Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | ||
|
1. Изучить влияние на технологические показатели процесса обжига колчедана следующих параметров: температуры обжига; содержания серы в колчедане; расхода воздуха (избытка воздуха); дисперсности колчедана.
2. Построить зависимости скорости и степени выгорания серы от продолжительности процесса обжига, скорости выгорания от степени выгорания.
3. Проанализировать результаты и известные теоретические положения, сделать вывод о путях интенсификации процесса обжига.
Табл. 6. Условия опыта, экспериментальные и расчетные данные
Условия опытов | Экспериментальные данные | Расчетные данные | ||||||||
Мас-са на-вески колчедана, мг | Мас-совая доля серы в колче-дане, % | Мас-са серы в навеске, Msн, мг | Тем-пе-ратура обжига, °С | Объем 0,1 н раствора йода, мл | Объем 0,1 н раствора тиосульфата натрия, мл | Вре-мя вы- го-ра-ния се-ры, t, с | Мас- са вы-горевшей серы, åDМst, мг | Степень выгорания серы, Xs, % | Скорость выгорания серы, rs, мг/с | Коэффициент избытка воздуха, a |
3.4. Система твердое – твердое
Цель работы – исследование влияния основных технологических параметров (температуры, соотношения реагентов) на степень и скорость взаимодействия в системе твердое – твердое.
Спекание соды с оксидом железа. Общие положения
Одним из видов высокотемпературных гетерогенных взаимодействий в системах твердое – твердое, твердое – газ, которые широко используются в химической технологии, является спекание. Спекание – процесс возникновения твердой трехмерной структуры у сыпучих дисперсных материалов при их нагреве до температур ниже температуры плавления. При нагревании смеси твердых компонентов (шихты) могут протекать реакции как непосредственно между твердыми реагентами, так и между твердыми веществами и газом или жидкой фазой, которые могут образовываться при нагревании одного из компонентов шихты. Примером может служить спекание соды с оксидом железа. Этот процесс лежит в основе ферритного способа получения NaOH. Суммарный процесс спекания можно записать следующим уравнением:
Na2CO3 + Fe2O3 = 2NaFeO2 + CO2; DН°298 = 142,8 кДж.
Так как процесс эндотермический, то одним из наиболее эффективных методов его интенсификации является повышение температуры. При спекании соды с оксидом железа скорость образования феррита натрия резко увеличивается при повышении температуры до 1124 К (температура плавления соды) и продолжает возрастать при дальнейшем росте температуры. Кроме температуры, на скорость реакции оказывает заметное влияние размер частиц реагентов, свойства используемого оксида железа, соотношение между количеством соды и оксида железа в исходной шихте.
При уменьшении размеров реагирующих частиц увеличивается поверхность взаимодействия реагентов и уменьшается диффузионное сопротивление. По этой причине исходные материалы тонко измельчают до размера частиц 1,0 мм. Особенно важно тонкое измельчение оксида железа, который во время спекания остается в твердом состоянии.
Большое влияние на скорость образования феррита натрия оказывает реакционная способность оксида железа, которая зависит от содержания примесей и удельной поверхности зерен оксида. Поэтому используемый технический оксид железа должен содержать не менее 95% Fe2O3. Оксид железа неактивен, и поэтому подвергается специальной обработке, заключающейся в его многократном спекании с небольшими, но постепенно увеличивающимися порциями соды с последующим выщелачиванием спека. В результате обработки объем оксида железа возрастает более чем в два раза за счет увеличения пористости зерен. Обработанный оксид железа периодически, по мере снижения активности из-за накопления примесей и оплавления зерен, заменяют свежим.
Применение избытка оксида железа дает возможность максимально использовать соду в соответствии с законом действующих масс. При увеличении количества Fe2O3 в шихте степень превращения соды возрастает. На практике шихту готовят в соотношениях масс Fe2O3 и Na2CO3, равных (2,5–3,0): 1,0. Спекают шихту при температурах 1373–1573 К в горизонтальных барабанных печах, вращающихся со скоростью 1–2 оборота в минуту. Обогревают печь путем сжигания мазута или природного газа, продукты сжигания которых подают внутрь печи.
Выщелачивание спека водой описывается реакцией
2NaFeO2 + H2O = 2NaOH + Fe2O3; DН°298 = 13,8 кДж.
Выщелачивание спека проводят слабыми растворами щелочи противотоком в батарее аппаратов (диффузоров). На выходе из аппаратов концентрация NaOH достигает 300–400 г/дм3.
Дата публикования: 2015-10-09; Прочитано: 347 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!