3. Оборудование, технические инструментальные средства:

В лабораторных условиях обжиг медного концентрата проводится в вертикальной электропечи с силитовыми нагревателями. Для работы используется стальная трубка с сеткой для установки обжигаемого материала. Замер температуры в печи производится платино-платинородиевой термопарой с регистрацией ее ПСР 1-03. Схема установки представлена на рисунке 1.

4. Описание установки

Установка для изучения газодинамических условий окислительного обжига, представленная на рисунке 2 состоит из вертикальной реакционной трубки – 1 в которую на сетку 2 помещается обжигаемый материал. Из баллонов со сжатым воздухом и кислородом 6 через редуктор 5 и расходомер 4 в печь подается воздух. Таким образом содержание кислорода в газе регулируется путем регулирования соотношения расхода кислорода и воздуха. Периодически газ отбирается для анализа на содержание SO₂ в газоанализатор 7. Постоянно газ выходит в атмосферу через газовый счетчик 8. Температура измеряется с помощью термопары (9) и милливольтметра (10).

Рисунок 2. Экспериментальная установка для изучения влияния газодинамических условий на кинетику окислительного обжига

5. Порядок выполнения работы

1. Изготовить из медного или никелевого концентрата окатыши и разделить их на фракции 1-2, 2-3, 3-4 мм.

2. Рассчитать скорость витания частиц для данного материала.

3. Отвесить 20 грамм окатышей фракции, указанной преподавателем и поместить в реакционную трубку.

4. Включить печь и нагреть до температуры 500-600⁰С по указанию преподавателя.

5. Включить подачу воздуха с расходом 0,5 л / мин и расход кислорода 0,5 л / мин (учитывать при этом расчетную скорость витания и не превышать ее) Либо задавать соотношение газов по заданию преподавателя, либо рассчитывать их самостоятельно по заданному преподавателем содержанию кислорода в окислительном газе.

6. Каждые 10 мин отбирать пробу газа и фиксировать количество прошедшего через счетчик газа.

7. Занести результаты опыта в таблицу 6.

8. Вести продувку в течении 40 мин.

9. Повторить опыт при расходах воздуха и кислорода 1 и 1, 1,5 и 1,5, 2 и 2 л / мин соответственно, сохраняя таким образом концентрацию кислорода постоянной (1:1) или в соответствии с соотношением или концентрацией по указанию преподавателя.

10. Произвести обработку результатов.

11. Задаться новой концентрацией кислорода в окислительном газе и повторить исследование воздействия скорости газа на кинетику процесса.

6. Пример расчета

Обработка экспериментальных данных.

1. Рассчитать объем выделившегося SO₂, умножив объем прошедшего через счетчик за 10 минут газа на содержание SO₂ V_SO2 = V_г * (SO₂, %) _г.

2. Рассчитать количество газифицированной серы исходя из объема SO₂ S_г = V_SO2 * (32 / 22,4). Количеством серы, которое удаляется из концентрата в виде элементарной серы пренебрегаем.

3. Рассчитать концентрацию кислорода в окислительном газе по уравнению аддитивности. О_{2(смеси)}, % = (Q_{воздуха} * О_{2(воздуха)} + Q_{кислорода} * О_{2(кислорода)}) / (Q_{воздуха} + Q_{кислорода}), где:

Q_{кислорода}, Q_{воздуха} – расход тех. кислорода и воздуха

О_{2(воздуха)}, О_{2(кислорода)} – концентрация кислорода в воздухе и в тех. Воздухе.

4. Рассчитываем количество серы, содержащееся в навеске как произведение концентрации серы на массу навески S_H = m_H * (S,%).

5. Рассчитываем степень удаления серы из концентрата как отношение массы газифицированной серы к массе серы в навеске. X_s = S_г / S_H..

6. Измерить диаметр реакционной трубки и рассчитать скорость газа и критерий Рейнольдса для данного расхода воздуха при данной температуре по формулам, данным в теоретической части. Заполнить таблицу 1.

7. Построить график зависимости степени удаления серы из концентрата от времени. Найти среднюю скорость реакции как тангенс угла наклона этой прямой.

8. По окончании опыта рассчитать среднюю концентрацию SO₂ в газах обжига.

9. Повторить обработку опытных данных при другой скорости окислительного газа.

10. Построить графики зависимости концентрации SO₂ от скорости газа, зависимости скорости реакции от скорости газа.

11. Провести расчет при следующей концентрации кислорода в окислительном газе.

12. При помощи математического пакета статистической обработки данных вывести многофакторную зависимость типа: скорость реакции = f (Re, О₂, %) и SO₂ = f (Re, О₂, %).

13. Сделать выводы о влиянии газодинамических режимов и концентрации кислорода в окислительном газе на результаты обжига.

Таблица 1 Результаты экспериментов по изучению влияния газодинамики и концентрации кислорода в окислительном газе на скорость окислительного обжига медного и никелевого концентрата

Время обжига, мин	Концентрация кислорода в окислительном газе, %	Количество газа по счетчику, литр	Скорость газа, м/сек	Re	SO2, %	Sгаз, грамм	Степень удаления серы, %