адходить у зону високих температур, процес швидко переходить в дифузійну область.
При сульфатізірующий випалюванні, оскільки він протікає при більш низьких температурах, ніж окислювальний випал, має місце перехідна область, в якій превалює дифузійний режим.
3.2 Теоретичні основи випалу в киплячому шарі
Основним способом випалу мідних концентратів в даний час є випал в киплячому шарі (КС). Широко поширений в недавньому минулому випал в механічних многоподових печах фактично втратив своє промислове значення.
Сутність випалу в КС полягає в тому, що через шар сульфидного концентрату продувається висхідний потік повітря або збагаченого киснем дуття з такою швидкістю, при якій всі зерна завантажуваного в піч матеріалу приходять в безперервне зворотно - поступальний рух, схожий на киплячу рідину, що і послужило підставою для назви даного процесу киплячим шаром. При окислювальному випаленні в киплячому шарі шихти протікають наступні основні хімічні реакції:
2FeS + 3,5O 2=Fe 2 O 3 + 2 SO 2 (1.22)
FeS 2 + 5,5O 2=Fe 2 O 3 + 4SO 2 (1.23)
FeS + 5O 2=Fe 3 O 4 + 3SO 2 (1.24)
CuFeS 2 + 6O 2=Fe 2 O 3 + Cu 2 O + 4SO 2 (1.25)
При випалюванні можливо також окислення сульфідів міді з реакції
Cu 2 S + 1,5O 2=Cu 2 O + SO 2 (1.26)
Однак внаслідок великого спорідненості міді до сірці вона знову перетворюється в сульфід по обмінній реакції
Cu 2 O + FeS=Cu 2 S + FeO (1.27)
Продуктами окисного випалу мідних концентратів є недогарок, гази і пил.
Мінералогічний склад недогарка різко відрізняється від мінералогічного складу вихідного концентрату. У ньому поряд з сульфідами присутні оксиди металів і практично повністю відсутні вищі сульфіди. Основними хімічними сполуками недогарка є Cu 2 S, FeS, ZnS, Fe 2 O 3, Fe 3 O 4, FeO, ZnO, CaO, SiO 2, Al 2 O 3. Можливо також утворення невеликих кількостей сульфатів міді, заліза і цинку.
Механізм утворення киплячого шару зводиться до наступного. Якщо через сипучий матеріал продувати знизу газ, то шар спочатку буде розпушуватися, а при певній швидкості газу набуває основні властивості рідини: рухливість, плинність, здатність приймати форму і об'єм посудини. Такий стан сипучого матеріалу називається псевдорідину або псевдозрідженим. Такий стан настає при певній швидкості газового потоку w min, при якій підйомна сила газового потоку дорівнює загальній масі твердого матеріалу.
При подальшому збільшенні витрати дуття до другої критичної швидкості w max обсяг (висота) зберігає відносно постійне значення. Режими дуття від w min до w max відповідає області псевдозрідженому. У цих умовах частинки випалювального матеріалу піднімаються цівками газового потоку на деяку висоту, а потім, кручена, падають в межах киплячого шару.
При підвищенні швидкості дуття вище w max обсяг сипучого матеріалу починає різко збільшуватися. Шихта приймає зважений стан, що супроводжується інтенсивним виносом з печі гартованих частинок.
У реальних умовах крупність присутніх в шарі частинок помітно різниться. У результаті цього найбільш дрібні частинки будуть виноситися з печі газовим потоком, а найбільш великі частки осідати в нижній частині киплячого шару. При звичайних режимах випалу в киплячому шарі винос пилу становить 20 - 30% від маси вихідної шихти.
Для випалу мідних концентратів в киплячому шарі застосовують печі з круглим, овальним і прямокутним перетином.
Незалежно від конструкції будь піч має ряд обов'язкових вузлів: вертикальну шахту зі склепінням, подину зсоплами, завантажувальний вікно з форкамерою, ра?? грузочно пристрій і газохід. Принципова схема пристрою печі КС приведено малюнку 1.2.
Робоча камера виконана у вигляді металевого кожуха, футерованого зсередини шамотною цеглою і покритого зовні ізоляційним матеріалом. Звід печі виготовлений також з вогнетривкої цегли.
Під печі виконується з бетону з отворами для установки повітророзподільних сопел ковпачкового типу. Сопла розташовуються рівномірно по всій площі поду в шаховому порядку. Відстань між ними коливається в межах 200-300мм. Число сопел на 1м 2 коливається від 30 до 50 штук.
- бункер для шихти, 2 -, 3 газохід -стояк, 4 - кожух печі, 5-киплячий шар, 6 - повітряний колектор, 7 - живильник шихти 8 - газохід -стояк, 9 - пилоуловлювальний циклон, 10 - завантажувальний пристрій
Малюнок 1.2 - Схема пристрою печі для випалювання в киплячому шарі.
