化学工艺学_第四章__焙烧__煅烧__烧结.ppt

化工工艺学Chemical engineering technics 化学工程与工艺专业 第四章 无机化工反应单元工艺第一节 焙烧 煅烧 烧结 一 焙烧 二 煅烧 三 烧结 无机化学工业——以天然资源为原料生产硫酸、硝酸、盐酸、磷酸等无机酸，纯碱、烧碱等无机碱，合成氨和化肥，以及无机盐等化工产品的工业。 (2) 焙烧过程动力学与影响焙烧速率的因素焙烧过程是气-固相非催化过程 3 典型氧化焙烧工艺——硫铁矿焙烧制硫酸原料气 4 典型还原焙烧工艺 ——重晶石焙烧制硫化钡 二、煅 烧 2 煅烧的物理化学基础 钙镁磷肥生产工艺示意图 思考题 1.焙烧和煅烧有哪些相同和不同之处?试写出焙烧和煅烧化学反应式(各两个). 2.什么是无机化学工业?无机化学工业部门各包括哪些部门?各部门的主要化学产品是什么? 3.简述温度、固体原料粒度对焙烧速率的影响。 4.简述氯化法生产钛白粉的主要化学反应和工艺过程。 5.内热式水蒸气煅烧炉的结构特点？并简述其优点。 * * 硫酸工业 纯碱工业 氯碱工业 合成氨工业 化肥工业 无机盐工业 化学矿物的固相化学加工单元工艺 三种类型 “湿法”化学加工——用酸、碱对矿物进行化学浸取，使其从不溶性物质转化为可溶性物质。 “热法”化学加工——采用焙烧、煅烧和烧结的方法对固相原料进行化学加工。 采用复分解或置换反应工艺使固相原料发生化学转化。 （1）原料准备 （5）溶液的精制 （2）化学矿的热处理 （6）蒸发 （3）化学矿的浸取 （7）结晶 （4）过滤 （8）干燥 无机化工中化学矿物的固相加工的 基本过程： 1、焙烧的分类与工业应用 2、焙烧过程的物理化学基础 3、典型氧化焙烧工艺——硫铁矿焙烧制硫酸原料气 4、典型还原焙烧工艺——重晶石焙烧制硫化钡 5、典型氯化焙烧工艺——氯化法制造钛白粉 6、焙烧设备 一、焙 烧 焙烧——矿石、精矿在低于熔点的高温下，与空气、氯气、氢气等气体或添加剂起反应，改变其化学组成与 物理性质的过程。 1 焙烧的分类与工业应用 （1）氧化焙烧 （2）硫酸化焙烧 （3）挥发焙烧 （4）氯化焙烧 （5）还原焙烧 （6）氧化钠化焙烧 2 焙烧过程的物理化学基础(1) 焙烧过程热力学 Co/Cu-S-O重叠优势图 ①温度的影响 如硫铁矿氧化焙烧，焙烧温度800~900℃ ②固体原料粒度的影响 0.07~3.0mm ③氧气含量的影响 FeS2 → 2FeS + S2（g） S2（g）+ 2O2 → 2SO2↑ 2FeS + 3O2 → 2FeO + 2SO2↑ 2FeO + 1.5O2 → Fe2O3 硫铁矿焙烧总的反应式为： 4FeS2 + 11O2 == 2Fe2O3 + 8SO2↑ 3FeS2 + 8O2 == Fe3O4 + 6SO2↑ 硫铁矿焙烧工艺流程图 在转窑内用煤或石油焦为还原剂，在1 000 ~ 1 250℃高温下将重晶石还原为硫化钡： BaSO4 + 4C → BaS + 4CO 5 典型氯化焙烧工艺——氯化法制钛白粉 氯化法—— （1）天然金红石矿的氯化焙烧 （2） TiCl4的氧化 （3） 钛白粉的表面处理 （1）炉膛焙烧 （2）飘悬焙烧 （3）沸腾焙烧 （4）烧结焙烧 6、焙烧设备 沸腾焙烧炉 煅烧——将固体物料在低于熔点的温度下加热分解，除去二氧化碳、水分或三氧化硫等挥发性物质的过程。 1、煅烧的工业应用 2、煅烧的物理化学基础 3、石灰石煅烧——混料竖式窑 4、重碱煅烧——回转煅烧炉 （1）石灰石煅烧的基本原理 CaCO3→CaO+CO2 （2）重碱煅烧的基本原理——制纯碱的主要反应 2NaHCO3→Na2CO3+CO2↑+H2O↑ （3）偏钛酸的煅烧——制钛白粉的主要反应（硫酸法） 10H2TiO3·SO3→10TiO2+10H2O↑+SO3↑ 粒度、煅烧时间及温度的关系 3石灰石煅烧——混料竖式窑 特点：生产能力大，上料下灰完全机械化，窑气浓度高，热利用率高，石灰质量好。 （1）生产能力 （t/d） （2）生产强度 （t/m2·d） （3）分解率或分解度 94%~96% （4）窑的热效率 75%~80% 石灰窑的主