 | Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . ( сентябрь 2018 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
Обжиг - это процесс нагрева сульфидной руды до высокой температуры в присутствии воздуха. Это этап обработки определенных руд . В частности, обжиг - это металлургический процесс, включающий реакции газа и твердого вещества при повышенных температурах с целью очистки металлических компонентов. Часто перед обжигом руда уже частично очищена, например, с помощью пенной флотации . Концентрат смешивают с другими материалами для облегчения процесса. Технология полезна, но также является серьезным источником загрязнения воздуха . [1]
Обжиг состоит из термических реакций газ-твердое тело, которые могут включать окисление, восстановление, хлорирование, сульфатирование и пирогидролиз. При обжиге руду или рудный концентрат обрабатывают очень горячим воздухом. Этот процесс обычно применяется к сульфидным минералам . Во время обжига сульфид превращается в оксид, а сера выделяется в виде диоксида серы , газа. Для руд Cu 2 S ( халькоцит ) и ZnS ( сфалерит ) сбалансированными уравнениями обжига являются:
- 2 Cu 2 S + 3 O 2 → 2 Cu 2 O + 2 SO 2
- 2 ZnS + 3 O 2 → 2 ZnO + 2 SO 2
Газообразный продукт обжига сульфидов, диоксид серы (SO 2 ), часто используется для производства серной кислоты . Многие сульфидные минералы содержат другие компоненты, такие как мышьяк, которые выбрасываются в окружающую среду.
Вплоть до начала 20 века обжиг начинали сжиганием дров поверх руды. Это повысит температуру руды до такой степени, что содержание серы станет ее источником топлива, а процесс обжига может продолжаться без внешних источников топлива. Раннее обжигание сульфидов практиковалось таким образом в обжиговых печах с «открытым подом», которые перемешивались вручную (практика, называемая «рыхление») с использованием инструментов, похожих на грабли, для воздействия кислорода на необожженную руду по мере протекания реакции.
В результате этого процесса высвободилось большое количество кислотных, металлических и других токсичных соединений. Результатом этого являются области, которые даже спустя 60–80 лет все еще остаются в основном безжизненными, часто точно соответствующие площади жареного ложа, некоторые из которых имеют ширину в сотни метров и длину в километры. Обжарка - экзотермический процесс. [2] [3]
Операции по обжарке [ править ]
Ниже описаны различные формы обжарки: [4]
Окислительная обжарка [ править ]
Окислительный обжиг, наиболее часто применяемый процесс обжига, включает нагрев руды в избытке воздуха или кислорода для выгорания или замены примесного элемента, обычно серы, частично или полностью кислородом. Для обжига сульфидов общая реакция может быть выражена следующим образом:
- 2MS (т) + 3O 2 (г) -> 2MO (т) + 2SO 2 (г)
Обжиг сульфидной руды до почти полного удаления серы из руды приводит к мертвому обжигу .
Обжарка с испарением [ править ]
Обжиг летучих веществ включает в себя тщательное окисление руд при повышенных температурах для удаления примесных элементов в виде их летучих оксидов. Примеры таких летучих оксидов включают As 2 O 3 , Sb 2 O 3 , ZnO и оксиды серы. Необходим тщательный контроль содержания кислорода в обжарочном аппарате, так как при чрезмерном окислении образуются нелетучие оксиды. При обжарке необходим контроль содержания кислорода.
Хлоридная обжарка [ править ]
Хлорирование при обжиге превращает определенные соединения металлов в хлориды в результате окисления или восстановления. Некоторые металлы, такие как уран , титан , бериллий и некоторые редкие земли , перерабатываются в их хлоридной форме. Некоторые формы хлорированного обжига могут быть представлены общими реакциями:
- 2NaCl + MS + 2O 2 -> Na 2 SO 4 + MCl,
- 4NaCl + 2MO + S 2 + 3O 2 -> 2Na 2 SO 4 + 2MCl 2
Первая реакция представляет собой хлорирование сульфидной руды с экзотермической реакцией. Вторая реакция с участием оксидной руды облегчается добавлением элементарной серы. Карбонатные руды реагируют так же, как и оксидная руда, после разложения до оксидной формы при высокой температуре.
Сульфатирующая обжарка [ править ]
Сульфатирующий обжиг окисляет определенные сульфидные руды до сульфатов при контролируемой подаче воздуха, чтобы обеспечить выщелачивание сульфата для дальнейшей обработки. [ необходима цитата ]
Магнитная обжарка [ править ]
Магнитный обжиг включает контролируемый обжиг руды для преобразования ее в магнитную форму, что позволяет легко отделить и обработать руду на последующих этапах. Например, контролируемое восстановление гематита (немагнитного Fe 2 O 3 ) до магнетита (магнитного Fe 3 O 4 ).
Редукционная обжарка [ править ]
Восстановительный обжиг частично восстанавливает оксидную руду перед фактическим процессом плавки.
Обжиг агломерата [ править ]
Обжиг агломерата включает нагрев мелкозернистой руды при высоких температурах, при котором одновременно происходит окисление и агломерация руды. Например, сульфидные руды свинца подвергаются непрерывному обжигу агломерата после пенной флотации для преобразования мелкозернистых руд в пригодные для обработки агломераты для дальнейших операций плавки.
Ссылки [ править ]
- ^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8.
- ^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 16 января 2014 года . Проверено 14 января 2014 . CS1 maint: archived copy as title (link)
- ^ "Фото История стрессовой среды Садбери" . Users.vianet.ca . Проверено 21 сентября 2018 года .
- ^ Рэй, HS; и другие. (1985). Добыча цветных металлов . Аффилированная компания East-West Press Private Limited. с. 131, 132. ISBN 81-85095-63-9.
