焙燒是在低于物料熔化溫度下完成某種化學(xué)反應(yīng)的過程，為爐料準(zhǔn)備的組成部分。絕大部分物料始終以固體狀態(tài)存在，因此焙燒的溫度以保證物料不明顯熔化為上限。顯然，焙燒反應(yīng)以固-氣反應(yīng)為主，有時兼有固-固、固-液及氣-液的相互反應(yīng)或作用。焙燒大多為下步的熔煉或浸出等主要冶煉作業(yè)做準(zhǔn)備，因而在冶煉流程中常常是一個爐料準(zhǔn)備工序，但有時也可作為一個富集、脫雜、金屬粉末制備或精煉過程。
介紹
物料（礦石和精礦）在低于其熔化溫度的條件下，使其發(fā)生脫水、分 解、氧化、還原、氯化、硫酸化、結(jié)塊或球團(tuán)等過程。依據(jù)焙燒時所發(fā)生的化學(xué)過 程的不同，分為煅燒、氧化焙燒、還原焙燒、氯化焙燒、硫酸化焙燒；依據(jù)其物理 狀態(tài)的不同，分為粉狀焙燒和燒結(jié)（結(jié)塊焙燒）。大多數(shù)情況下，焙燒是冶金過 程中礦石和精礦的第一個處理階段，是一種火法冶金過程，為熔煉或濕法冶金 做準(zhǔn)備，在這個過程中物料發(fā)生某種化學(xué)變化，但仍保持固體狀態(tài)。
焙燒作用
依據(jù)物料的性質(zhì)和后序加工方法的不同，焙燒具有不同的目的：（1）使礦石中的非氧化 物礦物變成氧化物，這些氧化物在濕法冶金過程中會轉(zhuǎn)入溶液中以提取金屬，在火法冶金過程中會還原成金屬狀態(tài)；（2）除掉礦石中對冶金過程有害的水分 及其它易揮發(fā)組分（如、銻等）：（3）使粉狀物料變成塊狀或球團(tuán)狀，利于冶煉 過程的進(jìn)行。任何類型的焙燒過程都是固相與氣相間的多相化學(xué)反應(yīng)過程。硫 化物焙燒為放熱過程，一般可不加熱或加少許熱量的條件下可自動進(jìn)行。多價 金屬的化合物焙燒時，先離解成低價化合物后再進(jìn)行焙燒。焙燒溫度控制在硫 化物和氧化物熔點以下，一般低于900℃—1000℃；有些硫化物焙燒溫度較 低，為提高焙燒速度，常控制在500℃—600℃。故實際焙燒溫度控制在 500℃—1000℃。
焙燒分類
根據(jù)工藝的目的，焙燒大致可分為：氧化焙燒、鹽化焙燒、還原焙燒、揮發(fā)焙燒、燒結(jié)焙燒，其中的鹽化焙燒包括硫酸化焙燒、氯化焙燒和碳酸鈉焙燒，磁化焙燒屬還原焙燒。按物料在熔煉過程中的運(yùn)動狀態(tài)，分為固定床焙燒、移動床焙燒、流態(tài)化焙燒、飄浮焙燒。
氧化焙燒
粉碎后的固體原料在氧氣中焙燒，使其中的有用成分轉(zhuǎn)變成氧化物，同時除去易 揮發(fā)的砷、銻、、等雜質(zhì)。在硫酸工業(yè)中，云浮廣業(yè)硫鐵礦集團(tuán)有限公司焙燒制備二氧化硫是典型的氧化焙燒。冶金工業(yè)中氧化焙燒應(yīng)用廣泛，例如：硫化銅礦、硫化鋅礦經(jīng)氧化焙燒得氧化銅、氧化鋅，同時得到二氧化硫。
還原焙燒
在礦石或鹽類中添加還原劑進(jìn)行高溫處理，常用的還原劑是碳。在制取高純度產(chǎn)品時，可用氫氣、一氧化碳或甲烷作為焙燒還原劑。例如：貧氧化礦在加熱下用水煤氣還原，可使其中的氧化鐵大部分還原為四氧化三鐵,少量還原為氧化亞鐵和金屬鐵；鎳、鈷的氧化物則還原為鎳和鈷。因為該過程中的三氧化二鐵具有弱磁性，四氧化三鐵具有強(qiáng)磁性，利用這種差別可以進(jìn)行磁選，故此過程又稱磁化焙燒。
氯化焙燒
在礦物或鹽類中添加氯化劑進(jìn)行高溫處理,使物料中某些組分轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)或凝聚態(tài) 的氧化物,從而同其他組分分離。氯化劑可用氯氣或氯化物（如氯化鈉、氯化鈣等）。例如：金紅石在流化床中加氯氣進(jìn)行氯化焙燒，生成氯化鈦，經(jīng)進(jìn)一步加工可得二氧化鈦。又如在鋁礬土化學(xué)加工中，加炭（高質(zhì)煤）粉成型后氯化焙燒可制得氯化鋁。若在加氯化劑的同時加入炭粒，使礦物中難選的有價值金屬礦物經(jīng)氯化焙燒后，在炭粒上轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘伲⒏街谔苛Ｉ希S后用選礦方法富集，制成精礦，其品位和回收率均可以提高，稱為氯化離析焙燒。
硫酸化焙燒
以二氧化硫為反應(yīng)劑的焙燒過程，通常用于硫化物礦的焙燒，使金屬硫化物氧化為易溶于水的硫酸鹽。若以Me表示金屬，硫酸化焙燒主要包括下列過程： 2MeS+3O2─→2MeO+2SO2
例如：閃鋅礦經(jīng)硫酸化焙燒制得硫酸鋅、硫化銅經(jīng)硫酸化焙燒制得硫酸銅等。
固定床焙燒
固定床焙燒的爐料平鋪在爐膛上，爐氣僅與爐料表面接觸，故氣-固介面接觸有限，質(zhì)、傳熱很不理想，因而生產(chǎn)率低，勞動強(qiáng)度大，煙氣濃度低不便回收利用，但煙塵率低。多膛爐焙燒基本屬固定床焙燒。固定床焙燒現(xiàn)代工業(yè)只在特殊情況下使用，如氧化鋅塵脫氯、，高砷銅精礦脫砷焙燒等。
移動床焙燒
移動床焙燒因爐料靠重力或機(jī)械作用，在焙燒時緩慢移動，而爐氣則與爐料逆（順）流或垂直的相對運(yùn)動，故氣-固間接觸較好。常用的設(shè)備有燒結(jié)機(jī)、豎爐和回轉(zhuǎn)窯等。
流態(tài)化焙燒
流態(tài)化焙燒又叫假液化床焙燒或沸騰焙燒，固體粉（粒）料在自料層底部鼓入的空氣或其他氣體均勻向上的作用下，料層變成流態(tài)化狀，故氣-固間相對運(yùn)動很劇烈，熱、質(zhì)傳遞迅速，整個流化床層內(nèi)溫度濃度梯度很小。有時為了強(qiáng)化過程又不致過分地增加煙塵率，精礦粉料常先經(jīng)制粒后再加入爐內(nèi)，故稱制粒流態(tài)化焙燒。流態(tài)化焙燒由于有其獨特的優(yōu)點，自20世紀(jì)50年代以來在有色冶金中獲得廣泛的應(yīng)用。
飄懸焙燒
飄懸焙燒因爐料飄懸在爐中，氣-固間相對運(yùn)動雖不及流態(tài)化焙燒劇烈，但氣-固間熱、質(zhì)傳遞仍然很迅速，并且固體粒子間幾乎不直接接觸，所以允許采用更高的焙燒溫度，以及允許在飄懸爐內(nèi)存在一定的溫度梯度和爐料的濃度梯度。
堿性焙燒
以純堿、氫氧化鈉或碳酸鈣等堿性物質(zhì)為反應(yīng)劑，對固體原料進(jìn)行高溫處理的一種堿解過程。例如：軟錳礦與氫氧化鉀焙燒制取錳酸鉀；鉻鐵礦與苛性鉀焙燒制取鉻酸鉀。
鈉化焙燒
在固體物料中加入適量的氯化鈉、硫酸鈉等鈉化劑，焙燒后產(chǎn)物為易溶于水的鈉鹽。例如：濕法提釩過程中，細(xì)磨釩渣，經(jīng)磁選除鐵后，加鈉化劑在回轉(zhuǎn)窯中焙燒，渣中的三價釩氧化成五價釩。
影響因素
影響固體物料焙燒的轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)速度的主要因素是焙燒溫度、固體物料的粒度、固體顆粒外表面性質(zhì)、物料配比以及氣相中各反應(yīng)組分的分壓等。
焙燒設(shè)備
焙燒過程所用設(shè)備，按固體物料運(yùn)動特性，可分為固定床、移動床和流動床幾類；按其所用加熱爐的形式可分為反射爐、多膛爐、豎窯、回轉(zhuǎn)窯、沸騰爐、施風(fēng)爐等。
焙燒爐
主要有多膛焙燒爐、回轉(zhuǎn)窯、流態(tài)化焙燒爐、飄懸焙燒爐、燒結(jié)機(jī)和豎式焙燒爐等。
多膛焙燒爐為間隔成多層爐膛的豎式圓筒型爐（圖1），一般設(shè)有8～12層爐床。爐內(nèi)壁襯以耐火磚，在中心軸上連結(jié)著旋轉(zhuǎn)的耙臂隨軸轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動耙臂采用空氣冷卻。物料由頂部加入，并依次耙向每層爐盤外緣或內(nèi)緣相間的開孔，依次由一層降落至下一層，經(jīng)干燥、焙燒后從最底層排出。爐氣在爐內(nèi)向著與物料相反的方向流動，直到干燥預(yù)熱最上層的物料后逸出。與其他焙燒爐相比，多膛焙燒爐具有出爐煙氣溫度低、散熱少的優(yōu)點；缺點是溫度難以控制，焙燒時間長，生產(chǎn)能力小。對于依次進(jìn)行不同焙燒反應(yīng)的焙燒，此種爐子倒是很方便的。
回轉(zhuǎn)窯
為一只稍微傾斜的臥式圓筒型爐（圖2），以耐火磚作內(nèi)襯。爐料從一端裝入，邊從旋轉(zhuǎn)的爐壁落下邊被攪拌焙燒，最后從出料端排出。一般在出料端設(shè)有燒嘴進(jìn)行加熱。由于窯內(nèi)為負(fù)壓，防止了從爐的兩端漏出煙氣和粉塵。回轉(zhuǎn)窯結(jié)構(gòu)簡單，攪拌良好，不僅能處理粉料和塊料，還能處理在焙燒過程中形成少量熔體的物料，可廣泛用于氧化、還原、硫化和揮發(fā)的焙燒過程。其不足之處是：溫度難以控制，一旦在爐內(nèi)形成所謂環(huán)狀爐結(jié)，便不能進(jìn)行正常操作。
參考資料 >