на поверхні сульфіду. Якщо дифузія значно повільніше реакції, то процес протікає в дифузійній області, а в іншому випадку - в кінетичної. При сумірних швидкостях цих стадій процес протікає в перехідній області. Виявлення лімітуючої, має велике практичне значення, тому що розкриває шляхи інтенсифікації процесу.
Кінетична область характеризується малими швидкостями окислення сульфідів (тління), а дифузійна область - великими швидкостями (горіння). Перехід з однієї області в іншу при підйомі температури супроводжується запалюванням (перехідна область). Характеристикою граничного умови переходу з кінетичної області в дифузійну служить температура займання сульфідів.
Оскільки окислення сульфідів протікає в далеких від рівноваги умовах і тому необоротно, то швидкість процесу дорівнює швидкості прямої реакції в кінетичної області або швидкості дифузії Про 2 у дифузійної області.
У кінетичному рівнянні закону діючих мас скоро процесу повинна бути представлена ​​твором функції від кожного з впливових факторів у окремо:
, (2.6)
де т - маса сульфіду; г - час; k-температурний; А- геометричний і f (c O 2 ) - концентраційний чинники.
У кінетичної області рівняння (2.6) прийме вигляд
. (2.7)
У рівнянні (2.7) k = К 0 е - E / RT , де k - константа швидкості гетерогенної реакції; Е - енергія активації; k 0 і Е - практично постійні; А = S - міжфазна поверхня взаємодіючих речовин; f (з O2 ) = c n O 2 . Зазначене вираз концентраційного фактора обумовлено тим, що c O 2 впливає лише на швидкість зворотної реакції, яка нехтує мала. Кінетичний порядок по кисню дорівнює 1 ≤ n ≤ 2.
У дифузійної області права частина рівняння (2.6) тотожна рівняння першого закону Фіка:
, (2.8)
де D - коефіцієнт дифузії O 2 ; і - концентрації О 2 відповідно у поверхні сульфіду і в газовому середовищі; S - товщина шару, в якому дифузія сама повільна. Оскільки швидкість процесу лімітується підведенням O 2 до сульфіду, то ≈ 0. З урахуванням цього рівняння (2.8) приймає вигляд
. (2.9)
Якщо самою повільною стадією є дифузії Про 2 в шарі газового середовища, що прилягає до зовнішньої поверхні сульфідного зерна, то процес протікає під внешнедіффузіонной області. Найповільнішою стадією може бути дифузії Про 2 через шар окалини на зерні, тоді процес протікає в внутрідіффузіонной області.
Ступінь вторинного освіти в процесі випалу має максимум при зміні температури. Чим вище термічна стійкість сульфатів і вище концентрація оксидів сірки в газовій фазі, тим більше температура максимуму сульфатізаціі при випалюванні і вище ступінь сульфатізаціі. Кінетично термічну стійкість сульфатів можна характеризувати температурою початкового помітного розкладання, яка залежить від ряду умов.
Залежно від умов випалу цинкових концентратів і вмісту в газовій фазі SO 2 і О 2 температура, відповідна максимуму сульфатізаціі цинку, лежить в межах 750-850 0 С. [1, c.136-143]
В
5. Вибір та обгрунтування технології
Техніко-економічні показники випалу залежать від сировини, пристрої печі та режиму її роботи.
Перед випалюванням, як правило, проводиться підготовка шихти. На цинкових заводах зазвичай переробляють суміш концентратів, що відрізняються за складом. При шихтовки концентрати змішують у пропорціях, визначеним складом шихти по цинку, супровідні корисними і шкідливими компонентами. p> Склад шихти повинен задовольняти умовам, які забезпечують досягнення цілей випалу.
Шихту подають в піч КС у сухому вигляді або у вигляді пульпи. Шихта у вигляді пульпи краща коли цинковий завод знаходиться поруч з збагачувальної фабрикою, що постачає завод концентратом, або коли в шихту йдуть сильно розрізняються концентрати (у стані пульпи шихта краще і швидше перемішується). Однак завантаження пульпи в КС зволожує відходять гази, і це ускладнює їх переробку, посилює корозію обладнання та газоотводящих систем. Пульпу сложней рівномірно розподілити по киплячого шару. p> Для швидкого розподілу шихти по киплячого шару, для більш незволожених відхідних газів, для полегшення їх переробки, приймемо шихту з вологістю 8% .. Перед випалюванням для більш повного випалення і високим ступенем десульфуризації, проведемо усереднення матеріалу.
Шихту будемо завантажувати через два завантажувальних вікна в стінках печі по всій поверхні киплячого шару, щоб досягти швидкого і рівномірного розподілу матеріалу по киплячого шару. Завантаження буде проводитися безперервно. За допомогою швидкісного стрічкового забрасивателем. Забрасивателем встановлюємо вище рівня В«киплячого шаруВ» на 2,0-2,5 м. При цьому з...
