，即把液體锍在轉(zhuǎn)爐中鼓入空氣，在 12001300溫度下，使其中的硫化亞鐵發(fā)生氧化，在此階段中要加入石英石(SiO2)使 FeO 與 SiO2造渣，這是吹煉除鐵過程，從而使銅锍由 xFeSyCu2S 富集為 Cu2S、鎳锍由 xFeSyNi3S2富集為鎳高锍 Ni3S2、銅鎳锍由xFeSyCu2SzNi3S2富集為 yCu2Sz Ni3S2(銅鎳高銃