Спосіб одночасного одержання сірки і порошкового заліза

1 Спосіб одночасного одержання сірки і порошкового заліза шляхом відновлення вихідної суміші, яка містить пірит, газоподібними відновниками, який відрізняється тим, що пірит використовують в суміші з оксидом заліза в мольному співвідношенні FeS2 РегОз = 1 (1-2) і суміш відновлюють природним газом, сірководнем або їх сумішшю Винахід відноситься до галузі одержання елементарної сірки і порошкового заліза і може бути використаний в ХІМІЧНІЙ І металургійній промисловості комплексною переробкою піриту і оксиду заліза Відомий спосіб обпалювання піриту киснем за високих температур з одержанням 12-15%-го двооксиду сірки і заліза Процес багатостадійний Вище 550°С проходить дисоціація піриту з утворенням сульфіду заліза FeS Далі FeS вище 800°С необхідно окислювати киснем до оксиду заліза ГегОз і двооксиду сірки SO2 На наступній стадії оксид заліза необхідно відновлювати оксидом вуглецю а) при 500°С до Fe3O4 або б) при 600°С - до закису заліза FeO На завершальній стадії необхідно відновлювати а) за температури більше 700°С при великому надлишку оксиду вуглецю ГезО4 до заліза Fe або б) за температури 1300°С FeO вуглецем з підводом великої КІЛЬКОСТІ тепла (144,4 кДж) до Fe (1 Г Реми Курс неорганической химии Т 2 М Мир 1966 836 с 2 Общая химическая технология / Под ред ВТ Амелина М Химия 1977 400 с ) кДж) (Природная сера/Под ред М А Менковского М Химия 1972 240 с) При використанні відомого способу процес необхідно проводити постадійно із затратою великої КІЛЬКОСТІ тепла Сірка одержується в виді 10%-го двооксиду сірки Відомий спосіб одержання сірки, заліза і додаткових продуктів із піриту взаємодією його з киснем повітря (або хлоруванням) До повітря необхідно добавляти хлор і з газової фази конденсувати FeCb і S2CI2 При введенні водню в якості відновника при високих температурах отримується металічне залізо (Патент США №3549351, кл 75-6 (С21Ы/04), 22 12 70) Недоліками відомого способу являються багатостадійність та висока енергоємність процесу, одержання сірки в виді двооксиду сірки SO2 або в виді сполуки S2CI2 Метою винаходу являється спрощення процесу, зниження його енергоємності і вартості переробки, підвищення виходу цільових продуктів За винаходом поставлена задача досягається шляхом відновлення піриту природним газом, сірководнем або їх сумішшю в присутності оксиду заліза в мольному співвідношенні FeS2 ГегОз = 1 (1-2) за температури 750-950°С Визначальна особливість запропонованого способу полягає в тому, що вихідний пірит використовують в суміші з оксидом заліза в мольному співвідношенні FeS2 ГегОз = 1 (1-2) При цьому для відновлення піриту в суміші з оксидом заліза в мольному співвідношенні FeS2 ГегОз =1 2 використовують природний газ або сірководень, для відновлення піриту в суміші з оксидом заліза в мольному співвідношенні FeS2 ГегОз = Процес енергоємний, що зумовлено високим температурним режимом, характеризується багатостадійною технологією і її складністю Сірка одержується в виді 12-15%-го SO2 Відомий спосіб переробки піриту з одержанням 10%-го двооксиду сірки і заліза Процес високотемпературний Вище 550°С проходить дисоціація піриту з утворенням сульфіду заліза FeS За температури вище 1200°С FeS необхідно окислювати киснем до FeO При температурах 1300°С і вище FeO необхідно відновлювати вуглецем до заліза з підводом великої КІЛЬКОСТІ тепла (144,4 вш 2 Спосіб по п 1, який відрізняється тим, що процес ведуть за температури 750-950°С ю ю ю CO 43555 =1 (1-2) використовують суміш природного газу з сірководнем, процес ведуть за температури 750950°С Запропонований спосіб відновлення піриту в присутності оксиду заліза забезпечує 99,1%-е відновлення піриту і дає можливість одночасно одержувати сірку і порошкове залізо Процес характеризується простою технологічною схемою, комплексною переробкою піриту і оксиду заліза, економічністю, енергозберігаючою технологією Запропонований спосіб може бути здійснений за наступною технологічною схемою Сухі пірит і оксид заліза в мольному співвідношенні FeS2 РегОз = 1 (1-2) надходять в змішувач, далі в реактор обертового, шахтного або іншого типу, де за температури 550°С і вище пірит відщеплює частину сірки і переходить в сульфід заліза За температури 750-950°С проходить відновлення суміші сульфіду заліза з оксидом заліза газом-відновником, який надходить в реактор через теплообмінник В теплообміннику проходить нагрів газу-відновника і охолодження газоподібних продуктів реакції Гази, які містять пари відщепленої і відновленої сірки, після охолодження до 450°С надходять в конденсатор сірки, звідки рідку сірку направляють на застигання Тверді продукти (порошкове залізо) охолоджують в рекуператорах тепла і складують Приклад 1. Беруть 2,73 г піриту і 7,27 г оксиду заліза (в перерахунку на сухі речовини, мольне співвідношення FeS2 РегОз = 1 2), змішують і загружають в реактор проточного типу, встановлений вертикально в електропечі Під'єднують реактор до систем підводу газу і уловлювання рідких продуктів процесу, промивають систему інертним газом (аргоном або азотом) Піч нагрівають до 900950°С і подають в реактор природний газ Після 20-30-хвилинного протікання процесу при рівномірному пропусканні 800 мл природного газу, промивки системи інертним газом і її охолодження, аналізу твердої і газової фази отримують 98,8%-е перетворення піриту Вихід елементарної сірки становить 95,3% (1,38 г), двооксиду сірки 0,9 %, сірководню 2,6% Вихід порошкового заліза становить 6,30 г Приклад 2. Змішують сухих 2,73 г піриту і 7,27 г оксиду заліза (мольне співвідношення FeS2 РегОз =1 2) Шихту загружають в реактор проточного типу, під'єднують його до систем підводу газу і уловлювання летких продуктів Промивають систему інертним газом Піч нагрівають до 900-950°С і подають сірководень Після 20-30хвилинного рівномірного пропускання за цей період 3100 мл сірководню, аналізу газової і твердої фази одержують 98,7%-е перетворення піриту При цьому вихід елементарної сірки становить 97,1% (3,87 г), двооксиду сірки 1,6% Вихід порошкового заліза становить 6,32 г Приклад 3. Змішують 2,73 г піриту і 7,27 г оксиду заліза (в перерахунку на сухі речовини, мольне співвідношення FeS2 РегОз = 1 (1- 2 )), загружають реактор проточного типу, встановлений вертикально в електропечі Під'єднують реактор до систем підводу газу і уловлювання летких продуктів Систему промивають інертним газом Піч нагрівають до 900-950°С і пропускають суміш метану з сірководнем Після 20-30-хвилинного рівномірного пропускання за цей період 2000 мл суміші метану з сірководнем, аналізу газової і твердої фази одержують 99,1%-е перетворення піриту При цьому вихід елементарної сірки становить 96,8% (2,28 г), двооксиду сірки 2,3% Вихід порошкового заліза становить 6,32 г Тираж 50 екз Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м Ужгород, вул Гагаріна, 101 (03122) 3 - 7 2 - 8 9 (03122) 2 - 5 7 - 0 3 43555