Cimmerman (523120), страница 103
Текст из файла (страница 103)
3.4.1.2. Окислительный и сульфатиэирующий обжиг сульфидного сырья Обжиг. Термическая обработка сырья для подготовки его к последуюшей пнраметаллургическай или гндрометаллургическай переработке. При этом предварительно окисленное сырье всегда изменяет свой химический состав, а иногда н физические свойства. Обжиг необходим для превращения серккстых или мышьяковистых соединений в окислы для послелуюшего их восстановления и получения металла. Обжиг одновременно может служить процессом рафинирования. Он необходим также для предварительного частичного ошлаковывания (образования шлаков) и смешения компонентов шахты (связывание присадок). Различаютсн два типа обжиговых процессов: а) обжиг на порошок (в механических многоподовых печах) и высокопроизводительный обжиг ва взвешенном состоянии (в кипящем слое); б) агломерируюший обжиг (со спеканием);'па принципу работы мажет быть с просасыванием или продуванием газа через пвихту; установки для геката обжига подразделяются на стационарные и подвижные.
Основы обжига гульфидог Основная система Мг — 5 — О: 1. Окислнтельный обжиг: 2МгЯ+ЗО»»е »м2МгО+2$0в', необходимо: Рэгь > РэсьХ х эв ( й Ро ), где Рза — Упуугость диссоциация сульфатов. Условия: удаление 50», температура обжига должна рревышать температуру диссациации МеЯОе 2. Сульфатизируюший обжиг: 2Мг5+ЗО» 2МгО+280э; 250»+ Оэ~~250»1 Мг 5 + 20э-в-Мг $0г1 необходимо: Рэ м, Р 1в (й Р )., где Ра, Рэо — парцивльные давления $0в в в или О,. Условия: ЯОв-»БОь увеличение йр температура обжига не должна превышать температуру диссоциации Меев (500— 700 'С).
Кил зги ха обжига а. Прн низких температурах скорость химической реакции (СР) мала по сравнению са скоростью процессов диффузии. СР зависит от величины реакционной поверх- насти частиц сырья. б. При высоких температурах СР возрастает до величины. соответствующей скорости диффузии.
в. Воспламенение частиц сульфидав. Возникает иа границе между областями кинетического и диффузионного процессов. Температура воспламенения не постоянна и зависит от размера зерен сульфида, скорости и состава газавата потока, Ро, свайетв сульфидов. г. Главный критерий. Увеличение скорости реакпий окисления приводит к снижению температуры воспламенения. Необходимо увеличивать скорость, нагрева.
Физические основы обжига а. Газовая фаза. Влияет иа процесс обжига н его производительность. Формы участия газовой фазы: газы омывают поверхность слоя шихты (обжиг с перегребаннем); газы проходят через слой твердой шихты (вгламерируюший обжиг); газы омывают падавшие твердые частицы (обжиг во взвешенном состоянии); газы создают разрыхленный псевдоожиженный слой и обтекают колеблюшиеся твердые частицы (обжиг в кипящем слое). Должен обеспечиваться хороший взаимный контакт газовой и твердой фаз (принцип пратнвотока).
б. Обжиг в механических многоподовых печах. Шихта в обжиговой печи прелварительио подогревается до 300 †500 'С (иногда за счет сжигания газа). С ростом температуры СР увеличивается. Чтобы скорость обжига при равномерном распределении тепла оставалась постоянной в течение всего процесса, необходимо выпалнение двух условий: 1) соблюдение принципа протнвотакз шихты и таза; 2) возможность дополнительного обогрева зоны разгрузки.
541 Лаже при выполнении згнх условий процесс протекает не вполне удовлетворительно, так как лишь часть поверхности обжигаемого материала контактирует с газами (за исключением времени падения частиц с пола на под). Продолукительиость обжига увеличивается с увеличением степени десульфурации н уменьшением реакционной поверхности шнхты.
Тепловые параметры процесса обжига определяются напряженностью тепловога баланса. Преимущества обжига в миогаподовых печах: пригоден для прелварительиого обжига; пригоден для гранулированного сырья; относительно спокойное состояние материала; малое пылеобразаванне; приголеи для обжига маласернистого сырья. Нелостатки: малая поверхность контакта газов с твердым материалам; время обжига велико; низкая производительностей плохо используется тепло отходящих газов; возмоукность спекания шихты (образование «козла», авария печи). в. Агломерируюший обжиг — процесс с одновременным спеканием тонколисперсных материалов.
Схема агломерирующего обжига с прасасыванием воздуха представлена иа рис. 3.33 (9Ц. рн . э.зз 1 — вгаонераг: Ы вЂ” подогрев воздуха: Ы! — вона обжига: Гу — нодо- грев шнхгыз р — хоаод. наа шихта урглргггячуг лйзаг Газовая фаза переносит тепло и служит средством окисления. Физические закономерности агломерируюшего обжига-определяют следующие факторы: — Количества прасасываемого воздуха. Зависит ат сопротивления слоя шихты ((Р) йг=айрзр~/(г()гз23), где Ь вЂ” высота своя шихты; р — средняя скорость газов; у— объемная масса газов; ц — вязкость газов; а' — размер твердых частиц; У вЂ” объем пар; у — ускорение силы тяжести; а — числовой коэффициент. Частицы шихты должны иметь примерна одинаковые размеры. (В однородных сыпучих материалах е образуются одинаковые пустоты между частицами.) — Теплопередача.
Зависит от величины говерхностн взаимодействия фаз газ— твердое тело. Увеличение скорости даиже- ния газов способствует улучшению тепло- передачи (конвекцией); высокая скорость движения газов препятствует образованию сульфатов вследствие их диссоциации и упоев 80ь однако при этом может произойти преждевремшгнае спекание и снижение производительности. Для предотвращения этага используется предварительный частичный обжиг. г. Обжиг во взвешенном состоянии. Смесь 'измельченной сухой шихты и воздуха вдувается в камеру сгорания, где поддерживается необходимая температура, и происходит окисление сульфидных частиц шихты.
Скорость падения частиц шихты должна быть меньше, чем скорость обжига самых крупных частиц. При обжиге применяется принцип протнватака. Преимущества: — при соблюдение оптимальных скоро. отей падения частиц и обжига (гланных параметров процесса) с ростам температуры возрастает СР, а следовательно, и производительность; — нежелательных химических соединений (например, ферритов) образуется мало.
Недостатки: большие затраты на подготовительные операции (измельчение руды); сильное пылеабразавание; значительная вторичная сульфвтизвция обожженных пылевидиых частиц в отходящих газах. д. Обжиг в кипящем слое. Загруженный за дырчатую подину печи мелкий материал продувается воздухом. При этом образуется псевдаэмульсия (газовая фаза — твердое вещество), напоминающая кипящую жидкость. Образование «кипящего слоя» происходит за счет различия физических характеристики газовой фазы и твердого вещества. Основные параметры: количество дутья (зависит ат дисперсности и другкх физкчесиих свойств шихты); давление дутья (зависит ат высоты слоя шихты и ее веса).
Подача газа па поперечному сечению зоны кипщцего слоя может быть: — равномерной (равномерное распределение газа в слое шихты); кипящий слой образуется, когда увеличейие скорости витания частиц (скорости подачи дутья) не приводит к дальнейшему падению давления в слое обжигаемой шихты; — вихревой (распределение газовой фазы неравномерное); — скорость витания частиц зависит от скорости подачи дутьн, соответствующей моменту образования кипящего слоя. 3.4.1.3. Кцльцинируюгций, восстановительный и хлорирующий обжиг Кцаьцинирующий обдгнк Термическое разложение карбоиатав. Ход и полнота протекания процесса зависят от рсо . Кальциниравание — подготовительный процесс при получении металлов.
а. Основное уравнение процесса: МаСО»нвМеО+СОр+ЬН йр рсо, ° Разложение кзрбонатов происходит в три стадии: !) нагрев без выделения СОв. 2) образование поверхностного окгюного слоя с выделением СОв! 3), распространение окиснаго слоя до сердцевины частицы, высокое давление СОв внутри ее. б. Свободная энергиз образования кзрбанзтов приведена на рис. 3.34 [9
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
