ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Кинетика хлорирования лопаритовых концентратов из "Применение хлора в металлургии редких и цветных металлов" Лопарит — комплексный тнтапотанталониобат Са, N3, редкоземельных элементов [Са, На, К] [N5, Та, TiЮд — является ценным сырьем для получения редких металлов. Среди методов его вскрытия и переработки наибольшее значение приобрело хлорирование газообразным хлором в присутствии угля [3, 6, 7]. [c.24] В работах [13, 76] освещалось дальнейшее развитие этого метода, однако исследованию физико-химических основ данного процесса и, Б частности, изучению кинетики хлорирования уделялось недостаточно внимания. [c.24] В процессе хлорирования лопарита Т1С14 и ЫЬС1д частично вступают во взаимодействие с отдельными его компонентами, а нелетучие хлориды кальция, натрия, калия и редкоземельных элементов образуют смесь, плавящуюся при 450° С. [c.24] Хлорирование велось в избытке хлора, скорость подачи которого составляла 47,0 г ч (0,58 см /мин). Использовались брикеты диаметром 20—28 мм. Скорость хлорирования брикетов существенно зависит от их размеров чем меньше брикет, тем выше скорость хлорирования. [c.25] В сообщении [75] было показано, что хлорирование брикетированной смеси измельченного концентрата лопарита с углем сопровождается образованием локализованной зоны реакции, фронтально перемещающейся в глубь брикета. [c.25] Нами исследовалось влияние основных кинетических факторов — температуры, скорости подачи и концентрации хлора — на развитие зоны хлорирования в брикете. Хлорированию подвергали лишь торцовую грань цилиндрического брикета, впрессованного в кварцевую трубку, диаметром 20—25 мм и длиной 30—40 мм (плотность брикета 1,36—1,42 г/см ). [c.25] Как показывают экспериментальные данные, все компоненты концентрата извлекаются примерно в одинаковой степени. Небольшие различия в степени извлечения компонентов вызываются вторичным взаимодействием летучих продуктов хлорирования с исходным лопаритом. Тем не менее значения степени извлечения всех составляющих концентрата незначительно отличаются от величины общей степени хлорирования концентрата т), которая может служить суммарной характеристикой протекания реакции. [c.25] Особенностью хлорирования в слое брикета является незначительное влияние температуры (вплоть до 700° С) на скорость реакции хлорирования. С повышением температуры возрастает лишь предел изменения степени хлорирования (с 0,83 при 450° С до 0,98 при температуре выше 700° С). [c.25] Скорость процесса ограничивается в основном скоростью диффузии хлора к поверхности реакции. Независимость скорости реакции от температуры вплоть до 700° С вызвана постоянством диффузионной проницаемости прохлорированного слоя. Выше 800° С нелетучие хлориды частично выплавляются. Повышение текучести этого расплава приводит, вероятно, к его перераспределению по внутренней поверхности брикета и к изменению пористости слоя. Скорость диффузии хлора с повышением температуры увеличивается, но это компенсируется повышением хлорируемости концентрата. [c.25] Развитие зоны реакции во времени, а также влияние скорости подачи и концентрации хлора на скорость реакции изучались при 550° С. [c.25] Основным фактором, препятствующим проникновению хлора в глубь брикета, к поверхности реакции, является встречное движение летучих продуктов реакции. [c.27] Влияние парциального давления хлора в смеси с азотом на скорость реакции изучалось в интервале концентраций хлора 7,2— 100 об. %. При продолжительности опытов 3 ч изменение скорости подачи хлора колебалось в пределах 12,0—34,5 г ч (рис. 5). Влияние скорости подачи хлора на величину зоны реакции изучалось при 550° С. Результаты исследования приведены на рис. 6. Продолжительность хлорирования составляла 1 ч. [c.27] При проведении этих опытов контролировалось наличие хлора в парогазовой фазе над слоем. Хлор был обнаружен лишь в последнем случае, когда скорость подачи хлора составляла 240 г/ч, через 50 мин после начала опыта. [c.27] Из приведенных данных следует, что протяженность слоя гранул, на которой степень хлорирования концентрата существенно изменяется, увеличивается прямо пропорционально скорости подачи хлора. [c.27] Наиболее интересным практическим приложением проведенных исследований является нахождение зависимости глубины зоны реакции от скорости подачи хлора, а также от других основных параметров процесса времени, размера брикетов, их реакционной способности, температуры. [c.27] Наиболее простым методом исследования кинетики реакции в без градиентных условиях является изучение хлорирования крупнокристаллических образцов минерала или окисла при значительном избытке углерода и отсутствии осложнений макродиффузного характера. [c.27] В ходе хлорирования размер кристаллов минерала уменьшается, поскольку реакция хлорирования локализована на его поверхности. [c.27] Принятие удельной радиальной скорости Кг в качестве меры скорости процесса позволяет наглядно сравнивать скорости хлорирования различных объектов. [c.28] Значения кинетических параметров реакции хлорирования минералов в присутствии углерода сведены в таблицу (табл. 8). [c.28] Как видно из данных таблицы, значения кажущейся энергии активации процесса Е близки для всех четырех минералов, и основное различие в скорости хлорирования определяется величиной предэкспонентного множителя А. [c.29] Вернуться к основной статье