有色冶金原理第四章硫化矿的火法冶金.pptVIP

* 硫化物氧化生成金属 ●少数几种金属能从其硫化物中直接氧化得到金属。 ●具备这种性能的金属硫化矿有汞、银、铂族金属等。 ●热力学特性：在火法冶金过程中，金属对硫和氧的亲 　和力都很小，而硫和氧的亲和力较大，形成稳定的化 　合物SO2。 6.1 硫化汞（辰砂）的挥发焙烧 6 * HgS氧化生成Hg元素的气体或液体的标准吉布斯自由能，比Hg氧化成HgO的吉布斯自由能更负。 * 硫化矿的氧化富集造锍过程 ●富集目的：使Cu与一部分Fe及其它脉石分离。 ●富集原理：利用MeS与含SiO2的炉渣不互溶及比重差 　别的特性而使其分离。 ●冰铜（锍） ：一般工业上对MeS的共熔体的称法。 　▲冰铜：主体为Cu2S，其余为FeS及其它MeS； 　▲铅冰铜：主体为PbS，还有Cu2S、FeS及其它MeS；　 ▲镍冰铜（冰镍）：主体为Ni3S2﹒FeS； 　▲钴冰铜：主体为CoS﹒FeS。 7 * 7.1 金属硫化物氧化的吉布斯自由能图 ———————— 用途： 比较MeS、MeO的稳定性， 判断复杂平衡关系。 * 例题：氧化富集过程的理论基础。 　FeS的△G0线在Cu2S的△G0线之下， Fe与氧的亲和力大于Cu与氧的亲和力， Fe优先被氧化，熔炼反应为： 平衡常数很大，Cu2O几乎完全被硫化进入冰铜。因此，铜的硫化物原料（CuFeS2）进行造锍熔炼，只要氧化气氛控制得当，保证足够的FeS存在，可使Cu完全以Cu2S的形态进入冰铜。 * 7.2 锍的形成 造锍过程是几种金属硫化物之间的互熔过程。当一种金属具有一种以上的硫化物时，其高价硫化物在熔化之前发生热离解。 黄铜矿 斑铜矿 黄铁矿 1473K～1573K造锍熔炼温度下 造渣反应： 合成冰铜反应： * 7.3 锍内组分的活度及其测定 铜锍中活度的测定一般采用化学平衡法。 实验：熔体保持一定温度，与不同比值的 混合气体相接触，体系达到平衡后，测定熔体中硫的浓度 。 作 图， 外推至 ， 得到该温度下的平衡常数。 可计算任意硫浓度下的 活度及活度系数。 * 第一章标题 * 第四章　硫化矿的火法冶金 概述 金属硫化物的热力学性质 焙烧过程热力学 焙烧过程中的气相组成 硫化物焙烧动力学 硫化物氧化生成金属 硫化矿的氧化富集造锍过程 1 2 3 4 5 6 7 * 概 述 ●大多数的有色金属矿物都是以硫化物形态存在于自然界中。一般的硫化矿都是多金属复杂矿，具有综合利用的价值。 ●提取硫化矿中金属的方法较氧化矿复杂。主要原因是硫化物不能直接用碳把金属还原出来。传统的方法是在提取金属之前先改变其化学成分或化合物的形态，而后在下一阶段中被还原成金属。 ●冶金工厂处理的硫化物精矿，不仅粒度细、具有很大的表明活性，而且一般含硫量在15－30％，具有很大的发热量。 1 * ●硫化物高温下的化学反应归纳为五种类型 ： （1） 是各种有色金属硫化矿氧化焙烧的基础。 （2） 是金属硫化物直接氧化成金属的反应。这类金属对氧和硫的亲和力都比较小，其硫化物容易离解，而其中的硫又很容易被空气中的氧所氧化，产生二氧化硫，使金属得到还原。 * （4） 是金属硫化物与其氧化物的交互反应，结果是金属被还原。 （5） 是硫化反应。这类反应对于某些冶金方法是基本的反应。 （3） 是造锍熔炼的基本反应。FeS中的铁对氧的亲和力比较大，能使其它金属的氧化物发生硫化，形成硫化物的共熔体（锍），与矿石中的脉石分离。 * 金属硫化物的热力学性质 2.1 硫化物的热离解 火法冶金中常遇到的反应： 高温下低价硫化物是稳定的， 火法冶金过程中实际参加反应的是金属的低价硫化物。 硫的沸点：444.5℃ 2 * 气态硫中的含有多原子的S8、S6、S2和单原子的S， 其含量变化取决于温度，计算方法： * 各种气态硫在不同温度下及 时的分压 /K /Pa /Pa /Pa /Pa 800 32930 59782 8613 － 900 3546 20468 71232 － 1000 － 1520 99805 － 1200 － － 101325 － 1500 － － 101325 2229 2000 － － 85113 10132 3000 － － 29384 71941 * 2.2 金属硫化物的离解－生成反应 衡量金属硫化物稳定性大小： ●离解压－温度的关系图 ●吉布斯能－温度的关系图 * * * 焙烧过程热力学 3.1 硫化物的氧化 3.1.1 Me-S-O系 （1） （2） （3） ●对于所有MeS，反应（1）进行的趋势取决于温度和气相组成。但在实