- •Введение
- •1. Порядок выполнения и оформления лабораторных работ
- •2. Водоподготовка
- •2.1. Общие положения
- •Качество воды и требования к ней
- •2.2. Промышленная водоподготовка
- •2.3. Методика выполнения работ
- •2.3.1. Порядок выполнения работы по умягчению воды Известково-содовый метод
- •2.3.2. Порядок выполнения работы по обессоливанию воды
- •2.3.3. Порядок проведения работы по коагуляции воды
- •2.3.4. Методы анализа Определение общей жесткости воды
- •Качественное определение в воде анионов
- •Качественный анализ анионов
- •Построение калибровочной кривой
- •2.3.5. Задание к лабораторной работе
- •3. Гетерогенные процессы в системах
- •3.1. Восстановление диоксида углерода
- •3.1.1. Основные положения
- •3.1.2. Описание лабораторной установки и порядок
- •3.1.3. Расчет показателей процесса восстановления диоксида
- •3.1.4. Задание к лабораторной работе по восстановлению
- •3.2. Разложение карбонатов и синтез силикатов
- •3.2.1. Общие положения
- •3.2.2. Описание лабораторной установки и порядок
- •3.2.3. Методы анализа
- •3.2.4. Расчет показателей процесса разложения карбонатов
- •Степень разложения карбоната рассчитывают по формуле
- •Выход со2 определяют по формуле
- •Скорость разложения карбонатов находим по формуле
- •3.2.5. Задание к лабораторной работе
- •3.3. Обжиг сульфидных руд
- •3.3.1. Общие положения
- •3.3.2. Описание лабораторной установки и порядок
- •3.3.3. Расчет показателей процесса обжига сульфидных руд
- •3.3.4. Задание к лабораторной работе
- •3.4. Система твердое - твердое
- •3.4.1. Спекание соды с оксидом железа. Общие положения
- •3.4.2. Описание лабораторной установки и порядок выполнения работы
- •Порядок выполнения работы
- •Методы анализа
- •3.4.5. Задание к лабораторной работе
- •4. Гетерогенные процессы в системе газ - жидкость
- •4.1. Общие положения
- •4.2. Абсорбция диоксида серы
- •Описание лабораторной установки и порядок выполнения работы
- •4.2.3. Расчет показателей процесса абсорбции диоксида серы
- •4.2.4. Задание к лабораторной работе
- •5. Гетерогенно-каталитические процессы
- •5.1. Общие положения
- •5.2. Каталитическое окисление диоксида серы
- •5.2.1. Описание лабораторной установки и порядок
- •5.2.2. Методика определения содержания so2 в газовой смеси
- •5.2.3. Расчет показателей процесса каталитического окисления
- •Условное время контактирования определяют по формуле
- •5.2.4. Задание к лабораторной работе
- •6. Химические реакторы
- •6.1. Общие положения
- •6.2. Периодический реактор идеального смешения
- •Описание лабораторной установки и порядок выполнения
- •Порядок выполнения работы
- •6.2.2. Расчет показателей процесса омыления эфира в периодическом реакторе
- •6.2.3. Задание к лабораторной работе
- •Кордиков Василий Дмитриевич Редактор
- •Тираж ______ экз. Заказ
- •220050. Минск, Свердлова, 13а. Лицензия лв № 276 от 15.04.03.
Степень разложения карбоната рассчитывают по формуле
Х = mКАРБ – m//КАРБ / m/КАРБ, (35)
где m/КАРБ – масса карбоната в исходной навеске, рассчитанная исходя из результатов анализа, г; m//КАРБ – масса карбоната, неразложившегося в процессе обжига, рассчитанная исходя из результатов анализа на содержание СО2, г.
Выход со2 определяют по формуле
= VCO2 / (mH wHCO2 22,4 / 44). (36)
Скорость разложения карбонатов находим по формуле
= V / t, (37)
где V – объем СО2, выд елившегося за промежуток времени t.
3.2.5. Задание к лабораторной работе
Определить влияние температуры на степень и скорость разложения карбонатов металлов (Na2CO3, CaCO3, MgCO3, мел и др. по заданию преподавателя) и выход CO2.
Изучить влияние дисперсности (размера частиц) карбонатов на скорость их разложения. Дисперсность определить методом ситового анализа.
Определить скорость образования силикатов в зависимости от состава исходной смеси и мольного соотношения компонентов.
По экспериментальным и расчетным данным построить графические зависимости степени превращения, выхода, скорости от соответствующих параметров процесса.
На основании анализа полученных данных и известных кинетических закономерностей для процессов в системе газ – твердое сделать выводы о путях интенсификации гетерогенных реакций разложения карбонатов и синтеза силикатов.
3.3. Обжиг сульфидных руд
Цель работы исследовать влияние технологических параметров (температуры обжига, избытка воздуха, состава и дисперсности колчедана) на основные показатели гетерогенного процесса (степень и скорость выгорания серы).
3.3.1. Общие положения
Обжиг сульфидных руд – типичный гетерогенный процесс в системе Г:Т, который можно описать моделью с фронтальным перемещением зоны реакции. В соответствии с этой моделью процесс включает ряд диффузионных стадий и саму химическую реакцию. Закономерности, лежащие в основе этого процесса, справедливы для обжига любого сульфидного сырья.
Чаще всего в химической промышленности обжигу подвергают серный колчедан с целью получения сернистого газа для производства серной кислоты. Главной составной частью серного колчедана является дисульфид железа FeS2, который встречается в виде минерала пирита и реже марказита. Кроме FeS2 природный серный колчедан содержит ряд примесей (соединения меди, цинка, свинца, кремния, мышьяка, селена, фтора и др.). Массовая доля серы в чистом дисульфиде железа составляет 53,44 %.
Процесс горения пирита можно представить следующей суммарной реакцией:
4FeS2 + 11O2 2Fe2O3 + 8SO2 H0298=-3372 кДж.
Реакция необратимая, протекает с выделением тепла.
Наряду с FeS2 сгорают и сульфиды других металлов, содержащиеся в колчедане. Их оксиды, а также кварц, некоторые алюмосиликаты вместе с оксидом железа и неразложившимся пиритом образуют твердый огарок.
Общая скорость процесса определяется скоростью диффузии газов в порах слоя огарка. В неподвижном слое горение пирита протекает во внутридиффузионной области.
Скорость процесса горения пирита описывается кинетическим уравнением
V = K F C,
где К – коэффициент скорости; F – поверхность твердой фазы; C – движущая сила процесса.
Для увеличения движущей силы процесса необходимо повышать концентрацию пирита в колчедане путем флотационного обогащения. Можно повысить концентрацию кислорода в зоне обжига путем применения кислорода, или воздуха, обогащенного кислородом, но такой путь увеличения C дорогой, и поэтому почти не используется. На практике применяют избыток воздуха в 1,5-2,0 раза от теоретически необходимого количества.
Коэффициент скорости может быть увеличен разными путями (применением интенсивного перемешивания, увеличением скорости газового потока или температуры) в зависимости от области протекания процесса, которая определяется как условиями обжига, так и устройством реакторов (печей, в которых осуществляется процесс). Когда процесс протекает в кинетической области, необходимо увеличивать температуру обжига. Но, следует заметить, что при 850-1000 С наблюдается спекание колчедана, что приводит к уменьшению поверхности взаимодействия фаз.
Уменьшение размера частиц материала, достигаемое тонким измельчением колчедана, увеличивает поверхность взаимодействия фаз. На практике применяют тонко измельченный флотационный колчедан с размером частиц 0,03-0,30 мм.
Одним из эффективных путей увеличения коэффициента массопередачи и поверхности взаимодействия является усовершенствование конструкций печей обжига колчедана.