ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Высокотемпературные процессы Обжиг сульфидных руд из "Практикум по общей химической технологии" Обжиг сульфидных руд относится к типовым процессам, применяемым в цветной металлургии в качестве первой стадии переработки концентрата цветного металла, в производстве серно 1 кислоты и целлюлозы с целью получения двуокиси серы и т. п. Закономерности, лежащие в основе этого процесса, справедливы для обжига любого сульфидного сырья пирита РеЗз, пиротина Ре Зд, халькопирита СиРеЗа, медного блеска СиаЗ, цинково 1 обманки 2п5 и т. п. Общая скорость обжига сульфидных рул, как и для многих других высокотемпературных процессов обжига, при температурах выше 600 С лимитируется диффузионными стадиями подвода реагентов (кислорода воздуха) и отвода продукта (двуокиси серы) из зоны реакции. [c.84] Окисление сульфида железа РеЗ лимитирует общую скорость обжига сульфидных руд вследствие медленных диффузионных стадий, предшествующих окислению по реакции (г) и сопровождающих его. Зерна сульфида железа в процессе окисления покрываются пленкой окислов железа, затрудняющей диффузию кислорода к неокисленному ядру РеЗ и обратную диффузию двуокиси серы Б газовую фазу. [c.85] Увеличить движущую силу обжига АС можно обогащением сульфидного сырья многократной флотацией, например с увеличением содержания чистого пирита (FeS ) в сырье до 90 о и выше, а также обогащением воздуха кислородом. На практике для увеличения доступа кислорода к поверхности обжигаемых частиц применяют избыток кислорода в 1,2—1,8 раза больший, чем это требуется теоретически по расчетному стехиометрическому уравнению (а). [c.86] Коэффициент массопередачи можно увеличить повышением температуры и интенсивным гидродинамическим режимом в печи, способствующим перемешиванию реагентов (частиц колчедана в потоке воздуха). Повышение температуры (ускоряющее химические реакции и диффузию) возможно лишь до оптимальной, составляющей в зависимости от типа печи, 850—1000° С. Дальнейший рост температуры ограничивается термической нестойкостью исходного реагента — колчедана, который легко спекается в крупные агрегаты, в результате чего резко уменьшается межфазная поверхность и нарушается работа в печи. [c.86] Для увеличения используют перемешивание, которое не только уменьшает диффузионные сопротивления, но и развивает и обновляет поверхность соприкосновения сульфида железа с кислородом воздуха F. Для этого (уменьшение внутренних диффузионных сопротивлений и увеличение F) применяют измельченный колчедан с размером частиц 0,03—0,3 мм. Способы перемешивания частиц обжигаемого материала с воздухом определяются типом и конструкцией печи. [c.86] В настоящее время для обжига сульфидного сырья применяются три типа печей механические полочные, пылевидного обжига и взвешенного (кипящего) слоя (КС). Все эти печи работают автотермично, т. е. нагрев в них происходит за счет тепла реакций окисления серы и сульфидов. [c.86] В настоящей работе исследуется влияние режимных факторов температуры и избытка воздуха, содержания серы в колчедане, размера частиц, а также типа печи на скорость обжига, выражаемую как изменение концентрации 50з в печном газе по времени или как производительность печи. В лабораторных установках можно моделировать процесс обжига колчедана в неподвижном и во взвешенном слое, не моделируя конструкцию печи. [c.87] Обжиг колчедана в неподвижном слое. Кинетику горения колчедана в неподвижном слое исследуют на лабораторной установке, схема которой приведена на рис. 21. [c.87] Для обжига используют горизонтальную трубчатую печь 9 с электрообогревом, в фарфоровую трубку печи помещается лодочка 8 с навеской колчедана. Температура в печи замеряется термопарой 5 и автоматически регулируется при помощи автоматического терморегулятора 6, устройство и принцип работы которого описаны в работе 16. [c.87] Воздух для обжига колчедана протягивается через печь и всю установку при помощи аспиратора И. Объемная скорость воздуха замеряется реометром 4, предварительно отградуированным прн комнатной температуре. Газ после печи поступает на анализ в поглотительные склянки 7, содержащие отмеренное количество титрованного раствора иода. [c.88] Для проведения опытов навеску колчедана заданного состава 1—2 г, взвешенную с точностью до 0,02 г, засыпают в лодочку 8, которую после достижения заданной температуры осторожно вносят в печь 9, по возможности ближе к концу термопары 5. После этого быстро и плотно закрывают отверстие трубки печи пробкой, с которой соединена стеклянная гребенка 10. Далее открывают краны 1 я Г и при помощи крана 12 и аспиратора 11 начинают протягивание воздуха через установку, причем как можно быстрее устанавливают заданную скорость воздуха по реометру 4. Начало пропускания газа через поглотительные склянки фиксируют секундомером, как начало опыта. [c.88] Анализ печного газа производят непрерывно, последовательно пропуская его при помощи кранов 1—Г, 2—2 и 3—3 через поглотительные склянки с отмеренным количеством 0,1 н. раствора иода, в течение определенных промежутков времени (например, в течение 5 мин через каждую склянку), либо до обесцвечивания раствора, фиксируя каждый раз время обесцвечивания. Если раствор не доводят до обесцвечивания, то через 5 мин переключают печной газ при помощи кранов в другую поглотительную склянку, переливают отработанный раствор в коническую колбу и оттитровывают избыток иода, не связавшийся с ЗОг, 0,1 н. раствором тиосульфата натрия. В освободившиеся склянки вновь залипают раствор иода и продолжают анализ печного газа до практически полного выгорания серы из навески (т. е. до отсутствия 50л в газе). [c.88] Весь опыт проводят при строго постоянных температуре и объемной скорости воздуха. [c.88] Изменяя по заданию преподавателя начальные условия опыта — содержание серы в колчедане (в пределах 25—50% 5), температуру (в пределах 500—800° С), объемную скорость воздуха (5—10 м /ч),— повторяют опыт с новой навеской колчедана. [c.88] Теоретическое количество воздуха G eop. требуемое для полного выгорания серы из навески колчедана данного состава, находят по стехиометрическим соотношениям суммарной реакции (а). Практическое количество воздуха С р определяют по опытным данным, зная объемную скорость воздуха и общее время опыта. [c.89] По табличным данным строят кинетические кривые зависимости количества выгоревшей серы от времени обжига при разных условиях. [c.89] Обжиг колчедана во взвешенном слое. Кинетику обжига сульфидных руд во взвешенном слое можно изучать на лабораторной установке периодического и непрерывного действия. Методы проведения опытов, анализов, а также расчеты результатов при проведении обжига колчедана во взвешенном слое в установке периодического действия аналогичны описанным в настоящей работе для обжига колчедана в неподвижном слое. Ниже описана лабораторная установка непрерывного действия, методы проведения работы на этой установке и расчет показателей по опытным данным. [c.89] Воздух подается в печь воздуходувкой 10. Расход воздуха замеряется диафрагмой II с дифференциальным манометром 12. Общий перепад давления в печи замеряется дифференциальным манометром 13. Температура в печи замеряется в трех точках при помощи термопар 14, подключенных к регулирующему записывающему устройству — электронному потенциометру 15. [c.90] Отбор газа на анализ производится при помощи аспиратора из газохода после печи и пылеуловителя 9. Анализ газа на содержание ЗОг производится иодометрически протягиванием пробы через поглотительную склянку с титрованным раствором иода. Количество вытекшей из аспиратора воды соответствует объему непоглощенной части газа. [c.90] Для проведения работы включают обогрев (обмотку) печи 2. Затем при помощи вентиля 17 на нагнетательном патрубке воздуходувки 10 и градуированного дифманометра 12 диафрагмы 11 устанавливают рассчитанный заранее (по заданным условиям) расход воздуха. Когда температура в печи устанавливается на заданном уровне, включают шнек 5 питателя 4, установив заданное число оборотов при помощи терморегулятора. С этого момента печь находится в рабочем состоянии. [c.90] Вернуться к основной статье