Sulphation of Cuprous Oxide in the Cyclone Reactor

No Thumbnail Available

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Helsinki University of Technology | Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author

Date

1998

Major/Subject

Materiaalien valmistustekniikka

Mcode

Mak-77

Degree programme

Language

en

Pages

54

Series

Abstract

Tässä diplomityössä tutkitaan liekkisulatusuunin jätelämpökattilan SO_2-atmosfäärissä tapahtuvia sulfatoitumisreaktioita. Työn teoriaosassa käsitellään aikaisempia kuparioksidin sulfatointitutkimuksia sekä sulfatoitumiseen liittyvien kemiallisten reaktioiden termodynamiikkaa ja kinetiikkaa. Aiemmin julkaistua tutkimustietoa lentopölyjen käyttäytymisestä ei ole käytettävissä, joten lähdemateriaali on lähinnä pasutukseen liittyvistä tutkimuksista. Sulfatoitumisreaktioiden termodynamiikkaa on tutkittu Outokummun HSC-tasapainolaskentaohjelmalla, jolla on myös kuvattu Cu-O-S-systeemin faasitasapainokuvaajia SO_2:n ja O_2:n funktiona. Kineetiikkaa on tutkittu kirjallisuuden ja lehtiartikkelien avulla. Työn kokeellisessa osassa tutkittiin synteettisen kuparioksidijauheen (Cu_(2)O) sulfatoitumista laboratoriomittakaavan syklonireaktorilla. Kokeissa oli muuttujina partikkelikoko, kaasun koostumus, viipymäaika sekä reaktiolämpötila. Tutkitut raekokofraktiot olivat -38 µm, 38-75 µm, 75-150 µm ja 150+ µm. Molemmat reaktiokaasut sisälsivät n. 22 % SO_2, sekä 3 % tai 6 % happea, loppuosa kaasuseoksesta oli typpeä. Kokeita suoritettiin neljällä eri reaktioajalla: 5, 10, 20 ja 30 sekuntia. Koelämpötilat olivat 593 °C, 634 °C ja 676 °C. Näytteiden sulfatoitumisaste tutkittiin kemiallisesti ja termogravimetrisella vaa'alla (TGA). Tutkimuksissa havaittiin sulfatoitumisen olevan kaksivaiheinen reaktio, jossa huomattavan nopean alun jälkeen sulfatoitumisnopeus laskee. Ilmiö johtuu reaktiokerrosdiffuusiosta. Lämpötilan nostaminen tutkituissa olosuhteissa lisäsi sulfatoituneen materiaalin määrää. Pienten partikkelien havaittiin sulfatoituvan suurempia nopeammin, koska reaktiopinta-alaa oli enemmän. Hapen määrän lisääminen nopeutti niin ikään sulfatoitumista, koska se lisäsi reaktionkaasussa olevan rikkitrioksidin määrää.

Description

Supervisor

Jokilaakso, Ari

Thesis advisor

Ranki, Tiina
Peuraniemi, Esa

Keywords

Other note

Citation