Термодинамика реакций обжига

 

Все реакции, рассмотренные в предыдущей главе, представляют окончательный результат окисления сульфида и совершенно не дают никаких указаний о механизме процесса. Конечный результат окисления сульфида определяется величиной изменения стандартного изобарно - изотермического потенциала реакций. Сравнение этих величин для однотипных реакций предпочтительно реализуется на реакцию, для которой изменение стандартного изобарно - изотермического потенциала представляет наиболее отрицательную величину. Убыль стандартного изобарно - изотермического потенциала реакции окисления сульфидов при данных условиях зависит от соотношения давлений диссоциации сульфида, сульфата и окисла данного материала и давления диссоциации сернистого ангидрида.

Сульфаты тяжелых цветных металлов в зависимости от температуры могут окисляться, при температуре 700 - 800°С, окисление сульфидов в основном идет до состояния окислов. Образование окисла или сульфата при обжиге происходит по следующим конечным реакциям:

MeS +1,5O₂=MeO+SO₂

SO₂+O₂=2SO₃

MeO+SO₃=MeSO₄

Первая реакция практически необратима, для второй реакции константа равновесия равна:

для третьей реакции:

Когда порциональное давление серного ангидрида в печных газах меньше диссоциации сульфата, т. е. когда:

идет образование окисла. Из приведённого неравенства вытекают следующие условия обжига:

1.С повышением температуры давление диссоциации сульфата увеличивается и происходит разрушение с образованием окисла.

2.Большой избыток воздуха необходим для интенсификации процесса и обеспечивается повышенной тягой в печи.

3 В процессе обжига громадное значение имеет хороший контакт печных газов с обжигаемым материалом, который в известковой степени обеспечивается более длительным пребыванием шихтовых материалов в печи.

 

Влияние скорости дутья на выход пыли

 

Одним из важнейших показателей обжига в кипящем слое является количество унесённой в газоходную систему пыли. Процессы, осуществляющиеся в кипящем слое, обычно сопровождаются большим пылевыносом 24 - 40%. В общем случае на степень пылевыноса влияют следующие факторы:

                1. Грануметрический состав;

               2. Физические и химические свойства концентрата и оборотной пыли;

   1200 1400 1600 1700 1800

Рис.5

На графике приведены фактические данные, полученные при различных режимах обжига на печах кипящего слоя, характеризующие влияние удельного расхода воздуха на содержание серы в получаемой закиси. Из графика видно, что для получения закиси с содержанием серы менее 0,5%, расход на 1т концентрата должен составлять: при расходе оборотной пыли 25 - 40% от веса концентрата - 1730 м³; при расходе оборотной пыли 10 -20% от веса концентрата - 1700 м³.

 

Технологическая часть

 

Состав концентратов

                                                                                                                          Таблица1

Наим.	Zn	Pb	Cu	Cd	MgO	Co	S	As	Sb	CaO	Fe	SiO2	Al2O3	Прочие
состав	52,1	1,62	1,2	0,22	0,1	0,006	32,1	0,3	0,08	0,72	8,2	2,08	0,27	1,0

 

                                Расчёт минерального состава

Согласно минералогическому составу исследованию концентрат содержит следующие минералы:  ZnS, PbS, GuFeS₂, CdS, MgCO₃, Sb₂S₃, As₂S₃, CaCO₃, SiO₂, Al₂O₃, Fe₂S₈,FeS₂.

Расчёт производим на 100 кг сухого концентрата:

1. Определим количество S в ZnS

           

2. Определим количество S в PbS

                 

 

3. Определим количество S в CuFeS₂

4. Определим количество Fe в CuFeS₂

 

5. Определим количество S в CdS

6. Определим количество S в As₂S₃

 

7. Определим количество S в Sb₂S₃

 

8. Определим количество S в CoS

 

9. Определим количество CO₂ в CaCO₃

 

10. Определим количество CO₂ в MgCO₃

 

Для образования ZnS, PbS, CdS, GuFeS_2,As₂S₃, Sb₂S₃ требуется серы 27,182(25,45+0,25+1,2+0,06+0,192+0,03+0,003) кг. Остальная сера в количестве 4,9          (32,1-27,182) кг свяжется с железом в виде Fe₂S₈, FeS₂.

Количество оставшегося Fe для соединений с серой составляет 7,15(8,2-1,05) кг.

Разложим количество Fe₂S₈, FeS₂. Обозначим количество Fe в пирите через Х, тогда количество Fe в Fe₇S₈ будет (7,15-Х) кг.

 

 

11. Определим количество S в FeS₂            

12. Определим количество S в Fe₇S₈        

4,65-0,65X+1,14X= 4,9

X=0,1 кг

Количество S в FeS₂ 1,14X= 0,114 кг

Количество S в Fe₇S₈ 4,65- 0,114=4,536 кг

Количество Fe в FeS₂ 0,1 кг

Количество Fe в Fe₇S₈ 7,15- 0,1= 7,05 кг

 

FeS₂= Fe+ S₂=0,1+ 0,114=0,214 кг

Fe₇S₈= Fe₇+ S₈=7,05+4,536=11,586 кг

 

Считаем, что SiO₂ и Al₂O₃ остаются без изменения. На основании расчётов составляем таблицу минералогического состава цинкового концентрата.