Получение обжигового газа из колчедана

Реакция обжига колчедана протекает через несколько последовательно-параллельных стадий. Сначала происходит медленная эндотермическая реакция термического разложения дисульфида железа, затем начинаются сильно экзотермические реакции горения паров серы и окисления сульфида железа FeS.Часть кислорода воздуха расходуется в реакции на окисление железа и поэтому максимально возможная концентрация диоксида серы в обжиговом газе в этом случае ниже, чем при сжигании серы.

В состав обжигового газа входит небольшое количество триоксида серы SO₃, так как оксид железа при высоких температурах является катализатором окисления SO₂ в SO₃.

Обжиг колчедана – типичный гетерогенный процесс в системе «газ – твердое». Процесс включает ряд диффузионных стадий и саму химическую реакцию, также многостадийную. Для увеличения скорости процесса стремятся уменьшить сопротивление диффузионных стадий. Это достигают измельчением твердой фазы и интенсивной турбулизацией потока. Удобный аппарат - печь с псевдоожиженным слоем колчедана (печь КС).

Температура процесса должна быть большой для обеспечения высокой скорости реакции. Ниже 500˚C не может протекать эндотермическая реакция разложения FeS₂. Но проведение обжига при очень высоких температурах (800 - 900˚C) вызывает нежелательный процесс спекания частиц горящего материала, приводящий к увеличению их размеров. Следствием явится увеличение времени полного превращения твердых частиц и понижение производительности печи. Проведение процесса в адиабатическом режиме привело бы к разогреву до более высоких температур. Поэтому часть теплоты обжига приходится отводить внутри печи. Удобнее это сделать в печах КС.

В настоящее время в сернокислой промышленности для обжига колчедана применяют в основном печи кипящего слоя с псевдоожиженным слоем твердого материала, где обеспечивается высокая скорость диффузионных и теплообменных процессов (подвод кислорода к поверхности колчедана, отвод диоксида серы в газовый поток, отвод теплоты от поверхности сырья к газовому потоку). Печи КС характеризуются максимальной интенсивностью в сравнении с другими конструкциями, применяемыми для обжига колчедана. Недостаток печей КС - высокая запыленность обжигового газа.