炉料加人反射炉后,首先发生脱水、分解过程,然后发生熔化和相互反应。因为反射炉内的氧化气氛不强,故氧化反应不是很显著。
A 分解反应
炉料的脱水和分解过程仅对生精矿的熔炼具有比较大的意义,对于焙烧矿而言,分解反应在焙烧时就已完成。生精矿中高价硫化物的分解反应主要为:
FeS2=FeS 1/2S2
FenSn 1=nFeS 1/2S2
2CuFeS2=Cu2S 2FeS 1/2S2
2CuS=CU2S 1/2S2
2Cu3FeS3=3Cu2S 2FeS 1/2S2
可见,分解反应能够脱除炉料中的一部分硫。
B 铁的高价氧化物和硫化物之间的反应
铁的高价氧化物会被硫化物还原为低价氧化物,例如:
16Fe2O3 FeS2=11Fe3O4 2SO2
10Fe2O3 FeS=7Fe3O4 SO2
这类反应在低温(773~873K)下就开始进行,但是生成的Fe3O4和炉料中原有的Fe3O4是比较稳定的化合物,其不与FeS直接发生反应。但在有二氧化硅存在时,则下列反应很容易进行:
3Fe304 FeS 5SiO2=5(2 FeO·SiO2) SO2
这个反应是反射炉熔炼最有代表性的反应,反J立的完全程度与温度和炉料混合均匀程度有关,温度越高,混合越好,则反应越完全。通常炉料中Fe3O4的还原程度可达70%~85%。
C 铜的氧化物与FeS的反应
在反射炉内部分Cu2S会被氧化成Cu2O,但有FeS存在时,Cu2O又会被硫化成Cu2S:
Cu2O FeS=Cu2S FeO
这个反应可保证所有炉料中的铜进入铜锍,因而也是一个重要的反应。而且不论铜的氧化物是否呈结合状态(如Cu2O·Fe2O3),该反应都能进行。
D 锌化合物的反应
锌化合物的反应也很重要,特别是在熔炼锌含量高的物料时。硫化锌为难熔物质,它与氧化物的相互反应很不彻底,熔炼时硫化锌分配于铜锍和炉渣产品中,它使炉渣熔点升高、黏度增大;它也容易随温度降低而析出结晶,生成炉结和中间层,妨碍铜锍的放出和澄清。
氧化锌在熔炼时进入炉渣中,其危害不是很大,但炉料锌含量高则会增加炉渣的黏度。
从上述反应可见,反射炉炉料中的相互反应也能脱除一部分硫。