ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Технологические показатели процесса обжига колчедана в печи КСЦВ из "Обжиг серного колчедана в кипящем слое " Рассмотренные в гл. II, III и IV положения по обжигу колчедана в кипяшем слое показывают, что этот метод, обеспечивая создание благоприятных условий для массо- и теплообмена, позволяет вести обжиг колчедана с малым избытком кислорода и высокой степенью выгорания серы, дает возможность интенсивно отводить избыточное тепло реакции и эффективно использовать его для получения энергетического пара. Обжиг колчедана в кипящем слое имеет и другие существенные достоинства. [c.167] Однако особенностью этого процесса является ограниченность существования кипящего слоя определенными пределами скоростей w и w ), зависящими от гранулометрического состава и физических свойств псевдоожижаемого материала (см. гл. II). Для монодисперсных материалов сущестнование кипящего слоя возможно только в пределах этих скоростей для полидисперсных (таких, как флотационный колчедан и его огарок) характерен постепенный переход слоя в псевдоожиженное состояние одновременно с постепенным его выносом по мере увеличения скорости газового потока. Поэтому существование и характер кипящего слоя из огарка флотационного колчедана (значения N, П, К п других параметров), а также интенсивность печей КС обусловливаются, как показано в гл. III, гранулометрическим составом, т. е. величиной определяющего диаметра частиц и содержанием фракций с частицами менее 50 мк. [c.167] Из уравнения (III-8) следует, что подовая интенсивность печи КС (см. рис. III-10) изменяется пропорционально квадрату определяющего диаметра. Следует также подчеркнуть, что наибольшая интенсивность печи для одного и того же материала достигается при наибольшей концентрации сернистого ангидрида и при наименьшей температуре в слое, которая обеспечивает оптимальную степень выгорания серы из колчедана. Зависихмость подовой интенсивности печи от со е[Ж ния в колчедане особо мелких фракций, диаметр частиц которых не превышает 50 мк, представлена на рис. III-11. [c.167] Для большинства флотационных колчеданов, поступающих в настоящее время на сернокислотные заводы с обогатительных фабрик страны, определяющий диаметр частиц равен примерно 300 мк, а содержание фракции с частицами диаметром менее 50 мк составляет 20—25%. Обжиг такого колчедана ведут с интенсивностью 8—10 т/ м -сутки) при концентрации газа 14—15% SOg, что соответствует линейной скорости газа в печи 0,8—I м/сек при температуре 700—800 °С. [c.168] Однако в связи с необходимостью более полного извлечения цветных металлов из полиметаллических руд, которые характеризуются глубоким взаимным прорастанием кристаллов сульфидов, технология их обогащения требует высокой тонины помола, чем и определяется все возрастающая степень дисперсности пиритных концентратов. Ожидается, что в тонкодисперсном колчедане, переработку которого предполагается начать в ближайшие годы, будет содержаться от 85 до 100% фракций менее 74 мк. При таком гранулометрическом составе определяющий диаметр частиц колчедана, а тем более огарка, составит не более 0,12—0,15 мк. Как следует из уравнения (П1-8) и видно из рис. П1-10, интенсивность печи КС при этом будет не более 1,5—2,5 т/ м - сут.ки). [c.168] Помимо конструктивных трудностей создания мощной печи (450—500 т/сутки) диаметром около 20 м и связанного с этим ухудшения условий распределения воздуха, возникает ряд других осложнений. Становится очевидным, что применение кипящего слоя при столь низких интенсивностях будет не только малоэффективным (или нецелесообразным), но и практически невыполнимым. Вот почему со всей остротой встал вопрос о необходимости создания такого способа обжига колчедана, при котором сохранились бы все основные преимущества кипящего слоя, но интенсивность обжига не зависела бы от гранулометрического состава колчедана. Это значит, что обжиг колчедана должен проводиться в кипящем слое, существующем при скорости газа выше второй критической w w ), когда величина линейной скорости не ограничивает существования кипящего слоя. [c.168] Предпосылкой к созданию такого способа обжига явился анализ конструкции и работы печи ДКСМ, второй кипящий слой которой существует при скорости газа, превышающей скорость витания образующих его частиц. [c.168] Линейной скорости газа в печи 0,8—1 м сек соответствует объемная интенсивность 1—1,25 тЦм -сутки), что соответствует времени пребывания газов в печи 7—8 сек. При этом около 90% всей серы колчедана успевает сгореть в кипящем слое, состоящем из частиц со средневзвешенным диаметром 0,5—0,6 мм, за время пребывания в нем газа около 1 сек (при высоте слоя 1 — , 2 м). Оставшиеся 10%, содержащиеся в выносимых из слоя частицах огарка со средневзвешенным диаметром 0,08 мм, догорают за время их пребывания в надслойном пространстве печи, которое практически (вследствие малой относительной скорости между газом и частицами) равно времени пребывания в нем газа, т. е. 7 сек. Такое резкое падение скорости реакции горения сульфида железа в газовой фазе над кипящим слоем, несмотря на малый размер частиц, можно объяснить низкой концентрацией их на единицу объема кислорода по сравнению с кипящим слоем (350 и 750 ООО г/м ), относительно низким содержанием остаточного кислорода в обжиговом газе и, что особенно важно, очень низкой относительной скоростью между частицами и газовым потоком. [c.169] Необходимо подчеркнуть, что в объеме над кипящим слоем относительная скорость между частицами огарка и газом равна скорости витания выносимых частиц, а по всей высоте кипящего слоя она меньше скорости витания частиц. Максимальной (равной скорости газа в печи) относительная скорость между газом и частицами огарка будет для наиболее крупных частиц, выносимых из слоя или, что то же, для наиболее мелких, остающихся в слое. Расчеты показывают, что скорость газового потока в печи 0,8—1 м сек является максимальной относительной скоростью для частиц диаметром 0,35 мм, а для основной массы выносимого из кипящего слоя огарка (90— 95%) со средневзвешенным диаметром 0,08 мм относительная линейная скорость равна 0,07 м сек. [c.169] Благодаря возврату в искусственный кипящий слой более мелких фракций, средневзвешенный диаметр частиц уменьшается в 6— 7 раз по сравнению с частицами кипящего слоя, создаваемого при той же рабочей скорости и том же гранулометрическом составе колчедана в обычных условиях. Так, если средневзвешенный диаметр частиц огарка кипящего слоя для колчедана указанного в табл. 1-2 состава при рабочей скорости газа в печи 1 ж/сек равен 0,5—0,6 мм, то в условиях возврата огарка он становится равным средневзвешенному диаметру основной массы выносимых из слоя частиц, т. е. [c.170] Осуществление данного процесса в обычной печи КС не представлялось возможным, так как снижение температуры горения потребовало бы такого увеличения объема печи (в соответствии с данными кинетики горения колчедана в кипящем слое), которое практически оказалось бы невозможным. Сохранение же существующих размеров печи привело бы к резкому снижению степени выгорания серы. Между тем снижение возможной температуры горения (без снижения степени выгорания серы и интенсивности печи) представляет большой интерес. [c.170] Проведение обжига при пониженной температуре полностью исключает возможность спекания, что особенно важно для обжига многих сульфидных материалов, например флотационного колчедана Сибайского месторождения. При низкотемпературном обжиге основное количество избыточного тепла процесса (как показывает расчет, до 90% при 560 °С) будет отводиться в кипящем слое, а следовательно с высоким коэффициентом теплопередачи, подобно тому как отводится все избыточное тепло в печи ДКСМ, но без установки второго слоя, что несомненно упрощает конструкцию печи. [c.170] Снижение температуры обжига без снижения интенсивности работы печи позволяет проводить высокоинтенсивный окислительно-сульфатизирующий обжиг, при котором совмещаются процессы десульфуризации пирита и сульфатизации примесей цветных металлов, что представляет особенный интерес для обжига такого важного сульфидного сырья, как пиритно-кобальтовые концентраты. Низкотемпературный обжиг колчедана, как будет показано ниже, позволяет создать новые схемы использования тепла при обжиге колчедана. Чем ниже температура обжига [как уже подчеркивалось ссылкой на уравнение (1П-8)1, тем выше (при прочих равных условиях) интенсивность печи. [c.170] Благодаря применению циклона возврата и в соответствии со степенью очистки в нем газа, основное количество (80—85%) образующегося при обжиге колчедана огарка выводится непосредственно из кипящего слоя печи. В связи с этим концентрация пыли в обжиговом газе, поступающем после циклона в котел-утилизатор, значительно ниже, чем в случае печей КС (50—70 вместо 320—340 г/м ). [c.172] Возможность проведения обжига в широком диапазоне температур и многократная циркуляция огарка создают благоприятные условия для связывания мышьяка, повышения степени селективной сульфатизации цветных металлов, способствует даже при небольшом избытке кислорода в газе более полному выгоранию серы. [c.172] Внедрению нового метода обжига в промышленном масштабе предшествовали лабораторные и модельные исследования, опытные и опытно-промышленные испытания с различными колчеданами при различных технологических режимах на воздушном дутье и с обогащением дутья кислородом. [c.172] Примечания. 1, Первые семь серий опытов проведены в опытной печи диаметром 0,8 м, восьмая серш —в укрупненной опытной печи, а девятая—в опытно-промышленной. [c.173] Вернуться к основной статье