铜精矿硫酸化焙烧(sulphating roasting of copper concentrate)

使铜精矿中的铜硫化物在低于铜精矿熔化温度的空气流中转变成硫酸盐的铜精矿焙烧方法，为湿法炼铜的铜炉料炼前准备作业。铜精矿的铜在焙烧过程中转变成可溶于水的硫酸盐CuSO₄t或可溶于稀酸的碱式硫酸铜CuO•CuSO₄，铁则转变成不溶于稀酸的氧化物(Fe₂O₃)，在焙烧矿浸出过程中铜便与铁和脉石分离。

硫酸化焙烧可分为全硫酸化焙烧和半硫酸化焙烧。全硫酸化焙烧产物中铜的酸溶率为96％～98％，水溶率在90％以上；半硫酸化焙烧产物中铜的酸溶率为95％～98‘F6，水溶率为40％～60％。为了减少湿法炼铜的废电解液处理量和提高硫的利用率，多进行半硫酸化焙烧。

原理 实现硫酸化焙烧的基础是铜、铁硫酸盐分解温度的显著不同：

2CuSO₄≒CuO．CuSO₄+SO₃       (反应温度在943K)    (1)

CuO．CuSO₄≒2CuO+SO₃           (反应温度在1005K)   (2)                  

2FeSO₄≒Fe₂O₃+SO₂+SO₃          (反应温度约在773K)        (3)

在气相组成一定时，只要严格控制焙烧温度就能达到硫酸化焙烧的目的。焙烧温度一般为948～953K。

焙烧是一种固气多相反应，当温度一定时，气相组成会影响产物的形态。硫化物焙烧过程可用下列反应表示：

MeS+1.5O₂==MeO+SO₂            (4)

2SO₂+O₂≒2SO₃      p_SO3=K_S^1/2p_SO2p_O2 ^1/2(5)

MeO+SO₃≒MeSO₄       K6=p_SO3^-1(6)

气相中SO₃分压P_SO3与硫酸盐分解压p_SO3之比决定反应产物的形态。鼓入空气的过剩系数大，有利于硫酸铜和碱式硫酸铜的生成，一般控制鼓入空气的空气过剩系数为1．1～1．5。

工艺 硫化铜精矿的硫酸化焙烧在流态化焙烧炉内进行，空气从炉底部的风斗通过气体分布板进入细颗粒料层，当气流速度达到临界速度后，固体颗粒被气流吹动，相互分离，作不停的复杂运动。只要气流速度不超过最大临界速度，固体颗粒就在一定高度范围内运动。运动的颗粒处于悬浮状态，犹如水的沸腾。

加料方式有干式加料和湿式加料两种，干式加料要求精矿含水不多于8％～10％，湿式加料是把精矿浆化后用泵输入炉内。不论何种加料方式，都要求把夹杂物和大颗粒从精矿中除去。

硫酸化焙烧产物有焙烧矿(焙砂+烟尘)和烟气。焙烧矿是铜矿浸出的原料。烟气经旋风收尘器、电收尘器除尘后送制取硫酸。

铜精矿硫化物在焙烧过程中氧化放出的热量不仅能满足过程本身所需的热量，而且还有剩余。为了防止焙烧温度升高，在炉内的流态化床层处安装汽化冷却水套，将多余的热量排出炉外。冷却水套有管式和箱式两种。管式水套冷却效率高，但是易磨损；箱式水套冷却效率稍低，但是不易磨损，安装方便，在生产中多被采用。

硫酸化焙烧也有在多膛焙烧炉内进行的，由于此种设备结构复杂，生产能力小，已被结构简单、生产能力大、焙烧温度和气相组成易控制的流态化焙烧炉所代替，并采用富氧鼓风和制粒焙烧等技术强化生产。