Обжиг серного колчедана

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное  образовательное учреждение высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

[pic 1]

Институт электронного обучения

Цель работы

 Ознакомление с физико-химическими основами процесса обжига серного колчедана, различными конструкциями печей, применяемых для обжига, а также экспериментальное определение, путем проведения обжига серного колчедана, содержания серы в исходном сырье и кинетики выгорания серы.

Теоретическая часть

Сырьё для получения серной кислоты  руды самородной элементарной серы; сернистые соединения металлов; сернистые соединения природных горючих газов, нефти и угля; сульфаты; серосодержащие отходы различных производств.

Колчеданами называются  рудные минералы, в состав которых сульфиды металлов: железа, меди, кобальта, никеля и многих других. В рудах в зависимости от условий их образования наблюдается чрезвычайное разнообразие в сочетании сернистых соединений отдельных металлов и комплексных сернистых соединений двух металлов .

Примерный состав серного колчедана:  серный колчедан на 70÷90 % состоит из дисульфида железа FeS2 (53,3 % серы и 46,7 % железа). Встречаются две его кристаллические модификации: пирит и марказит.

По составу колчеданы отдельных месторождений значительно различаются. Так содержание серы колеблется от 30 до 51 %, железа – от 18,5 до 45 %, меди – от 0,03 до 0,7 %, CaO от 2 до 0,015 %, MgO – от 0,5 до 0,05 % и так далее. Содержание SiO2 достигается до 5 %, Al2O3 – 0,6 %.

Рядовые колчеданы отдельных зарубежных месторождений содержат 41÷50 % серы, 38÷47 % железа, 0,03÷0,6 % меди, 0,4÷3,7 % цинка, 0,002÷0,5 % мышьяка и так далее. Значительной роли рядовой колчедан не играет.

Схема производства серной кислоты из пирита

[pic 2]

Рис. 1. Схема производства серной кислоты из пирита

Первая стадия – обжиг пирита в печи для обжига в «кипящем слое». Уравнение реакции первой стадии:

[pic 3].

Вторая стадия – окисление SO2 в SO3 кислородом протекает в контактном аппарате. Уравнение реакции этой стадии:

[pic 4].

Третья стадия – поглощение SO3 серной кислотой протекает в поглотительной башне. Уравнение реакции этого процесса:

[pic 5].

Химические реактивы, приборы, посуда

• Лабораторная установка.
• Колбы конические для титрования.
• Пипетки на 10 мл.
• Раствор йода 0,1 н.
• Раствор гипосульфита натрия 0,1 н.
• Раствор перекиси водорода 3%-ный.
• Раствор едкого натрия 0,1 н.
• Раствор индикатора – метилового оранжевого.
• Раствор крахмала 1%-ный.

Схема лабораторной установки

[pic 6]

Рис. 2. Схема лабораторной установки:
1 – трубчатая печь; 2 – керамическая лодочка с навеской колчедана;
3 – термопара; 4 – поглотительные склянки;
5 – склянки с реактивами; 6 – перистальтический насос;
7 – блок управления (КСП; ЛАТР; амперметр)