С точки зрения механизма окисления объясните влияние температуры на производительность окислительного обжига сульфидных медных концентратов.

Если при окислительном обжиге окислить все содержащиеся в шихте сульфиды, то обожженный материал полностью будет состоять из оксидов.

Температура воспламенения окисляемых составляющих не является физической постоянной и зависит от крупности частиц, скорости нагрева, состава газовой фазы, условий контакта твердых частиц с газами.

Окислительный обжиг медных концентратов проводят при 750 ... 900 °С. При этих температурах окисление сульфидов проходит преимущественно с образованием оксидов. В общем виде процесс горения сульфидов описывается уравнением

2MeS + 302 = 2МеО + ISO2 + Q,

где Q - тепловой эффект экзотермической реакции.

При температурах не более 600 . . . 650 °С стабильными являются сульфаты:

MeS+ 2O₂ =MeSO₄.

Образование сульфатов перед плавкой на штейн нежелательно, так как это ведет к снижению десульфуризации.

Верхний температурный предел (900 °С) ограничен тем, что при более высоких температурах может начаться плавление отдельных сульфидов и их наиболее легкоплавких эвтектик, что может привести к спеканию мелких частиц шихты. При обжиге порошка спекание недопустимо.

Процесс обжига состоит из следующих основных элементарных стадий: нагрева и сушки шихты, термической диссоциации высших сульфидов, воспламенения и горения сульфидов.

Нагрев шихтовых материалов сопровождается удалением влаги и происходит как за счет теплопередачи от горячих газов, так и за счет теплоты реакций окисления. После нагрева шихты до температуры ~ 350... 400 °C начинаются почти одновременно процессы диссоциации сульфидных минералов и их воспламенение.

При термическом разложении пирита половина атомов серы удаляется в газы, т.е. степень десульфуризации от разложения этого сульфида составляет 50 %. Десульфуризации при диссоциации халькопирита и ковеллина соответственно равна 25 и 50 %.

27. Какой оксид легче восстановить до чистого металла газовой смесью CO - CO ₂ , находящийся в чистом виде или в растворе (например, в шлаке)? Объясните?

восстановление MeO из раствора

Kp=A(Me)*P(CO₂)/A(MeO)*P(CO)= P(CO)/ P(CO₂)=1/ A(MeO)* Kp

A(Me)=1

A(MeO)- меньше единицы

Чем ниже A(MeO) тем выше соотношение, нужно поддерживать такое соотношение, а значит труднее восстанавливать.

Из чистого, но в раствор:

MeO+CO=Me р-р+CO₂

Kp=A(Me)*P(CO₂)/A(MeO)*P(CO)= P(CO)/ P(CO₂)= A(Me) / * Kp

Если A(Me)<1, то соотношение будет ниже, т.е. легче восстановить.

Вывод: из чистого оксида легче, чем из расплава.

28. Проводится окисление сульфида железа. Объясните с точки зрения термодинамики окисления сульфидов, как может меняться фазовое состояние системы (какие фазы при каких условиях буду образовываться) при изменении температуры процесса, окислительного ( pO ₂ ) и сульфидирующего потенциала ( pS ₂ ).

Окисление сульфида по следующим основным реакциям:

FeS+2O₂=FeSO₄

FeS+3/2O₂=FeO+SO₂

FeS+2O₂=Fe+SO₂

возможна реакция SO₂+0.5O₂=SO₃

Анализ диаграммы Fe-S-O: при заданных температурах невозможно получить металлическое железо, так как область его устойчивости определяется очень низким pO₂ и pS₂, которые невозможно достичь в существующих аппаратах.

При температуре 800-900К невозможно существование вюстита, устойчивыми фазами являются Fe₂O₃ и Fe₃O₄. При более низких температурах возможно существование FeSO4.

С повышением температуры область устойчивости сульфата железа резко снижается. Чтобы избежать наличия этого продукта в огарке, необходимо несколько повысить температуру, до 1173-1273К.

Дайте определение поверхностного натяжения жидкости. Какие методы используются для его экспериментального определения? Опишите принцип метода максимального давления в газовом пузырьке.

Межфазное (поверхностное) натяжение жидкости – поверхностным натяжением называют величину, численно равную половине силы, которую необходимо приложить к тонкой пластинке единичной длинны, чтобы оторвать ее от поверхности жидкости.

Единицей измерения поверхностного натяжения в соответствии с определением σ является:

Поверхностным натяжением называют энергию, необходимую для увеличения площади поверхности раздела фаз на единицу

Анализ размерности показывает, что два определения совпадают:

Метод лежащей капли (Метод Башфорта)

Суть метода заключается в измерении формы поверхности капли жидкости: лежащей на твердой поверхности - подложке.

Метод лежащей капли (Метод Дорсея)

В 30-50-х годах был разработан ряд упрощенных методов обмера формы капли. Наиболее известный из этих методов принадлежит Дорсею.

По методу Дорсея требуется измерить лишь несколько величин, характеризующих форму капли

Метод максимального давления в газовом пузырьке (метод Кантора)

Сущность метода заключается в измерении давления, которое требуется для отрыва пузырька газа от поверхности тонкой трубки, помещенной в жидкость. В момент отрыва пузырька от капилляра работа по расширению газа в пузырьке сравняется с работой, затрачиваемой на образование новой поверхности жидкость-газ

Арасш=Апов

Тогда поверхностное натяжение можно рассчитать, как:

Удобным и достаточно надежным является метод максимального давления в газовом пузырьке. Его достоинством является хорошая теоретическая разработка, возможность исследования различных расплавов при высоких температурах, высокая точность.

Недостатки метода: 1.) необходимость подбора нейтральных по отношению к расплаву капилляров; 2.) разрушение капилляра не позволяет выбрать правильный расчетный радиус и понижает точность измерения.