926

виде сернистого ангидрида, причем реакция сопровождается вы­ делением тепла:

2MeS + 302 = 2МеО + 2S03t + Q ккал.

Характер окисления отдельных компонентов шихты и (количе­ ство выделяющегося при этом тепла приведены в табл. 8.

(FeS2), меди (Cu2S, CuFeS2), цинка (ZnS), свинца (PbS), сое­ динения мышьяка (FeAsS), известняк (СаС03), магнезит (MgC03), кремнезем (Si02), глинозем (А120 3), поведение их определяет технологию ведения процесса обжига.

Пирит FeS2 при температуре 250—290° С (т. е. в верхней зоне печи) окисляется до сульфата железа:

FeS2 + 302 = FeS04 + S02,

а при температуре 500—700° С (т. е. в средней зоне печи) разла­ гается до сернистого железа:

2FeS2 -> 2FeS -f- S2.

В результате окисления пирита образуются окись железа Fe20 3, закись железа FeO и магнетит Fe30 4.

Халькозин Cu2S IB конечном счете окисляется до окиси меди СиО:

Cu2S + 20, = CuS04 + Си,

2CUS04 + Cu2S - 2CU20 + S02, CuS04 + Си = 2CU20 + S02, Cu20 + S03 = 2CuO + S02.

Халькопирит CuFeS2 в верхней зоне печи окисляется и раз­ лагается до сульфатов и сульфидов:

CuFeS2 + 402 = CuS04 + FeS04,

2CuFeS2 + 0 2 - Cu2S + 2FeS + S02.

При более высокой температуре (400—600° С) проходит реак­ ция

4CuFeS2 + 150о =4CuS04 + 2Fe20 3 + 4S02.

Частично может образовываться феррит окиси меди 2CuFeSa + 63/20 2 = СиО • Fe20 3 + СиО + 4S02,

СиО + Fe20 3 = СиО • Fe20 3.

Сфалерит ZnS при обжиге почти не изменяется и лишь ча­ стично окисляется до ZnO.

Галенит PbS окисляется до сульфата PbS04 и окиси РЬО. Арсенопирит FeAsS разлагается с образованием окиси желе­

за и летучей трехокиси мышьяка As20 3 .

Известняк СаСОз и магнезит MgC03 разлагаются с образо­ ванием окислов СаО и MgO и выделением углекислого газа С02.

Кремнезем Si02 и глинозем AI2O3 в процессе обжига практи­ чески .никаких изменений не претерпевают.

Таким образом, в результате обжига в огарке будут окислы железа (FeO, Fe20 3, Рез04), сульфиды железа (FeS), окислы ме­

цинка (ZnO), сульфаты свинца (PbS04), окислы свинца (РЬО)>

S02, серного ангидрида S03, трехокиси мышьяка As20 3 и избы­ точного кислорода.

Температурный режим обжига должен быть построен с таким расчетом, чтобы создались условия для воспламенения сульфи­ дов и в то же время не произошло оплавления частиц шихты и,

следовательно, прекращения обжига. Поэтому температура окис­ лительного обжига должна быть нерколько выше температуры воспламенения сульфидов и несколько ниже температуры плав­ ления образующихся сульфидных эвтектик. На практике для ме­ ханических печей температуру в средней зоне (5—6 поды) под­ держивают в пределах 750—800° С, для печей кипящего слоя она может быть несколько выше.

Производительность обжиговых печей по количеству перера­ батываемой шихты"и выгорающей серы зависит от величины ча­ стиц шихты, времени пребывания ее в печи и количества пода­ ваемого воздуха.

Поэтому в зависимости от требований, предъявляемых к про­ дуктам обжига (содержание серы в огарке и концентрация SO2 в газах),* подбирают и основные параметры технологического режима (температуру, расход воздуха, скорость вращения перегребного механизма, величину загрузки).

Одним из основных показателей обжига является так назы­ ваемая степень десульфуризации, т. е. отношение количества выгоревшей серы ко всей сере, содержащейся в шихте. Посколь­ ку количество выгоревшей серы есть разница между количе­ ством серы в шихте и в огарке, то

f = Q~~q 100% ,

Q '

где / — степень десульфуризации; Q — количество серы в шихте; q —количество серы в огарке.

В зависимости от содержания серы в шихте и огарке степень десульфуризации будет

100%,

где а — выход огарка (обычно 75—85% от веса шихты); 51 — содержание серы в шихте, %; 52 — содержание серы в огарке, %.

На медеплавильном заводе обжиг, в конечном счете, произво­ дится с целью получения при плавке штейна с определенным со­ держанием меди, что в свою очередь зависит от содержания в огарке меди и серы. Практически это может быть иллюстрирова­ но следующим примером ориентировочного расчета обжига.

Пусть на обжиг поступает медный концентрат, содержащий 15% меди. Сколько необходимо оставить в огарке серы, чтобы получить штейн, содержащий 40% меди?

Предположим, что при плавке 90% меди переходит в штейн и 10% в шлак. Тогда на 100 кг концентрата в штейн перейдет

15 • 0,90 = 13,5 кг меди.

Количество получающегося штейна определится из соотно­ шения

40 кг меди соответствует 100 кг штейна

13,5 кг меди — X кг штейна.

Отсюда

X = —— = 33,45 кг штейна.

40

Содержание серы в штейне обычно колеблется в пределах 24—26%. Приняв его равным 25%, получим количество серы в штейне

33,45 -0,25 ж 8,4 кг.

Если бы вся сера огарка переходила в штейн, обж-иг нужно было бы вести до содержания серы «в огарке 8,4%. Поскольку же часть серы при плавке выгорает, содержание ее в огарке может быть выше.

Предположим, что в штейн переходит 75% серы огарка. Тогда необходимое содержание серы в огарке определится из соотно­ шения:

8,4 кг серы составляет 75%

X кг серы — 100%.

Отсюда

Примем «выход огарка равным 80%, тогда процентное содер­ жание «серы в огарке определим из соотношения:

11,2 кг серы содержится в 80 кг огарка.

щих материалов производится с целью окисления сульфидов с ча­ стичным удалением серы. В результате обжига происходит обра­ зование окислов и окуокование мелких частиц шихты.

В процессе обжига температура внутри слоя шихты достигает 1200° С, в результате чего образующиеся силикаты оплавляются и спекают отдельные мелкие частицы друг с другом.

Как и при окислительном обжиге, пир-ит окисляется до окиси железа и сернистого железа с образованием сернистого ангидри-

11 этажей-йодов (10 рабочих и 1 подсушивающий). В центре пе­ чи проходит вал, состоящий из семи чугунных секций, IB который на каждом рабочем поду вставлены по две рукояти — перегрева­ тели с гребками.

В каждом -поду имеются отверстия для пропуска шихты, при­ чем на нечетных подах они расположены в центре (вокруг вала), на четных — по периферии. Благодаря такому расположению от­ верстий в подах шихта проходит через печь зигзагообразным путем, что обеспечивает необходимое время пребывания ее в пе­ чи, достаточное для окисления сульфидов и заданного выжига серы.

ло 3,25 ж2.

Перегребной механизм непрерывно охлаждается воздухом, для чего на каждую пару печей устанавливают вентилятор, про­ изводительностью 12 тыс. ж3 воздуха в час давлением 160 мм вод. ст. (9,8 н/м2) .

Привод печи рассчитывают таким образом, чтобы перегреб­ ной механизм совершал 1—2 оборота в минуту, т. е. шихта нахо­ дилась на одном поду около 90 мин. Такую скорость вращения обеспечивает мотор типа УТ, мощностью 14,5—20 кет, с числом оборотов в минуту, равным 970—1000.

Для предотвращения выхода из строя привода или перегребного механизма муфты привода соединяют друг с другом специальной предохранительной шпилькой (рис. 7). Сечение этой шпильки подбирают с таким расчетом, чтобы при возраста­ нии нагрузки сверх нормы шпилька срезалась и перегребной механизм останавливался. Поэтому замена шпильки проволокой, болтами- и т. д. не допускается.

Загрузочный питатель печи не имеет индивидуального при­ вода, кроме того, работа его надежно сблокирована с работой перегребного механизма.

В медной промышленности Союза обжиг в кипящем ‘слое на­ ходится в стадии освоения. Если в многоподовых печах обжиг происходит в процессе перемещения шихты по подам сверху вниз, то в печи кипящего слоя обжиг протекает при пропуска­ нии через слой шихты восходящей струи воздуха, которая при­ водит все частицы шихты в движение, подобное кипению жидко­ сти (отсюда название «кипящий слой»). Схематически этот про­ цесс показан на рис. 8.

В кипящем слое реакции окисления серы протекают практи­ чески мгновенно, расход воздуха значительно меньше и концен­ трация сернистого ангидрида в отходящих га­

печь кипящего слоя. Для этого необходимо демонтировать перегребной механизм и внутренние поды, изменить систему загруз­ ки шихты и выгрузки огарка, установить воздухораспредели­ тельную подину. При наличии соответствующей подготовки и грануляции шихты такое переоборудование вполне оправды­ вается более высокой производительностью и концентрацией SO2 в газах, простотой обслуживания, возможностью полной автоматизации процесса.

В печах кипящего слоя можно обжигать как сухие материа­ лы, так и материалы в виде пульпы. Основными недостатками обжига в кипящем слое являются сложность обжига высоко­ сернистых материалов (количество выделяющегося тепла на­ столько велико, что происходит спекание материала), увеличен­ ный пылевынос и необходимость тщательной подготовки шихты с точки зрения ее однородности по крупности. Однако эти недо­ статки вполне компенсируются технологическими преимущест­

во

вами этого вида обжига и его повышенной, по 'сравнению с об­ жигом на подах, производительностью. Одна из возможных кон­ струкций печей для обжига сухой гранулированной шихты в ки­ пящем слое показана на рис. '10.

Кожух печи с наружным диаметром 5480 мм и высотой 4300 мм делают из котельного железа толщиной 8 мм.. Вес ко­ жуха 69 т. В кожухе устроены смотровые и форсуночные окна, прикрываемые дверками.

Футеровка кожуха выполнена двухслойной: наружный слой из шамотного кирпича толщиной 345 мм, внутренний слой ив диатомового кирпича толщиной 250 мм. Между кожухом и фу­ теровкой засыпают диатомитовый порошок.

Рис. 9. Воздушные сопла для печей кипящего слоя:

а — сопло с двойной решеткой; б — сопло колпачкового типа; в — канадское сопло; г — сопло с шаровым затвором

Свод печи выполняют из шамотного кирпича толщиной 300 мм на полугустом растворе состава: 70% шамотного порош­ ка, 30% огнеупорной глины. Сверху свод засыпают слоем диатомитового порошка.

Подину печи делают из армированного жаро- и кислотоупор­ ного бетона. Подина имеет толщину 134 мм, площадь 16,5 м2 и разделена на две секции с индивидуальным подводом воздуха в каждую секцию, что облегчает регулировку линейной скорости воздуха в слое. По всей площади подины установлено 815 сопел (т. е. 50 шт. на 1 м2). Каждое сопло имеет 10 отверстий диамет­ ром 5,9 мм для пропуска воздуха. Живое сечение подины (сум­ марное живое сечение сопел) составляет 0,22 м2, или 1,35% пло­ щади подины. Подину монтируют на металлической плите тол­ щиной 15 мм.