ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Обжиг из "Технология минеральных удобрений " Процессы обжига материалов проводятся в самых различных условиях с целью осуществления тех или иных химических превращений в шихте, подвергающейся обжигу, иногда при очень высоких температурах. [c.28] Следовательно, продуктом окисления сульфида может быть смесь сульфата с окислом. Соотношение между ними зависит от температуры и продолжительности обжига, концентраций кислорода и сернистого ангидрида в газовой фазе и от свойств сульфидов и окислов, образующихся в процессе окисления. [c.29] Для перевода сульфидов металлов в растворимые соединения можно применять и хлорирующий обжиг. Наиболее дешевым хлорирующим агентом является поваренная соль. Смесь сульфидной руды и поваренной соли подвергается действию воздуха при 550—600° С. При этом образуется сернистый газ, который, взаимодействуя с солью в присутствии паров воды, дает хлор и хлористый водород. Эти газы, вступая в реакции с сульфидами и окислами металлов, превращают их в хлориды. Другими хлорирующими агентами являются H I, NH4 I, lj. [c.29] Отвердевший после охлаждения плав измельчают. [c.29] При обжиге смеси твердых материалов могут протекать реакции как непосредственно между твердыми фазами, так и между твердым веществом и газом или между твердым веществом и жидкостью, образующейся, например, вследствие плавления отдельных компонентов шихты. [c.29] При соприкосновении двух кристаллических веществ, способных химически взаимодействовать, возникает мономолекулярный слой продукта реакции. Частицы, образз ющие кристаллические решетки, совершают колебательные движения, интенсивность которых возрастает с повышением температуры. Поэтому при нагревании смесей кристаллических порошков, частицы кристаллических решеток вследствие возрастания амплитуды колебаний становятся способными преодолеть силы сцепления и совершить обмен мес-та ш, — начинается так называемая внутренняя диффузия. Температура, соответствующая этому моменту, является температурой начала реакции. [c.29] Вероятность процесса обмена местами между частицами (атомами, ионами) в твердых веществах с правильно построенной кристаллической решеткой чрезвычайно мала. Реакции между твердыми веществами протекают очень медленно и обычно не доходят до конца. Повышению химической активности веществ способствует разрыхление их кристаллических решеток. Реакционная способность вещества повышается, если оно испытывает полиморфное превращение или находится в состоянии возникновения. [c.30] На реакционную способность твердых веществ могут влиять поляризация частиц, присутствие посторонних веществ, всякого рода механические и другие воздействия извне. Эти факторы в ряде случаев увеличивают активность вещества. Особенно сильно реакционная способность зависит от способа приготовления вещества. К методам получения веществ с повышенной активностью относятся осаждение из растворов, быстрое охлаждение расплавов, приготовление при относительно низких температурах и др. [c.30] Прямая реакция между двумя твердыми веществами, идущая Ьбез образования промежуточных газообразных или жидких фаз, требует непосредственного соприкосновения частиц твердых тел. Между тем поверхность твердых тел, даже малопористых, является чрезвычайно неровной. Фактическая поверхность соприкосновения двух твердых тел во много раз меньше кажущейся. Площадь же поверхности непосредственного контакта между зернами порошкообразной шихты, подвергающейся обжигу в промышленных условиях, состоящей из пористых материалов, частицы которых имеют неправильную форму, — измеряется миллионными долями их полной поверхности. Среднее расстояние между поверхностями соседних зерен порошкообразных смесей в 10 —10 раз превышает величину радиусов действия элементов кристаллической решетки. Кроме того, скорость диффузии твердых веществ очень мала — коэффициенты диффузии лежат в пределах 10 —10 см /с. Все эти факты обусловливают ничтожно малую скорость реакций, идущих путем непосредственного взаимодействия твердых веществ. [c.31] Скорость реакций, протекающих без участия газообразных и жидких фаз, столь мала, что они не могут иметь большого практического значения в быстро идущих промышленных процессах. Но на практике реакции в смесях твердых веществ идут обычно со скоростями в тысячи раз большими, чем это было бы возможно при непосредственном взаимодействии твердых веществ. Продукт реакции образуется на всей поверхности реагирующих зерен, т. е. и на участках, удаленных от мест контакта с зернами другого реагента. Толщина слоя образующегося продукта практически одинакова по всей поверхности покрываемого им зерна. Это объясняется тем, что реакции, идущие между твердыми исходными веществами, на самом деле протекают с участием газообразных или жидких фаз. [c.31] Участие в таких реакциях нетвердых фаз не только ускоряет диффузию веществ, но и обеспечивает резкое увеличение поверхности контакта фаз. Реакционной поверхностью здесь является общая, полная поверхность твердых частиц. [c.31] Две последние реакции обусловливают смеш,ение равновесия первой реакции вправо, что значительно увеличивает ее скорость. [c.32] Когда два твердых компонента, не способных диссоциировать, реагируют при температурах ниже температур их плавления, то это еще не значит, что реакция идет между твердыми фазами. Наличие примесей может привести к образованию эвтектик, температура плавления которых ниже температур плавления исходных веществ. Теплота, выделяющаяся при реакции, может оказаться достаточной для нагрева смеси до температур плавления исходных веществ или их эвтектик с образующимся соединением. Здесь только, начало реакции можно рассматривать как твердофазный процесс, медленно протекающий между поверхностными элементами кристаллических структур и значительно ускоряющийся при появлении жидкой фазы. [c.32] Часто достаточно ничтожных количеств жидкой фазы для ускорения процесса. При этом шихта пе расплавляется, а лишь в небольшой мере спекается, оставаясь рассыпчатой, в виде гранул более крупных, чем частицы исходных материалов. [c.32] В некоторых случаях появление жидкой фазы может не ускорить, а, наоборот, затормозить процесс. Например, когда твердый компонент шихты реагирует с газовой фазой, инертная жидкая пленка на поверхности твердой частицы затрудняет доступ к ней газа. [c.32] Из изложенного следует, что скорость основного процесса, который является целью обжига твердых материалов, зависит не только от скорости химических реакций. Она зависит и от скоростей возгонки, диссоциации, плавления, от скоростей диффузии твердых, жидких и газообразных веществ через газовые, твердые и жидкие фазы, образуемые реагирующими компонентами и продуктами их взаимодействия. Скорость всех этих процессов определяется главным образом температурными условиями обжига. Достижение же необходимых температур зависит от способа подвода тепла, конструкции печи, физических свойств обжигаемых материалов, например теплоемкости, теплопроводности и от многих дрзггих факторов. [c.32] К ъ К — константы, зависящие от свойств реагентов и условий процесса. [c.33] Другие, более сложные процессы, протекающие в кинетической области, здесь не рассматриваются. [c.33] Вернуться к основной статье