,
где - сложная функция, зависящая от структуры твердого тела, характера и развитости
поверхности твердого тела, парциального давления окислителя в газовой фазе и
других факторов.
При неизменной структуре,
характере и развитости поверхности твердого тела
скорость гетерогенной реакции будет
пропорциональна парциальному давлению окислителя в
газовой фазе. Так, скорость окисления сульфидов при взвешенной плавке на кислородном дутье (95 % ) должна быть в 4,5 раза выше, чем при взвешенной плавке на воздушном дутье. Естественно, что это справедливо в том случае, когда
процесс окисления протекает в кинетической области.
Влияние парциального давления кислорода на кинетику гетерогенного окисления подтверждается экспериментально.
Скорость химической реакции находится в экспоненциальной зависимости от температуры.
Скорость окисления сульфидов
зависит от величины поверхности раздела сульфид - окислитель, что учитывается
сомножителем в уравнении. Развитая поверхность частиц сульфидного концентрата при
взвешенной плавке определяет повышение скорости не только диффузионных и
адсорбционных процессов, но и химического взаимодействия. Так, диспергирование сульфидных частиц снижает температуру
их воспламенения, например, уменьшение крупности частиц халькопирита с 1,5 до
0,025
снижает температуру его воспламенения с 410
до 280
.
В литературе отсутствуют
экспериментальные данные о скорости окисления отдельных сульфидов при
температурах взвешенной плавки 1300 - 1600, поэтому о кинетике их окисления при высоких
температурах можно судить косвенно.
При температурах взвешенной плавки окисление медных, медно-железных и железных сульфидов протекает в диффузионной области, и кинетику окисления сульфидов определяют диффузионные процессы.
Кинетику химических процессов взвешенной плавки на кислородном дутье, протекающих между газом и пылевидными частицами, можно характеризовать изменением состава газовой или конденсированной фаз.
Экспериментальные данные по кинетике взвешенной плавки на воздушном дутье в литературе отсутствуют. Условия процесса взвешенной плавки одного и того же концентрата на воздушном и кислородном дутье практически одинаковы, за исключением более низкого содержания кислорода в воздушном дутье. Как показано ранее, скорость молекулярной диффузии при взвешенной плавке на воздушном дутье примерно в 10 раз ниже, чем на кислородном дутье. Следовательно, и скорость окисления сульфидов при взвешенной плавке на воздушном дутье будет в 10 раз меньше, чем при плавке на кислородном дутье. В связи с этим, время пребывания частиц в плавильной зоне при взвешенной плавке на воздушном дутье значительно увеличивают путем организации движения частиц в вертикальной шахте.
В результате химических взаимодействий в процессе плавки получаются простые сульфиды меди и других металлов, которые при взаимном растворении образуют однородный жидкий расплав - штейн. Входящие в состав шихты и получающиеся в результате окисления сульфидов оксиды также образуют при взаимном растворении жидкий расплав - шлак, главными составляющими которого при взвешенной плавке медных концентратов являются силикаты закиси железа. Процессы штейно- и шлакообразования, завершенность разделения штейновой и шлаковой фаз определяют во многом извлечение меди при взвешенной плавке.
Процессы штейно- и шлакообразования при взвешенной плавке протекают главным образом в факеле, в котором в результате окисления сульфидов образуется оксидно-сульфидный расплав. Соотношение оксидов и сульфидов в таком расплаве определяется составом исходной шихты и глубиной окисления сульфидов в процессе плавки. Глубокое окисление сульфидов и увеличение доли флюсов в шихте повышают количество оксидов в оксидно-сульфидном расплаве.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.