Загальна схема сульфатнокислотного виробництва

S

FeS₂ одержання каталітичне адсорбція

H₂S пічного газу SO₂ окиснення SO₃ H₂SO₄

SO₂

У реальному виробництві до цих хімічних процесів додаються процеси підготовки сировини, очистка пічного газу та інші фізико-хімічні операції.

Виробництво сульфатної кислоти із флотаційного колчедану

Підготовка рядового колчедану до виробництва ставить на меті вилучення із нього цінних кольорових металів і підвищення концентрації дисульфіду заліза. Схема підготовки рядового колчедану представлена на рис.7.2

 

 

Подрібнення

 

Класифікація

 

Флотація

	Концентрат кольорових металів

 

Флотаційний колчедан 32-40%S

Порода

флотація

Обпік

	SO2		Огарок

Піритний концентрат

Кольорові метали

H2SO4

флотація

		Порода

 

 

 

Рис. 7.2. Схема підготовки залізного колчедану

Хімізм процесу

І стадія: окиснення дисульфіду заліза (пірит-концентрату) киснем повітря:

2FeS₂ 2FeS + S₂ х2

+

S₂ + 2O₂ 2SO₂ х2

4FeS + 7O₂ 2Fe₂O₃ +4SO₂

Сумарно: 4FeS₂ + 11O₂ 2 Fe₂O₃ + 8SO₂ ΔН = -3400 КДж/моль

ІІ стадія: каталітичне окиснення сульфур(IV) оксиду надлишком кисню:

2SO₂ + O₂ 2SO₃ + O₂ +Q

ІІІ стадія: абсорбція сульфур(VI) оксиду з утворенням сульфатної кислоти:

SO₃ + H₂O H₂SO₄

Фізико-хімічний аналіз процесу

І стадія: окиснення піритного концентрату киснем повітря

Швидкість процесу обпіку залежить від температури і дисперсності колчедану (рис. 7.3).

Рис.7.3. Залежність швидкості обпіку колчедану від температури (а) і розміру частинок (б),де V- швидкість, T – температура, d_част.- діаметр частинок.

Збільшення рушійної сили обпіку досягається флотацією колчедану, підвищення вмісту FeS₂ в сировині, збагаченням повітря киснем і застосуванням надлишку повітря при обпіку до 30% понад стехіометричну кількість.

На практиці обпік ведуть за Т=1000⁰С, при більших температурах починається спікання частинок, що приводить до зменшення поверхні і ускладнює омивання частинок потоком повітря.

В якості реакторів для обпіку колчедану використовують:

- Механічні поличні печі пиловидного обпіку - мають складну будову,продуктивність невисока (рис.7.4)

- Печі «киплячого» шару (К Ш) – більш інтенсивні, забезпечують більш повне вигорання FeS₂, забезпечують чіткіший контроль температури, полегшують процес утилізації теплоти реакції обпіку.

Недоліки печі – підвищений вміст пилу в газі обпіку, що ускладнює його очистку (рис.7.5.).

Рис.7.4. Механічна полична піч пиловидного обпіку: 1 - сталевий кожух,

2 - футеровка; 3 - кільцеві отвори; 4 - гребки; 5 – зубці; 6 – порожнинний вал;

7 – шестерні приводу.

Рис.7.5. Піч для обпіку в «киплячому» шарі: 1 – сталевий кожух; 2 - футеровка; 3-гратка з отворами, прикритими ковпачками; 4 – труби змієвика;

5 – «киплячий» шар.