Состав и количество обжигового сернистого газа

Для обжига серусодержащего сырья необходим кислород. С этой целью в обжиговую печь подают воздух. Кислород воздуха используется для горения серусодержащего сырья и образования SO₂, а азот, являющийся основной составной частью воздуха, входит в состав обжигового газа в виде N₂ и является балластом.

Обычно применяют для обжига сырья избыток кислорода по отношению к тому количеству, которое требуется по уравнению реакции (стехиометрическому соотношению), т. е. в печь подают избыток воздуха. Это положительно влияет на скорость процесса горения. Кроме того, кислород необходим в производстве серной кислоты и для окисления сернистого ангидрида SO₂ до серного SО₃.

В печь подают неосушенный воздух, и сырье, поступающее на обжиг, также содержит некоторое количество влаги. При сжигании сырья вода из него испаряется.

Таким образом, в состав обжигового газа попадают па­ры Н₂О.

Селен, находящийся в сырье, при обжиге окисляется с образованием двуокиси селена SeО₂, которая также находится в газовой смеси. Мышьяк окисляется при горении сырья до трехокиси (мышьяка AS₂O₃, которая является летучим соединением и поступает в состав об­жигового газа. Количество селена и мышьяка в газе за­висит в большой степени от условий обжига (температу­ры и способа обжига). Так, в печах с кипящим слоем (печах КС) трехокись мышьяка AS₂O₃ адсорбируется огарком и окисляется до нелетучего соединения As₂О₅. Поэтому в газе после печей КС содержится значительно меньше мышьяка, чем после механических печей. Уста­новлено, что при сжигании одних и тех же сортов кол­чедана содержание мышьяка в газе после механических печей составляет 30 мг/м³, а после печей КС только 0,1-1 мг/м³.

Содержащийся в сырье фтор в процессе обжига пе­реходит в состав обжигового газа в виде фтористого водорода HF, который с понижением температуры газа может соединяться с двуокисью кремния SiО₂, содержа­щейся в футеровке аппаратов и в пыли. При этом об­разуется четырехфтористый кремний SiF₄, который так­же поступает в состав обжигового газа.

В обжиговом газе может содержаться и серный ан­гидрид SО₃. Количество его зависит от температуры об­жига, концентрации кислорода в обжиговом газе, кон­струкции печи и некоторых других факторов. Вследствие большой концентрации сернистого ангидрида, низкой концентрации кислорода и высокой температуры обжига в печах КС степень окисления сернистого ангидрида до серного в них в 10-20 раз ниже, чем в механических.Она тем ниже, чем выше концентрация SО₂ в обжиго­вом газе. В обжиговом газе после механических печей содержание SО₃ составляет 5-10% от концентра­ции so₂.

Выход огарка

При обжиге колчедана образуется огарок, состоящий в основном из Fe₂О₃. Кроме того, в огарке находятся сера в виде соединения FeS и в виде сульфатов кальция и бария, а также силикаты и продукты окисления различных примесей, присутствовавших в колчедане (например, мышьяка, селена и др.).

Количество образующегося огарка зависит от содержания в сырье серы, полноты ее выгорания, условий обжига и пр. Чем меньше в сырье серы, тем больше образуется огарка.

Расчет количества огарка, получаемого при обжиге 1 т колчедана, можно провести по уравнению

где g - количество огарка на 1 т сжи­гаемого колчедана, кг; Cs_к - содержа­ние серы в колчедане, %; Cs_oг - содер­жание серы в огарке, %.