焙燒技術

焙燒

把物料（如礦石）加熱而不使熔化，以改變其化學組成或物理性質
焙燒：roasting

簡介

固體物料在高溫不發生熔融的條件下進行的反應過程，可以有氧化、熱解、還原、鹵化等，通常用於無機化工和冶金工業。焙燒過程有加添加劑和不加添加劑兩種類型。
不加添加劑的焙燒也稱煅燒，按用途可分為：①分解礦石，如石灰石化學加工製成氧化鈣，同時製得二氧化碳氣體；②活化礦石，目的在於改變礦石結構，使其易於分解，例如：將高嶺土焙燒脫水，使其結構疏鬆多孔，易於進一步加工生產氧化鋁；③脫除雜質，如脫硫、脫除有機物和吸附水等；④晶型轉化，如焙燒二氧化鈦使其改變晶型，改善其使用性質。
加添加劑的焙燒添加劑可以是氣體或固體，固體添加劑兼有助熔劑的作用，使物料熔點降低，以加快反應速度。按添加劑的不同有多種類型：

氧化焙燒

粉碎後的固體原料在氧氣中焙燒，使其中的有用成分轉變成氧化物，同時除去易揮發的砷、銻、硒、碲等雜質。在硫酸工業中，硫鐵礦焙燒製備二氧化硫是典型的氧化焙燒。冶金工業中氧化焙燒套用廣泛，例如：硫化銅礦、硫化鋅礦經氧化焙燒得氧化銅、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行高溫處理，常用的還原劑是碳。在製取高純度產品時，可用氫氣、一氧化碳或甲烷作為焙燒還原劑。例如：貧氧化鎳礦在加熱下用水煤氣還原，可使其中的三氧化二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金屬鎳和鈷。因為該過程中的三氧化二鐵具有弱磁性，四氧化三鐵具有強磁性，利用這種差別可以進行磁選，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行高溫處理，使物料中某些組分轉變為氣態或凝聚態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行氯化焙燒，生成四氯化鈦，經進一步加工可得二氧化鈦。又如在鋁土礦化學加工中，加炭（高質煤）粉成型後氯化焙燒可製得三氯化鋁。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氯化焙燒後，在炭粒上轉變為金屬，並附著在炭粒上，隨後用選礦方法富集，製成精礦，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

以二氧化硫為反應劑的焙燒過程，通常用於硫化物礦的焙燒，使金屬硫化物氧化為易溶於水的硫酸鹽。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：閃鋅礦經硫酸化焙燒製得硫酸鋅、硫化銅經硫酸化焙燒製得硫酸銅等。

鹼性焙燒

以純鹼、燒鹼或石灰石等鹼性物質為反應劑，對固體原料進行高溫處理的一種鹼解過程。例如：軟錳礦與苛性鉀焙燒製取錳酸鉀；鉻鐵礦與苛性鉀焙燒製取鉻酸鉀。

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，焙燒後產物為易溶於水的鈉鹽。例如：濕法提釩過程中，細磨釩渣，經磁選除鐵後，加鈉化劑在迴轉窯中焙燒，渣中的三價釩氧化成五價釩。
影響固體物料焙燒的轉化率與反應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、物料配比以及氣相中各反應組分的分壓等。