Обжиг серосодержащего сырья

Обжиг железного колчедана (пирита) является сложным физико-химическим процессом и включает в себя ряд последовательно или одновременно протекающих реакций:

  • 1) термическая диссоциация 2FeS2 = 2FeS + S2 (13)
  • 2) газофазное горение серы S2 + 20г = 2SO2 (14)
  • 3) горение пирротина 4FeS + 70г = 2Ре20з + 4SO2 (15)

Суммарная реакция: 4FeS2 + 1Ю2 = 2РегОз + 8SO2 (16)

При небольшом избытке или недостатке кислорода образуется смешанный оксид железа:

3FeS2 + 8О2 = Fe3O4 + 6SO2 (17)

Термическое разложение пирита начинается при температурах около 200 °C с одновременным воспламенением сера. При температурах выше 680 °C интенсивно протекают все три реакции. В промышленности обжиг ведут при 850 -900 °C. Лимитирующей стадией процесса становится массоперенос продуктов разложения в газовую фазу и окислителя к месту реакции. При этих же температурах твердый компонент размягчается, что способствует слипанию его частиц. Эти факторы определили способ проведения процесса и тип реактора.

Типы реакторов для обжига серосодержащего сырья в производстве серной кислоты

Рисунок 2 - Типы реакторов для обжига серосодержащего сырья в производстве серной кислоты

В производстве серной кислоты изначально использовали полочный реактор (а) (рисунок 2). Такой механический реактор обеспечивает интенсивность процесса, измеряемую количеством колчедана, проходящего через единицу сечения реактора, - не более 200 кг / (м2 • ч). В результате образуется обжиговый газ с концентрацией SO2 8 - 9 %. Невозможность использования мелких частиц основное ограничение реактора.

Мелкие частицы можно перерабатывать в кипящем (псевдоожиженном) слое, что реализуется в печах кипящего слоя (печах КС) (б) (рисунок 2). Пылевидный колчедан подается через питатель в реактор. Воздух (окислитель) подается снизу через распределительную решетку со скоростью, необходимой для взвешивания твердых частиц. Их витание в слое предотвращает слипание и способствует хорошему контакту их с газом, выравнивает температурное поле по всему слою, обеспечивает подвижность твердого материала и его переток в выходной патрубок для вывода продукта из реактора. В таком слое подвижных частиц можно расположить теплообменные элементы. Коэффициент теплоотдачи от псевдоожиженного слоя сравним с коэффициентом теплоотдачи от кипящей жидкости, тем самым, обеспечены эффективный теплоотвод из зоны реакции, управление температурным режимом процесса, использование тепла реакции. Интенсивность процесса в печах КС повышается до 1000 кг / (м2 ч), а концентрация SO2 в обжиговом газе достигает 13 - 15 %. Основной недостаток печей КС - повышенная запыленность обжигового газа из-за механической эрозии подвижных твердых частиц.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >