Задание 3
При сооружении печей для обжига пирита учитывали, что скорость реакции растёт с повышением степени измельчения сырья и увеличением температуры обжига. Поясните, какие затруднения возникали при соблюдении этих условий и как их устраняли.
При дроблении пирита увеличивается поверхность соприкосновения реагирующих веществ, что вызывает увеличение скорости реакции. Но при образовании слишком мелких частиц происходит слёживание, образуется плотный слой, через который кислород почти не проходит. Поверхность соприкосновения реагирующих веществ уменьшается. Это приводит к снижению скорости реакции.
При повышении температуры обжига до 800 °С возрастает доля молекул с достаточной кинетической энергией и скорость реакции увеличивается. При более высокой температуре происходит спекание частиц и скорость реакции падает.
Для повышения скорости обжига пирит следовало дробить по возможности мельче. Однако спекание мелких частиц препятствовало доступу кислорода. Был сделан вывод, что, применяя принцип противотока, т. е. подавая в печь тонко измельчённый пирит сверху и продувая воздух снизу, можно отрегулировать подачу воздуха, чтобы частицы пирита разрыхлялись и оставались в подвижном состоянии. Такой слой мелких частиц назвали кипящим, так как он напоминал кипящую жидкость, через которую прорываются пары. Частицы пирита могли быть очень мелкими: в кипящем слое они не слёживались и хорошо смешивались с воздухом. Поэтому процесс обжига происходил очень быстро, в течение нескольких секунд. Работа таких печей была полностью механизирована: в печь непрерывно ленточным транспортёром подавали измельчённый пирит, а компрессорами вдували воздух.