Күкірт колчеданын күйдіріп күкіртті газды өндіру.

Күкірт оксидін алу үшін күкірт колчеданың күйдіреді.

4FeS₂+11O₂ ®2Fe₂O₃ +8O₂+Q

Колчеданның күю процесі тізбекті және параллелді химиялық реакциялардан тұратын күрделі процесс

Колчедан 500 дейін қыздырғанда пирит дисссоциалануы темір(ІІ) сульфидін және күкірт түзеді.

2FeS₂ ® 2FeS+S₂

Күкірт газ фазасында тез күйіп күкіртті газға айналады.

S₂+2O₂ ®2 SO₂+Q

Температура одан әрі жоғарлағанда темір сульфиді тотығады.

4FeS+7O₂ ® 2Fe₂O₃+4SO₂+Q

Флотацияланған колчедан өртенгенде пириттен басқада оның құрамындағы металл сульфидтері тотығып сол металлдардың оксидтерін түзеді ,мыс,мышьяк және селен (Al₂O₃, SeO₂) газ қалпында күкіртті газ құрамында "күйдіргіш газ" араласады. Күкіртті газ құрамында: 79% -N₂ ; 5,1%-Н₂О; 2%-О₂; 0,1%-SО₃ және огарок тозаңы.

Пириттің жануы ішкі диффузия саласында жүретін гетерогенді процесс,сондықтан пириттің жану жылдамдығы, мына теңдеумен сипатталады: V = K F DC

Теңдеу бойынша күйу процессін жылдамдату үшін K, DC және F-ті көбейту керек.

1) К (коэффициент массопередачи) - көбейту үшін температураны көтеру керек. Бірақ 850-1000⁰С температурада пештегі металл балқып, бірігіп агломератқа айналады, сөйтіп реакцияласушы бет тым төмендеп кетеді. Сондықтан колчеданды белгілі бір температурада күйдіру керек. Күйдіру температурасы колчеданның химиялық құрамы мен табиғатына және пештің конструкциясына байланысты.

2) С - көбейту үшін өртеу зонасындағы колчедан құрамындағы пирит және оттектің концентрациясын көбейту керек. Ол үшін шикізатты флотациялап байытып ауа құрамындағы оттек мөлшерін жоғарлатады.Іс жүзінде газ құрамындағы оттек жеткілікті болу үшін ауа стехиометриялық шамадан 1,5-2 есе артық мөлшерде қолданылады. Ішкі диффузиялық кедергіні төмендету мақсатымен фазаларды жылдам араластыру керек.

3) F- көбейту үшін қатты колчеданды 0,03-0,3 мм дейін ұсақтау керек. Колчеданды күйдіретін пештің конструкциясы, күкіртті газ және огарок құрамына әсер етуімен қатар, газды ары қарай тазарту үшін және өңдеу әдістерінеде әсерін тигізеді.

Ғылыми зерттеу жұмыстардың нәтижесінде мынандай заңдылық анықталды: күкіртті жағу процесі төменгі температурада кинетикалық аймақта, ал жоғары температурала диффузиялық аймақта жүреді. Оны мына графиктен көруге болады.

Арренниус теңдеуімен есептелген активтік энергия : кинетикалық аймақта Е_к=295; E_өт=152; Е_д=17,5 кДж/моль КС пешінде колчеданды өртеуді 800⁰С жүргізеді.( 1/т 10⁴=9,5), сондықтан мына суретке сәйкес, процесс диффузиялық аймақта жүреді. Процестің өнімділігін арттыру үшін газ ағымын арттыру керек.

Қазіргі кезде колчеданды күйдіруге конструкциясы әртүрлі пештер қолданылады. Солардың бірі көп сөрелі пеш ВХЗ (Воскресенский химический завод).Бұл пештің барлық сөрелерінің ауданы 140 м² тәулігіне 31,5 т колчедан күйдіреді. Пештің әр 1 м² сөресінің қарқындылығы орта есеппен 225 кг/т.

ВХЗ пешінің кемшілігі: құрылысы күрделі, қарқыны төмен, эксплутациалық құны жоғары, 2-3% күкірт тотықпай огарок құрамында қалады және SО₂ 7-9% аспайды.

Тозаң түріндегі колчеданды күйдіретін пеш. Тозаң тәрізді колчеданды күйдіргенде газ құрамындағы SО₂-13% пештің қарқыны 700-1000кг/м³.сут. Кемшілігі: колчедан біркелкі және құрғақ болуы керек.Газдың тозаңдылығы 100г/м³. ВХЗ пешінде газ тозаңдығы 10г/м³.

Соңғы кезде - ұсатылған қатты заттарды "қайнаушы қабатта" (кипящий слой) күйдіру өріс алуда. Бұл әдістің мазмұны мынау - ұнтақталған қатты затты (мыс,пирит) астынан қысылған ауамен үрлеп араластырып, ұнтақ затты бұрқылдатып, қайнап жатқандай түрге келтіреді. Соңы "қайнаушы қабат" дейді.

Мұндай "қайнаушы қабат" қатты заттардың ұнтағы ауамен (я басқа газбен) жақсы араласып, еркін жанасатын болғандықтан, ондағы химиялық реакция жоғары жылдамдықпен жүреді, өндірілетін заттардың(күкіртті газдың) шығымы 3-4 есе артады.

Қайнаушы қабатта күйдіретін пеш.Мұндай пештер футерлеген камера, төменгі жағынан газ тартатын тор орналасқан.Тор астынан қысыммен белгілі жылдамдықпен ауа үрленеді.

Огарок арнаулы тесіктен бөлінеді. Күкіртті газ пештің жоғары жағынан шығады. Пештің қарқындығы орта есеппен 1800кг/м³.т.SО₂-14%. Огарок құрамындағы күкірт-0,5%. Колчедан жанғандағы реакция жылуы бу өндіруге пайдаланады. 1т колчеданды өртегенде 1,3т бу алынады.

Пештің кемшілігі: электроэнергия көп мөлшерде жұмсалады. Күкіртті газ тым тозаңды-300г/м³. Колчеданды өртегенде массасының 70% огарокқа айналады. Огарокты шойын балқытуға, түрлі минералдық бояулар өндіруге және микротынайтқыштар ретінде қолданады.