Уральский энергетический институт, Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б. Н. Ельцина, Екатеринбург, Россия:

В. А. Мунц, профессор, зав. каф. «Теплоэнергетика и теплотехника»
С. А. Ивакина, аспирант, каф. «Теплоэнергетика и теплотехника», эл. почта: svetlana-ivakina@mail.ru

ОАО «Челябинский цинковый завод», Челябинск, Россия:
В. М. Терентьев, ведущий инженер-технолог инженерного центра

Задачей данной работы являлось определение константы скорости химического реагиро вания цинкового концентрата (шихты) для расчета газообразования в кипящем слое. Полученные расчетные данные необходимы при моделировании тепловых процессов в печи кипящего слоя для оптимизации ее работы. С целью изучения кинетики окисления цинкового концентрата в печи кипящего слоя были исследованы шихта и ее основные компоненты — сульфиды цинка и железа. Эксперименты выполняли на приборе синхронного термического анализа NETZSCH STA 449 F3 с навесками узких фракций массой 10 мг при различных температурах. Нагрев образца происходил в среде аргона, при достижении требуемой температуры подавали воздух, не обогащенный или обогащенный кислородом до 28 %. В режиме реального времени измеряли массу навески и относительную концентрацию газовых компонентов. На основании данных экспериментов определены значения энергии активации и предэкспоненциальные множители реакций окисления сфалерита, пирита и шихты. Был сделан вывод, что реакция окисления сульфида цинка имеет первый порядок по кислороду, реакции окисления пирита и сфалерита кислородом идут во внутрикинетической области (когда реагирует весь объем частицы), константа скорости окисления шихты уменьшается по сравнению со скоростью окисления чистого сфалерита пропорционально его содержанию в шихте. Анализ газообразования в кипящем слое при обжиге цинкового концентрата с использованием полученных констант скоростей химического реагирования позволил получить выражение для определения удельного расхода обжигаемого цинкового концентрата в зависимости от концентрации кислорода в дутье.

1. Синхронный термический анализ (Термогравиметрия и ДСК) // NETZSCH-Gerätebau GmbH [Электронный ресурс]. — Режим доступа : https://www.netzsch-thermal-analysis.com/ru/produkty-reshenija/sinkhronnyi-termicheskii-analiz/
2. Мунц В. А., Ивакина С. А. Использование закономерностей выгорания углей для описания обжига цинковых концентратов в кипящем слое // IX Всероссийская конференция с международным участием «Горение топлива: теория, эксперимент, приложения». — Новосибирск, 16–18 ноября 2015.
3. Новицкий П. В., Зограф И. А. Оценка погрешностей результатов измерений. — Л. : Энергоатомиздат, 1991. — 304 с.
4. Паньшин А. М., Козлов П. А., Терентьев В. М. Кинетика окисления сульфидных цинковых концентратов // Цветные металлы. 2014. № 2. С. 34–37.
5. Набойченко С. С., Агеев Н. Г., Карелов С. В., Мамяченков C. В., Сергеев В. А. Процессы и аппараты цветной металлургии : учебник / под ред. С. С. Набойченко. — Екатеринбург : Изд-во Урал. ун-та, 2013. — 564 с.
6. Кляйн С. Э., Козлов П. А., Набойченко С. С. Извлечение цинка из рудного сырья. — Екатеринбург : УГТУ-УПИ, 2009. — 491 с.

7. Марченко Н. В., Вершинина Е. П., Гильденбрандт Э. М. Металлургия тяжелых цветных металлов. — Красноярск : ИПК СФУ, 2009. — 394 с.
8. Constantineau J. P., Bouffard S. C., Grace J. R., Richards G. G., Lim C. J. Demonstration of the conditions conducive to agglomeration of zinc calcine in fluidized bed roasters // Minerals Engineering. 2011. Vol. 24, No. 13. P. 1409–1420.
9. Мунц В. А., Ивакина С. А. Определение кинетических характеристик окисления сульфида цинка // Международный союз ученых «Наука. Технологии. Производство». 2015. № 3 (7), часть 2. С. 34–37.
10. Канторович Б. В. Основы теории горения и газификации твердого топлива. — М. : Изд-во АН СССР, 1958. — 598 с.
11. Померанцев В. В., Арефьев К. М., Ахмедов Д. Б. и др. Основы практической теории горения : уч. пос. для вузов / под ред. В. В. Померанцева. — 2-е изд., перераб. и доп. — Л. : Энергоатомиздат, 1986. — 312 с.
12. Nyberg J. Characterization and control of zinc roasting process. — Oulu : Oulu university press, 2004. — 114 p.
13. Guío-Pérez D. C., Pröll T., Hofbauer H. Solids residence time distribution in the secondary reactor of a dual circulating fluidized bed system // Chemical Engineering Science. 2013. Vol. 104. P. 269–284.
14. Parveen F., Briens C., Berruti F., McMillan J. Effect of particle size, liquid content and location on the stability of agglomerates in a fluidized bed // Powder Technology. 2013. Vol. 237. P. 376–385.
15. Ludowski P., Taler D., Taler J. Identification of thermal boundary conditions in heat exchangers of fluidized bed boilers // Applied Thermal Engineering. 2013. Vol. 58, No. 1–2. P. 194–204.
16. Хзмалян Д. М., Каган Я. А. Теория горения и топочные устройства : уч. пос. для вузов / под ред. Д. М. Хзмаляна. — М. : Энергия, 1976. — 488 с.
17. Мунц В. А., Баскаков А. П., Ашихмин А. А. Расчет газообразования при горении твердого топлива в кипящем слое // Инженерно-физический журнал. 1988. Т. 54, № 3. С. 432–438.