Изучение кинетики окисления сульфидного цинкового концентрата в печи кипящего слоя
Автор: Мунц Владимир Александрович, Ивакина Светлана Анатольевна, Чойнзонов Дмитрий Банзарагцаевич
Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика @vestnik-susu-power
Рубрика: Теплоэнергетика
Статья в выпуске: 3 т.17, 2017 года.
Бесплатный доступ
С целью оптимизации работы печи кипящего слоя для обжига сульфидных цинковых концентратов, в частности, экономии кислорода на дутье, необходимо моделирование тепловых процессов. Для этого в лабораторных условиях изучена кинетика окисления шихты и основных ее компонентов - сфалерита и пирита. Проведенные на приборе синхронного термического анализа NETZSCH STA 449 F3 эксперименты показали, что реакции окисления сульфидов цинка и железа кислородом протекают во внутрикинетической области. При массе образца 10 мг толщина слоя реагирующего вещества меньше глубины проникновения кислорода в слой, поэтому можно использовать выражение для изменения массы одиночной частицы. Это позволило получить эмпирическую зависимость для определения константы скорости химического реагирования при обжиге цинкового концентрата для дальнейшего расчета газообразования в кипящем слое. Также получено распределение концентрации кислорода по высоте слоя шихты и рассчитано среднее значение действующей концентрации кислорода в зависимости от толщины слоя реагирующего вещества. Анализ газообразования в кипящем слое при обжиге цинкового концентрата с использованием полученных констант скоростей химического реагирования позволил получить выражение для определения удельного расхода обжигаемого цинкового концентрата в зависимости от концентрации кислорода в дутье.
Цинковый концентрат, шихта, константа скорости химического реагирования, газообразование, кипящий слой, глубина проникновения реакции, удельная поверхность реагирования
Короткий адрес: https://sciup.org/147158411
IDR: 147158411 | DOI: 10.14529/power170304
Список литературы Изучение кинетики окисления сульфидного цинкового концентрата в печи кипящего слоя
- Процессы и аппараты цветной металлургии: учеб./С.С. Набойченко, Н.Г. Агеев, С.В. Карелов и др.; под общ. ред. С.С. Набойченко. -Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2013. -564 с.
- Марченко, Н.В. Металлургия тяжелых цветных металлов/Н.В. Марченко, Е.П. Вершинина, Э.М. Гильденбрандт. -Красноярск: ИПК СФУ, 2009. -394 с.
- Синхронный термический анализ (Термогравиметрия и ДСК)//NETZSCH-Gerätebau GmbH. -https://www.netzsch-thermal-analysis.com/ru/produkty-reshenija/sinkhronnyi-termicheskii-analiz/(дата обращения: 01.06.2017).
- Мунц, В.А. Использование закономерностей выгорания углей для описания обжига цинковых концентратов в кипящем слое/В.А. Мунц, С.А. Ивакина//IX Всероссийская конференция с международным участием «Горение топлива: теория, эксперимент, приложения». Новосибирск, 16-18 ноября 2015. -Новосибирск, 2015.
- Новицкий, П.В. Оценка погрешностей результатов измерений/П.В. Новицкий, И.А. Зограф. -Л.: Энергоатомиздат, 1991. -304 с.
- Мунц, В.А. Газообразование при обжиге цинкового концентрата в кипящем слое/В.А. Мунц, С.А. Ивакина, В.М. Терентьев//Цветные металлы. -2017. -№ 2. -С. 40-45 DOI: 10.17580/tsm.2017.02.06
- Мунц, В.А. Определение кинетических характеристик окисления сульфида цинка/В.А. Мунц, С.А. Ивакина//Международный союз ученых «Наука. Технологии. Производство». -2015. -№ 3 (7), ч. 2. -С. 34-37.
- Паньшин, А.М. Кинетика окисления сульфидных цинковых концентратов/А.М. Паньшин, П.А. Козлов, В.М. Терентьев//Цветные металлы. -2014. -№ 2. -С. 34-37.
- Heukelman, S. Fluidized bed roasting of micro-pelletized zinc concentrate: Part II -Particle entrainment and residence time/S. Heukelman, D. Groot//Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy. -2011. -Vol. 111. -P. 767-772.
- Roasting of a sulfide polymetallic concentrate in a fluidized bed furnace/Y.A. Savinova, V.A. Popov, A.B. Portov, L.S. Tsemekhman//Russian Metallurgy (Metally). -2014. -Vol. 2014. -P. 351-357 DOI: 10.1134/S0036029514050115
- Experimental and modeling study of single coal particle combustion in O2/N2 and Oxy-fuel (O2/CO2) atmospheres/T. Maffei, R. Khatami, S. Pierucci et al.//Combustion and Flame. -2013. -Vol. 160. -P. 2559-2572 DOI: 10.1016/j.combustflame.2013.06.002
- Prins, W. Fluidised bed combustion of a single carbon particle/W. Prins. -The Netherlands, Quick Service Drukkerij Enschede, 1987. -258 p.
- Effect of particle size, liquid content and location on the stability of agglomerates in a fluidized bed/F. Parveen, C. Briens, F. Berruti, J. McMillan//Powder Technology. -2013. -Vol. 237. -P. 376-385 DOI: 10.1016/j.powtec.2012.12.021
- Канторович, Б.В. Основы теории горения и газификации твердого топлива/Б.В. Канторович. -М.: Издательство АН СССР, 1958. -598 с.
- Feng, B. Activation energy distribution of thermal annealing of a bituminous coal/B. Feng, A. Jensen, S.K. Bhatia, K. Dam-Johansen//Energy and Fuels. -2003. -Vol. 17(2). -P. 399-404 DOI: 10.1021/ef020108v
- Miura, K. A simple method for estimating f(E) and k0(E) in the distributed activation energy model/K. Miura, T. Maki//Energy and Fuels. -1998. -Vol. 12. -P. 864-869 DOI: 10.1021/ef970212q
- Бабий, В.И. Горение угольной пыли и расчет пылеугольного факела/В.И. Бабий, Ю.Ф. Куваев. -М.: Энергоатомиздат, 1986. -208 с.
- Хитрин, Л.Н. Физика горения и взрыва/Л.Н. Хитрин. -М.: Изд-во Московского ун-та, 1957. -452 с.
- Experimental study on combustion characteristics of coals under enriched-oxygen condition by thermo-gravimetric analysis/G.-W. Liu, P. Dong, Y.-F. Han, R.-S. Bie//Harbin Gongye Daxue Xuebao/Journal of Harbin Institute of Technology. -2011. -Vol. 43. -P. 104-108.
- Fan, S.Y. Experimental research of rich oxygen content on improving combustion characteristics of pulverized coal/S.Y. Fan, Z. Qiu, J.B. Gao//Journal of Xi’an Jiaotong University. -2006. -Vol. 40, no. 1. -P. 18-21.
- Demonstration of the conditions conducive to agglomeration of zinc calcine in fluidized bed roasters/J.P. Constantineau, S.C. Bouffard, J.R. Grace et al.//Minerals Engineering. -2011. -Vol. 24. -P. 1409-1420 DOI: 10.1016/j.mineng.2011.06.002
- Мунц, В.А. Расчет газообразования при горении твердого топлива в кипящем слое/В.А. Мунц, А.П. Баскаков, А.А. Ашихмин//Инженерно-физический журнал. -1988. -Т. 54, № 3. -С. 432-438.
- Хзмалян, Д.М. Теория топочных процессов/Д.М. Хзмалян. -М.: Энергоатомиздат, 1990. -352 с.
- Zhang, L. Control of mean residence time difference for particles with wide size distribution in fluidized beds/L. Zhang, J. Li, Q. Hu et al.//Powder Technology. -2017. -Vol. 312. -P. 270-276 DOI: 10.1016/j.powtec.2017.02.052
