2.2.2.1. Печи для обжига колчедана

Обжиг колчедана. При обжиге колчедана протекает несколько реакций: вначале промежуточная реакция термического разложения дисульфида железа FeS2 с образованием сульфида железа FeS и выделением парообразной серы:

Выделение серы начинается при температуре около 500 °С и ускоряется с дальнейшим ее повышением. Пары серы сгорают с образованием двуокиси серы:

Сульфид железа FeS также сгорает, но точный механизм этого процесса не установлен и пока предложено несколько схем промежуточных реакций. По одной из них первой стадией окисления FeS является образование сульфатов железа, далее разлагающихся до окислов железа. По другим представлениям FeS непосредственно окисляется до окислов железа.

Суммарный процесс горения колчедана протекает с образованием либо окиси железа:

либо закись-окиси железа:

Согласно этим реакциям, FeS2 реагирует не полностью. В зависимости от условий в огарке остаются сульфиды железа и протекает ряд побочных реакций. Состав огарка (в %):

При наличии в колчедане Si02 образуется фаялит (2FeO-Si02), а при наличии СаО комплексные соединения типа СаО • Fe203-Si02. Помимо состава исходного сырья состав огарка зависит от условия обжига (температурного режима).

В зависимости от сделанных допущений упрощенные балансовые формулы, рекомендуемые в некоторых работах для расчета выхода огарка, оказываются противоречивыми.

В газовой фазе помимо S02 содержится некоторое количества S03, ведущее к коррозии аппаратуры. Для снижения содержания S03 рекомендуют иметь температуру газа на выходе из печи около 850—900 °С, а затем быстро снижать ее до 425—400 °С.

Расчет материального баланса обжига можно вести различным образом. Согласно К. М. Малину и К. А. Полякову, выход огарка в долях от массы сухой руды

где Gs — теоретическое содержание серы в данном химическом соединении, %; б?* — фактическое содержание серы в сухой руде, %; Ggr — содержание серы в огарке, %; а — теоретический выход огарка, доли единицы (при полном сгорании).

Конкретные формулы для расчета различных сульфидов приведены в табл. 17. Объем обжигового газа, полученного при обжиге 1 т любого сырья, содержащего серу, определяют по следующей формуле:

где C_s — количество выгорающей серы в сырье, %; C_s0,— количество двуокиси серы в обжигаемом газе, %.

Объем воздуха VВ03Д (в м3) необходимого для горения" 1 т серного сырья, определяют по формуле:

где т — отношение числа молекул кислорода, вступающих в реакцию, к числу молекул, получающихся по реакции двуокиси серы.