Страница: 5/9
Технологические газы плавки во взвешенном состоянии до восстановления имеют следующий состав:
SO2 – 12,6; H2O- 8,5; СО2- 5,5, O2- 0,7; N2- 72%; t= 1450°
Процесс восстановления сернистых газов осуществляется в аптейке печи взвешенной плавки. В качестве восстановительного реагента используют измельченный уголь с минимальным содержанием летучих компонентов и золы. Так как летучие компоненты представлены углеводами, то их участие в процессе восстановления технологических газов, ведущих к образованию повышенных количеств H2S, CS2 и COS, нежелательны. Повышенное содержание золы в угле приводит к увеличению количества пыли и шлака, а, следовательно, снижает извлечение цветных металлов и увеличивает энергозатраты. К тому же зола угля является основной причиной образования настылей в аптейке.
По расчетным данным пылевынос печи взвешенной плавки составляет 12-15% от количества загружаемой шихты, где на долю золы приходится значительная часть. Так как вся пыль улавливается и возвращается в процесс, то увеличение зольности угля ведет к пропорциональному увеличению оборотной пыли.
Зола различных углей обладает различной температурой плавления. При температуре 1350°С зола находится в полурасплавленном состоянии, и при выходе из аптейка на границе радиационной части котла-утилизатора при соударении со стенками, будет налипать на поверхность футеровки (горловины) и образовывать настыли. При удалении настылей тем или иным способом, будь то обдув паром высокого давления или воздухом, также не исключена возможность применения буровзрывных работ, а это связано о открыванием смотровых люков, отверстий, что в свою очередь может привести к расстройству процесса и вынужденным остановкам печи.
Углерод и летучие компоненты угольной пыли взаимодействуют с сернистым ангидридом, восстанавливая его до элементарной серы.
Восстановление протекает в общей форме по уравнениям:
SO2+C=1/2S2+ CO2
SO2 +2Н2=1/2S2+2H2O
При этом имеют место побочные реакции, что значительно снижает извлечение серы.
При взаимодействии сернистого ангидрида с пылеуглем в интервале температур 1300-700°С доля образующихся компонентов H2S, CO, COS довольно высокая. Степень восстановления сернистого ангидрида в элементарную серу обычно не превышает 20-25%, т.к. основная масса угля расходуется на образование побочных продуктов.
Когда в газовой фазе присутствуют водородные соединения, в том числе и вода., количество нежелательных реакций увеличивается, что приводит к снижению содержания элементарной серы в газовой фазе.
В результате восстановления получается многокомпонентный газ, и, с практической точки зрения, особую важность в этом составе представляет сернистый ангидрид и элементарная сера. Восстановленный газ из аптейка ПВП с температурой 1330°С поступает в котел-утилизатор. В котле-утилизаторе газ охлаждается до температуры 350°С. При этой температуре СО и COS почти отсутствуют, а содержание элементарной серы почти достигает максимума.
При охлаждении газа в котле-утилизаторе протекают основные реакции:
CO+1/2 S2 = COS
COS+H2O=CO2+H2S
H2+1/2S2=H2S
Из представленных реакций первая реакция протекает быстро, а следующая реакция очень медленно и для полного протекания реакции необходим катализ.
При температуре 1330°С в аптейке ПВП наступает термодинамическое равновесие между компонентами упомянутыми выше.
Кроме восстановления газа в аптейке ПВП происходит восстановление окислов пыли.
В общем виде реакцию восстановления компонентов пыли можно представить уравнением:
4МеО + 3S2 ®4МеS + 2 SO2
Этот процесс идет с поглощением тепла, что снижает температуру отходящих газов,
Восстановленная оборотная пыль содержит в себе следующие соединения: NiS, CuS, FeS, CoS, ZnS, PbS, As2S2, Cu2Se, SiO2, Аl2O3, CaO, MqO, прочие и свободный углерод.
При сравнении компонентов окисленной и восстановленной пылей видно, что в процессе восстановления происходит поглощение серы и выделение свободного кислорода для связывания которого требуется дополнительная затрата углерода. Следовательно, можно сделать вывод, что снижение пылевыноса в процессе плавки выгодно как с экономической точки зрения по расходу угля, так и с точки зрения снижения безвозвратных потерь цветных металлов.
Реферат опубликован: 2/03/2010