Обжиг (металлургия)
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( сентябрь 2018 г. ) |
Обжиг – это процесс нагревания сульфидной руды до высокой температуры в присутствии воздуха. Это этап обработки определенных руд . Более конкретно, обжиг часто представляет собой металлургический процесс, включающий газо-твердые реакции при повышенных температурах с целью очистки металлических компонентов. Часто перед обжигом руда уже частично очищается, например, пенной флотацией . Концентрат смешивают с другими материалами для облегчения процесса. Эта технология полезна для того, чтобы сделать некоторые руды пригодными для использования, но она также может стать серьезным источником загрязнения воздуха . [1]
Обжиг состоит из термических газо-твердых реакций, которые могут включать окисление, восстановление, хлорирование, сульфатирование и пирогидролиз. При обжиге руда или рудный концентрат обрабатываются 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 ) сбалансированные уравнения обжига имеют вид:
- 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 используют для получения серной кислоты . Многие сульфидные минералы содержат другие компоненты, такие как мышьяк, которые выбрасываются в окружающую среду.
Вплоть до начала 20 века обжиг начинался путем сжигания древесины поверх руды. Это повысит температуру руды до такой степени, что содержащаяся в ней сера станет источником топлива, и процесс обжига сможет продолжаться без внешних источников топлива. Ранний обжиг сульфидов практиковался таким образом в обжиговых установках «открытого очага», которые перемешивались вручную (практика, называемая «перемешиванием») с использованием инструментов, похожих на грабли, чтобы подвергать необожженную руду воздействию кислорода по мере протекания реакции.
В результате этого процесса выделяется большое количество кислотных, металлических и других токсичных соединений. Результатом этого являются территории, которые даже через 60–80 лет все еще в значительной степени безжизненны, часто точно соответствующие площади жарившегося слоя, некоторые из которых имеют ширину в сотни метров и длину в несколько километров. Обжиг – экзотермический процесс. [2] [3]
Операции обжарки
[ редактировать ]
Ниже описаны различные формы обжарки: [4]
Окислительный обжиг
[ редактировать ]Окислительный обжиг, наиболее распространенный процесс обжига, включает нагревание руды в избытке воздуха или кислорода с целью выжигания или замены примесного элемента, обычно серы, частично или полностью кислородом. Для сульфидного обжига общую реакцию можно определить следующим образом:
- 2 М С(т) + 3О 2 (г) -> 2МО (т) + 2SO 2 (г)
Обжиг сульфидной руды до почти полного удаления серы из руды приводит к обжигу . [5]
Испаряющаяся обжарка
[ редактировать ]Летучий обжиг включает окисление руд при повышенных температурах с целью 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 жаровне, так как чрезмерное окисление может привести к образованию нелетучих оксидов.
Хлоридизирующий обжиг
[ редактировать ]Хлоридизирующий обжиг превращает некоторые соединения металлов в хлориды путем окисления или восстановления. Некоторые металлы, такие как уран , титан , бериллий и некоторые редкоземельные элементы, перерабатываются в хлоридной форме. Отдельные формы хлорирующего обжига могут быть представлены общими реакциями:
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 оксидные руды, после разложения до оксидной формы при высоких температурах. [6]
Сульфативная обжарка
[ редактировать ]Сульфатный обжиг окисляет некоторые сульфидные руды до сульфатов при подаче воздуха, что позволяет выщелачивать сульфат для дальнейшей переработки. [ нужна ссылка ]
Магнитная обжарка
[ редактировать ]Магнитный обжиг включает контролируемый обжиг руды для преобразования ее в магнитную форму, что обеспечивает легкое разделение и обработку на последующих этапах. Например, контролируемое восстановление гематита (немагнитного Fe 2 O 3 ) до магнетита (магнитного Fe 3 O 4 ).
Восстановительная обжарка
[ редактировать ]Восстановительный обжиг частично восстанавливает оксидную руду перед фактическим процессом плавки.
Агломерат обжиг
[ редактировать ]Агломерационный обжиг включает нагрев мелких руд при высоких температурах, при котором происходят одновременное окисление и агломерация руд. Например, сульфидные свинцовые руды подвергаются агломерационному обжигу в непрерывном процессе после пенной флотации, чтобы превратить мелкие руды в работоспособные агломераты для дальнейших операций плавки.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8 .
- ^ Носко, Питер. «Заброшенные жарочные склады Садбери: горячие точки токсичности - ценные живые лаборатории для изучения восстановления экосистем» (PDF) . Ниписсингский университет. Архивировано из оригинала (PDF) 16 января 2014 г. Проверено 14 января 2014 г.
- ^ «Фотоистория стрессовой среды Садбери» . Пользователи.vianet.ca . Проверено 21 сентября 2018 г.
- ^ Рэй, HS; и др. (1985). Добыча цветных металлов . Дочерняя компания East-West Press Private Limited. стр. 131, 132. ISBN. 81-85095-63-9 .
- ^ Рэй, Хем Шанкер (1985). Добыча цветных металлов . ISBN 9788185095639 .
- ^ Гош, Ахиндра; Рэй, Хем Шанкер (1991). Основы добывающей металлургии . ISBN 9788122403220 .