Камерное производство

Определение "Камерное производство" в словаре Брокгауза и Ефрона

Камерное производство (тех.) — представляет обыкновенный способ заводского получения серной кислоты Н ₂SO₄ [О других способах образования, составе, физических и химических свойствах и о способах получения одноводной (Н ₂ SО ₄), дымящей и безводной (SO ₃) серной кислоты см. статьи: Купоросное масло, Нордгаузенская кислота и Серная кислота.], состоящий в окислении и соединении с водой сернистого ангидрида SO ₂, получаемого сжиганием серы или обжигом сернистых металлов, за счет кислорода воздуха. Непосредственно соединение сернистого ангидрида с сухим кислородом не происходит; в присутствии влажности оно хотя и совершается, но идет крайне медленно и неполно. Для достижения полного соединения необходимо участие третьего тела, каким могут быть некоторые пористые вещества, подобные губчатой платине, а в К. производстве, в частности, служат кислородные соединения азота (NO, N ₂O₃, NO₂ и HNO ₃), которые способны окислять в присутствии воды или водяного пара сернистый газ, переводя его в серную кислоту, и которые при этом являются лишь передатчиками кислорода воздуха сернистому газу, но сами в конце процесса остаются в первоначальном виде и, таким образом, при достаточном количестве воздуха и воды, теоретически могут превращать в серную кислоту неопределенно большие количества сернистого газа (см. ниже теорию). Так как окисление сернистого газа в данном случае ведется в свинцовых камерах, то основанному на нем способу присвоено название камерного. Серная кислота до начала XVII ст. приготовлялась исключительно из железного купороса, и только со времени Ангелуса Салы (1613) стали готовить в аптеках серную кислоту, сжигая серу в прикрытых сосудах в присутствии влажности и при доступе воздуха. Усовершенствование, введенное Лефевром и Лемери в 1666 г., состояло в прибавке к сере при ее сжигании некоторого количества селитры; оно дало возможность перейти впоследствии к добыванию серной кислоты в заводских размерах. Первые маленькие заводы серной кислоты были поставлены в Англии Корнелием Дреббелем и затем Вардом. На заводе последнего, устроенном в 1730 г. в Ричмонде, близ Лондона, сжигание серы в смеси с ¹/₃ частью по весу селитры производилось в больших стеклянных сосудах около 300 литров емкостью, содержавших на дне немного воды, служившей для поглощения продуктов реакции. Цена серной кислоты после этого, несмотря на все несовершенство способа, сразу упала с 32 на 6 фр. за килограмм. Дальнейшее падение цен произошло с заменой стеклянных сосудов свинцовыми камерами. Первая свинцовая камера была построена Робаком (Roebuck) в 1746 г. в Бирмингаме и имела кубическую форму с ребром всего лишь в 6 фт. В нее на дно наливалась вода; смесь серы с селитрой (8: 1) вводилась на железной тележке, двигавшейся по рельсам, зажигалась, и отверстие камеры закрывалось. По окончании реакции тележка выдвигалась для вторичного наполнения, и процесс продолжался периодически, пока раствор кислоты на дне камеры не достигал достаточной крепости. К концу XVII ст. число заводов К. кислоты в Англии и Шотландии сильно возросло, камеры стали строить больших размеров (до 40 и более куб. м емкостью), в большом числе, придавая им различную форму: то кубическую, то цилиндрическую, то с крышей в виде домиков. Кислоту в камерах доводили до плотности 1,25; сгустив затем до 1,375, пускали в продажу. Около этого времени цена на кислоту в Глазго стояла 54 фн. ст. за тонну, что составит около 1 ¼ фр. за килограмм. Во Франции первая камера была построена в Руане Голькером в 1766 г., и там же вскоре (в 1774 г.) по указанию Ла-Фолли стали вводить в камеры водяной пар во время самого процесса сжигания серы. В 1793 г. Клеман Дезорм нашел, что протягивание через камеру медленной струи воздуха во время совершающегося в ней процесса весьма содействует образованию серной кислоты и ведет к экономии в селитре; далее (в 1806 г.) он показал, что окисление сернистого ангидрида в камерах на ⁹/₁₀ происходит на счет кислорода воздуха и что селитра (т. е. газы, из нее развивающиеся) играет между ними (сернистым ангидридом и воздухом) лишь роль посредника, переносящего кислород от одного к другому. Это открытие легло в основание современной теории К. процесса и непосредственно вслед за собою повело к установлению непрерывности в К. производстве, что и было почти одновременно, именно около 1810 г., осуществлено на практике как во Франции, так и в Англии. После этих крупных успехов теории и практики дальнейшие усовершенствования стали быстро следовать одно за другим. Кестнер ввел регулирование К. процесса на основании исследования кислоты, сгущающейся на стенках камер. В 1827 г. Гей-Люссак предложил улавливание уносимых воздушной тягой из камер селитряных газов в коксовой башне с помощью крепкой серной кислоты. Усовершенствование это привилось, однако, не скоро, и первая Гей-Люссакова башня (см. ниже, Гей-Люссакова башня) была устроена лишь в 1842 г. в Шони, во Франции. В 1837 г. работы Перре во Франции показали возможность замены серы в К. производстве колчеданами. Наконец, устройство в 1859 г. англичанином Гловером денитрирующего аппарата, так называемой Гловеровой башни (см. ниже, Гловерова (горячая) башня), явившейся необходимым дополнением изобретения Гей-Люссака, завершило цикл важнейших усовершенствований в К. производстве и привело его к современному, столь блестящему состоянию, что в настоящее время химические заводы получают почти теоретические выходы серной кислоты и продают ее, при содержании около 95% моногидрата, даже в СПб. не выше 5 коп. за кг, а местами до 2 к. К. производство в том виде, как оно существует теперь, составляется собственно из двух тесно связанных между собой отделов: 1) добывания сернистого ангидрида сжиганием чаще всего серы или пиритов в серных или колчеданных печах, через посредство которых происходит и снабжение камер необходимым для дальнейшего окисления SO ₂ количеством воздуха, а также часто, особенно прежде, и парами азотной кислоты; 2) превращения SO ₂ в серную кислоту крепостью в 50-55° Б. в свинцовых камерах вместе с операциями уловления уносимых тягой окислов азота в башне Гей-Люссака, денитрирования нитрозы в Гловеровой башне, питания камер водяным паром или водой и введения в них азотной кислоты. К этим двум отделам весьма часто присоединяется еще и третий — сгущение слабой К. кислоты, но этот последний отдел относится уже собственно к производству купоросного масла (см. Купоросное масло).

Добывание сернистого газа. Материалом для добывания сернистого газа в К. производстве до сороковых годов нынешнего столетия исключительно служила сера (см.), единственные по богатству известные в то время месторождения которой в Сицилии снабжали ею все химические заводы Европы и Америки. Вздорожание серы, сперва вследствие учреждения монополии ее вывоза, а потом вследствие появившегося спроса на нее для уничтожения филлоксеры виноградников, с другой стороны, дешевизна и повсеместное распространение колчеданов, особые выгоды, представляемые медьсодержащими пиритами, дающими ее в качестве побочного продукта при переработке их на серную кислоту, наконец, необходимость устранения вредного влияния сернистого газа, выпускаемого на воздух рудообжигательными печами металлургических заводов, — все это повело к разработке способов утилизации колчеданов и др. сернистых металлов для добывания серной кислоты и постепенному вытеснению ими серы из К. производства. Теперь почти всюду пирит является главным материалом добычи сернистого газа в К. производстве, сера же применяется, и то большею частью малыми заводами, лишь при получении чистой, совершенно свободной от мышьяка [Все известные в промышленности колчеданы, за исключением некоторых уральских и американских, содержат подмесь сернистого мышьяка, который отсюда и попадает в серную кислоту.] и железа серной кислоты. Обыкновенно цена свободной серы от 2 до 5 раз превосходит цену серы, заключающейся в колчеданах; тем не менее, при недостатке колчеданов употребление свободной серы представляет несомненные выгоды вследствие: 1) большей чистоты получающейся серной кислоты; 2) несколько большего выхода ее; 3) меньшего объема камер благодаря меньшей потребности воздуха (см. ниже) и 4) вследствие простоты устройства и обращения с серными печами. Как сера, так и колчедан сжигаются в соответствующих печах, устраиваемых в ближайшем соседстве с камерами и сообщающихся с ними (ныне обыкновенно через посредство Гловеровой башни) при помощи широкой чугунной трубы.

Серные печи. Сера плавится ок. 112° Ц, на воздухе воспламеняется уже при 250° и продолжает гореть, не требуя дальнейшего подогревания. Поэтому устройство серных печей и уход за ними весьма просты. Серные печи представляют два типа: с периодической и непрерывной загрузкой серы. Простейший вид серной печи первого типа представлен на фиг. 1 и 2 таблицы I. Она состоит из кирпичной кладки со сводом. Под печи образуется чугунной плитой а с закраинами. Подъемная дверца служит для забрасывания на под а серы и для выгребки золы. Для регулирования притока воздуха в печь устраивают в самой дверце или непосредственно под нею ряд отверстий, снабженных задвижкой. Через ту же дверцу на под а ставятся с помощью ухвата трехногие чугунные горшки со смесью чилийской селитры и серной кислоты, которые и нагреваются пламенем горящей на поде серы. Воздушный канал d, сообщающийся иногда с дымовой трубой, служит для некоторого охлаждения пода во избежание сильной перегонки серы от его чрезмерного разогревания. Под a, как это видно из фиг. 1, на довольно значительное расстояние не доходит до задней стенки печи, чтобы дать время парам серы полнее сгорать, прежде чем поступить в отводящую трубу с. При каждой свинцовой камере ставится всегда по нескольку печей с одной общей газоотводной трубой. Каждая печь при размерах чугунной плиты в 2,4 м длины и 1,2 м ширины сжигает около 250 кг серы в сутки, которые закладываются через каждые 4 часа порциями около 40 кг. При 4 печах, таким образом, ежечасно происходит задача серы в какой-либо из печей по порядку. Для того чтобы пустить печь в ход, чугунный под ее предварительно разогревается сжиганием на нем стружек настолько, чтобы первая брошенная на него порция серы сама собою воспламенилась; затем уже, при дальнейших закладках, под остается для этого достаточно горячим. Заложив серу, вводят в печь горшок с серно-селитряной смесью [Такой способ питания камер азотной кислотой ввиду многих его неудобств и при наличности Гловеровой башни ныне, впрочем, большей частью не практикуется.] и опускают дверцу, заботясь только о соразмерном притоке воздуха. Наблюдение за печью состоит в регулировании ее температуры и тяги. При нормальном ходе пламя серы должно иметь чистый голубой цвет; буроватый оттенок его указывает на чересчур жаркий ход печи и перегонку серы, и тогда умеряют температуру, усиливая тягу воздуха по каналу d (фиг. 1), иначе, помимо потери серы, которая остается не сгоревшею, последняя, уносясь током газов, может попадать и в серную кислоту. Иногда ввиду предупреждения слишком большого нагрева печи ее потолок, передняя и задняя стенки делаются чугунными. Делают также печи и с двойными железными стенками для пропускания между ними в случае надобности тока воздуха. Неудобство таких печей состоит в неравномерном составе газов, поступающих в камеру: при конце горения данной порции серы на то же количество воздуха в камеру поступает все меньше и меньше сернистого ангидрида, а когда открывают дверцу для новой закладки, то приток воздуха сразу усиливается, сернистого же ангидрида и вовсе в этот момент в камеру не поступает. Неравномерность эта, весьма вредно отзывающаяся на работе камер, отчасти сглаживается при нескольких печах, загружаемых по очереди, но вполне устраняется лишь в более сложных печах с непрерывной загрузкой, которая достигается с помощью постоянного притока расплавленной серы на чугунный под печи, напр. через посредство чугунной воронки, проходящей через отверстие в своде, как это имеет место в печах Бляйра и Гловера. Не останавливаясь на подробностях устройства этих весьма совершенных печей ввиду малого их распространения, переходим к описанию печей колчеданных.

КАМЕРНОЕ ПРОИЗВОДСТВО I.

Фиг. 1 и 2. Серная печь (продольный разрез и внешний вид спереди). 3. Английская печь для крупного колчедана. 4. Английская печь для крупного колчедана. 5 и 6. Колосники английских печей. 7. Ключ для поворачивания колосников английских печей. 8. Разрез через колосники при различных положениях их. 9. Печь Малетра (продольный разрез). 10. Печь Малетра (поперечный разрез через две смежные печи). 11. Общий вид завода серной кислоты. Камеры (1, 2 и 3) сильно укорочены в длину; A — Гей-Люссакова башня; B — Гловерова башня; C — печь Шаффнера с пылеулавливающей камерой; E, D — подъемники, n — холодильник для гловеровой кислоты, в — паропровод. Стрелки показывают направление движения газов. 12. Прикрепление стенок к горизонтальным связям. 13 и 14. Свинцовый шов (разрез и вид сверху). 15. Часть крыши камеры. 16. Часть дна камеры. 17. Схематическое изображение пятикамерной системы. 18. Отверстие в стенке камеры с крышкой.

Колчеданные печи. Серный колчедан, или пирит (см.), представляющий и по своему химическому составу двусернистое железо FeS ₂, встречает при своем применении для добычи сернистого газа уже значительно большие трудности сравнительно с свободной серой. Заключающаяся в нем сера требует для своего сжигания весьма высокой температуры. Во все время горения масса остается в твердом виде, и, следовательно, совершенство процесса окисления при взаимодействии кусков колчедана с воздухом будет зависеть как от величины их поверхности, так и от известной быстроты и удобств, предоставляемых для обмена окружающих их газов. Наконец, в то время как в сере количество золы обыкновенно не превышает 2-4%, в колчедане, даже в лучших сортах, остаток составляет более 70% его первоначального веса и поэтому требует беспрестанного его удаления. Колчеданные печи в настоящее время устраиваются по двум совершенно различным типам, смотря по тому, назначаются ли они для сожигания колчедана в кусках или же для колчеданного порошка. Те и другие работают за счет тепла, развивающегося при горении в них самого колчедана, и не требуют постороннего нагревания, как это имеет место в печах для обжигания цинковой обманки, также нередко и с успехом применяемой в К. производстве. Сперва колчедан сжигался исключительно в форме более или менее крупных кусков в печах, устраивавшихся по образцу шахтенных рудообжигательных, с колосниками или без них. Переход от них к современным печам для крупного колчедана представляет фрейбергская шахтенная печь (R ö stofen). В настоящее время для обжига колчедана в кусках повсеместно распространены английские печи (Pyrites burners), фиг. 3 и 4, табл. I. Размеры этих печей: варьируют от 1,2 до 1,5 м в ширину и от 1,35 до 1,8 м в глубину от передней стенки к задней. Части их выше колосников строятся из огнеупорного кирпича на огнеупорной глине, и вся печь соответственным образом укрепляется с помощью вертикальных железных стоек и сквозных связей с шайбами. Передняя стенка облицовывается чугунной плитой, к которой прикрепляются чугунные же дверцы, подвешиваемые наклонно на петлях, как показано на фиг. 4 а, с и d, или же все ходят в пазах, как е и f (фиг. 3). В первом случае, будучи хорошо пригнаны и налегая собственною тяжестью, они представляют достаточно плотный запор, во втором обмазываются глиной. Колчедан засыпается на колосники через рабочую дверцу а, снабженную клапаном b для наблюдения за ходом печи и отстоящую от колосников на 0,6-0,7 м. Отверстие, которым печь сообщается с вытяжным каналом, помещается в середине или чаще в задней части свода. Дверь d служит для выгребки обожженного колчедана и снабжена отверстиями для притока воздуха; е ведет к колосникам, устройство которых составляет главную особенность английских печей. Они представляют четырехгранные брусья с сечением в 5 см в квадрате и свободно лежат на чугунных подпорках с выемками (фиг. 5 и 6, табл. I). Вращая их с помощью ключа (фиг. 7, табл. I) и приводя в положения, показанные на табл. I, фиг. 8, а, b, c, можно до некоторой степени изменять между ними величину просвета и, таким образом, с чрезвычайной равномерностью спускать по мере надобности в зольник обожженный колчедан, отчасти его раздробляя, что требует известного усилия и попеременного поворачивания брусьев в обе стороны. Обыкновенно несколько печей соединяют в одну батарею с общим вытяжным каналом, располагая их в два ряда, прилегающих друг к другу задней стороной, что дает экономию одной стенки и меньшую потерю тепла. При задаче колчедана соблюдается последовательность в чередовании печей для достижения равномерности состава газов, поступающих в камеры. Пускание в ход описанных печей начинается с их разогревания, для чего просушенную умеренной топкой печь заполняют поверх колосников обожженным колчеданом или просто мелким щебнем до высоты, сантиметров на 8 не доходящей до главной рабочей дверцы, накладывают сверху дрова или уголь и зажигают их, задвинув предварительно заслонку в канале, ведущем в камеры, и оставляя рабочую дверцу отпертой. Когда внутренность печи и верхний слой обожженной руды или камня раскалятся докрасна, вынимают более крупные куски несгоревшего топлива и засыпают в печь слой свежей руды, которая там и воспламеняется. Дав ей хорошо разгореться, запирают затем рабочую дверцу, открывают газам доступ в камеру — и печь пущена. При наблюдении за ее ходом имеется в виду выполнение двух задач: наивозможно полный обжиг руды и пропуск через печь такого количества воздуха, которое было бы достаточно не только для сгорания всей серы колчедана и превращения содержащегося в нем железа в окись, но и для дальнейшего окисления сернистого газа в серную кислоту + еще некоторый умеренный избыток, необходимый для правильного хода камеры (см. ниже). Обе эти задачи идут рука об руку, и выполнение второй из них, контролируемое по анализу идущих в камеру газов (см. ниже), заключает уже в себе и важнейшее условие для выполнения первой. Но, помимо того, совершенство обжига зависит также и от самого колчедан. Чем колчедан чище, т. е. чем он более приближается к составу FeS ₂, тем он легче и полнее отдает свою серу в форме сернистого газа и тем менее серы остается в руде после обжига. Обыкновенные хорошие пириты дают нормально от 3 до 4% серы в остатке [При чистых пиритах, главным образом в виде односернистого железа и основной серно-железной соли.], наиболее чистые около 2 и даже до 0,5%, содержащие медь — до 5 и 6% ; в присутствии же более или менее значительной подмеси цинковой обманки и свинцового блеска, дающих отчасти при обжигании весьма огнепостоянные сернокислые соли цинка и свинца, серы в остатке обыкновенно содержится еще более. Колчедан далее должен быть в не слишком крупных кусках (иначе внутри не успевает обжечься) более или менее равномерной величины, для чего руду разбивают с помощью камнедробильных машин, чаще вручную, и просеивают последовательно через два сита с отверстиями в 7,5 и 1,2 см. Мелочь обжигают чаще всего отдельно (см. ниже), чтобы не засорять промежутков между кусками, так как последнее ведет к недостатку и неравномерности притока воздуха (см. далее). Чем колчедан беднее серой, тем больше его суточная задача и тем большей может быть допущена общая высота его слоя. Последняя при средних рудах обыкновенно бывает около 0,5 м. Суточная задача хорошего колчедана с 48% серы изменяется, смотря по печи, примерно от 150 до 200 кг на 1 кв. м колосниковой поверхности. При более бедной руде это количество может быть значительно увеличено; так, например, при содержании в ней серы около 38-40% на ту же печь в сутки вместо 150 берут до 200 и более кг на 1 кв. м. Все суточное количество закладывается сразу или же делится на каждые 12 час. Выгребку остатков из зольника производят раз в сутки. И та, и другая операция производится по возможности быстро, чтобы не впускать в печь излишней массы воздуха, для чего при загрузке прикрывают отверстия, приводящие воздух под колосники. Вообще, на регулирование притока воздуха, производимое помощью упомянутых отверстий и заслонок в отводящем канале печи, а также в канале, ведущем в дымовую трубу позади всей системы камер, обращается особенное внимание. Тяга урегулирована правильно, если пламя горящего колчедана не отклоняется заметно в сторону вытяжного отверстия и если газы в то же время не выбиваются из скважин печи наружу, а темп. ее передней стенки такова, что непосредственно под рабочей дверцей, где лежит пояс наибольшего жара, рука не может терпеть, а близ колосников станка чуть только теплая. Недостаточный приток воздуха обусловливает слишком горячий ход печи; при значительном избытке его печь, напротив, чересчур охлаждается. И то, и другое обстоятельство не только влечет за собой неполноту обжига руды, но может повести, если не будет своевременно устранено, и к совершенному расстройству работы печи. При горячем ходе вследствие недостаточного избытка воздуха колчедан отчасти разлагается на серу и односернистое железо по ур.: FeS ₂ = FeS + S. Освобождающаяся сера не успевает сгореть и, уносясь в виде паров, оседает в отводящем канале, пылеулавливающей камере и Гловеровой башне, пропадая для производства и загрязняя самую кислоту. Но еще большее зло причиняет образующееся в печи легкоплавкое односернистое железо, которое, сплавляясь, образует шлаки и производит спекание кусков колчедана в большие глыбы, которые сами, благодаря своей массе, не в состоянии как следует обжечься и, спускаясь к колосникам по мере удаления обожженной руды и постепенно на пути увеличиваясь, окончательно затрудняют доступ воздуха в печь. В конце концов горение колчедана прекращается, печь охлаждается и в результате — необходимость совершенной ее разгрузки. Ввиду этого по временам, и особенно перед каждой задачей свежей руды, рабочий щупает внутренность печи ломом, и, если в каком-либо месте глыба образовалась, ее поднимают на поверхность и извлекают через рабочую дверцу, что сопряжено с немалыми трудностями. При холодном ходе печи колчедан спускается в зольник недостаточно обожженным, а поступающие из печи в Гловерову башню газы оказываются бедными сернистым ангидридом. Удовлетворительность обжига в точности определяется анализом обожженной руды, на глаз же можно судить о ней по легкости, пористости, красноватому цвету кусков и по отсутствию внутри их при разбивании их молотком твердого неизмененного ядра. Обилие мелочи, получающейся при разбивании колчедана на куски и при добыче его в рудниках, а также существование рыхлых, легко рассыпающихся в порошок и в то же время богатых серой пиритов вызвало потребность в устройстве печей, специально приспособленных для сожигания колчедана в измельченном виде. Из числа печей этого рода по своей простоте, а потому и дешевизне постройки, легкости управления и полноте обжига, значительно оставляющей за собою даже крупноколчеданные печи, бесспорно первое место занимает плитная, или этажная, печь Малетра и Жюэлля, впервые построенная на заводе Малетра близ Руана в 1 8 67 г. Устройство ее показано на табл. I, фиг. 9 (продольный разрез) и 10 (поперечный разрез через две смежные печи). Для приведения печи в действие ее раскаляют с помощью огня, разводимого в топке b, причем отверстие канала, ведущего в камеры, прикрывается, а продукты горения топлива выпускаются через открытую верхнюю рабочую дверцу H. Когда печь приняла надлежащую температуру, огонь из топки выгребается, самая топка замуравливается и через рабочие дверцы h и i на три верхние плиты с, д, е накладывается слой измельченной руды. Лишь только она воспламенилась, открывают газам доступ в камеры, а рабочие дверцы при этом, разумеется, запирают. Каждый этаж печи, имеющий в длину 2,4 м и в ширину 1,5 м, состоит из 8 огнеупорных глиняных плит, расположенных в 2 ряда и опирающихся внешними краями на боковые стенки печи, а внутренними — на глиняные подставки ss. Воздух поступает в печь снизу через l (фиг. 10) и, проходя последовательно по всем этажам по направлению, показанному на фиг. 9 стрелками, через отверстие т проникает в пылеулавливающую камеру n, a оттуда через о в канал, ведущий в свинцовые камеры. В случае надобности, при слишком большом жаре, для охлаждения печи воздух припускают и через рабочие дверцы. Вообще проток воздуха регулируется таким образом, чтобы при шестиэтажной печи плиты второго сверху этажа находились в состоянии светло-красного каления, свечение плит второго снизу было едва заметно (и то в темноте), а самый нижний был бы вполне темен. При излишней тяге жар чересчур концентрируется вверху, а нижние этажи охлаждаются, при недостатке ее поднимается температура всей печи. В том и другом случае происходит спекание руды и вследствие того недостаточный ее обжиг. Каждые 4 или 5 час. производится с помощью длинных железных гребков, просовываемых через рабочие дверцы h и k, перегребание вручную руды с этажа на этаж и задача свежей на верхний этаж с. Окончательно обожженная руда, лежащая на поде t, сталкивается через колодезь и в зольник v, разгружающийся только один раз в сутки. На каждый кв. метр поверхности плит считается от 32 до 37 кг руды, что в среднем составит при батарее из 4 печей и 6 задачах в сутки в каждой около 3000 кг суточного обжига. При этом количество серы в остатках обыкновенно не превышает 1%, а нередко спускается и до 0,5%. Столь благоприятные условия работы с печами Малетра делают выгодным пускать для К. производства весь колчедан, особенно если он не слишком тверд и содержит не менее 38-40% серы [Для небогатых серой колчеданов печь Малетра менее пригодна], исключительно в молотом виде, что многими заводами и практикуется в действительности. В Германии печь Малетра подверглась некоторым существенным улучшениям. Так, в печи, построенной Шаффнером, этажи делаются из одного ряда шамотовых плит шириною во всю ширину печи, чем устраняются подставки ss (фиг. 10), до известной степени затрудняющие перегребку руды; колчедан засыпается сверху через воронку, запирающуюся помощью чугунного кольцеобразного клапана и рычага; рабочие дверцы меньшего размера и, соответствуя числу этажей, помещаются против каждого из них на обеих противоположных стенках печи. Последнее приспособление, также облегчающее перегребку вместе с засыпкой руды сверху, сокращает время, в течение которого дверцы остаются открытыми, и тем уменьшает опасность впуска в печь излишнего количества воздуха. Необходимость сравнительно частого открывания дверец и довольно значительная ручная работа составляют единственные недостатки печей типа Малетра. В последнее время делаются попытки к устранению этих недостатков, и в данном отношении заслуживает упоминания механическая печь, предложенная в 1878 г. Спенсом (Spence) в Америке. Она представляет четырехэтажную плитную печь, подобную печи Малетра, с засыпкой мелкого колчедана сверху и снабженную всего только одной дверцей, именно для выгребки обожженной руды. Перемешивание, разравнивание и передвижение руды во время обжига по этажам происходит в ней с помощью движущихся вдоль этажей взад и вперед грабель, стержни которых проходят наружу сквозь отверстия в передней стенке печи и своими внешними концами прикрепляются к одной общей раме, приводимой в движение паровой машиной. На практике (на заводе в Балтиморе) печь дала вполне удовлетворительные результаты: хороший обжиг (2% серы в остатке), большую производительность (до 2850 кг обжигаемой руды в сутки), мало пыли и, по-видимому, способность выдерживать продолжительную службу. При употреблении колчеданов, особенно в измельченном виде, газообразные продукты горения вместе с избытком воздуха поступают по общему для нескольких печей каналу в пылеулавливающую камеру, выстроенную из кирпича и представляющую расширенное продолжение канала. С целью удлинения пути газов в ней ставят поперечные перегородки, поочередно не доходящие до ее противоположных стенок. В пылеулавливающей камере осаждаются мелкие частицы колчедана, уносимые током газов, а также большая часть серы, иногда перегоняющейся при неправильной работе печи (см. выше), и мышьяковистой кислоты, образующейся на счет почти всегдашней примеси к колчеданам сернистого мышьяка. Из пылеулавливающей камеры газы идут обыкновенно по широкой (диам. 0,6 м и более, смотря по числу печей) чугунной трубе в нижнюю часть Гловеровой башни, где тепло их утилизируется частью для денитрирования нитрозы, частью же для сгущения К. кислоты. Если камеры работают без Гловеровой башни (что ныне бывает реже), то теплом газов пользуются для сгущения К. кислоты в свинцовых ваннах, как это показано на фиг. 9 и 10 при v.

Состав печных газов, поступающих в Гловерову башню, находится в зависимости от количества воздуха, приводимого в печи; количество же воздуха определяется родом материала, служащего для получения сернистого ангидрида. Так, на то же количество сжигаемой серы при колчедане и обманке оно будет больше, чем при свободной сере, ибо в первом случае часть кислорода воздуха расходуется еще на окисление металла, связанного с серой. Но этого мало. Как выше было уже упомянуто, в печь вводится в виде воздуха и тот кислород, который нужен для дальнейшего окисления сернистого ангидрида, притом с некоторым избытком. Этот избыток должен быть тем больше, чем менее печные газы содержат сернист. ангидрида, т. е. опять же в том случае, когда сжигаются колчедан или обманка. На практике (по Шварценбергу) избыток воздуха рассчитывается так, чтобы удаляющиеся из камерной системы газы по совершении всех реакций окисления содержали кислорода 5% по объему при сжигании серы и 6,4% при сжигании колчедана и обманки. Для примера приводим расчет количества воздуха и состава печных газов при колчедане, принимая состав последнего отвечающим формуле F eS₂. Сжигание колчедана происходит по уравнению: 2FeS ₂ + 11O = Fe₂O + 4SO₂, и затем окисление 4SO ₂ по уравнению: 4SO ₂ +2О ₂=4SO₃. Поэтому 240 вес. част. колчедана требуют всего 240 вес. част. кислорода, которые отвечают 128 вес. част. заключающейся в 2FeS ₂ серы. Рассчитывая это количество на 1000 вес. част., или на 1 кг, серы, получим 1875 гр. кислорода, из которых дoйдeт: для Fe ₂O₃ — 375 гр. для SO ₂ — 1000 гр. и для SO ₃ остальные 500 гр. По объему при 0° и 760 мм, считая вес 1 литра кислорода при тех же условиях равным 1,4298 гр., эти количества вместе составят: 262,3 + 699,4 + 349,7 = 1311,4 литра кислорода. Так как в 100 об. воздуха на 21 об. кислорода приходится 79 об. азота, то написанному выше объему кислорода будут отвечать 4933,3 литра азота. Таким образом, для превращения 1 кг серы, взятой в форме пирита, в серную кислоту согласно уравнению требуется 1311,4 + 4933,3 = 6244,7 литра сухого воздуха при 0° и 760 мм. Для определения объема упомянутого выше избытка воздуха, отвечающего 6,4% содержания кислорода в исходящих газах, примем (и это будет весьма близко к действительности), что исходящие газы по совершении всех реакций в камерах и освобождении от окислов азота состоят лишь из азота и кислорода, и обозначим неизвестный объем последнего через х литров, которому соответствует объем a = (100x)/21 литр. воздуха. Тогда объем исходящих газов выразится через 4933,3 + a, а потому имеем уравнение: х =^6,4/₁₀₀[4933,3+(100x /21)], решая которое относительно x, получим объем избыточного кислорода = 454,1 литр. Отвечающий ему объем азота будет = 1708,4 литр., а воздуха 454,1 + 1708,4 = 2162,5 литр. Слеовательно, весь объем сухого воздуха при 0° и 760 мм, который должно ввести в печь для сжигания 1 кг серы в форме пирита, = 6244,7 + 2162,5 = 8407,2 литр. Так как при превращении кислорода в сернистый газ объемные отношения не изменяются [Т. е. объем сернистого газа равен объему содержащегося в нем кислорода при том же давлении и той же температуре], то объем газовой смеси, направляющейся из печи в камеры, будет менее против объема вступившего воздуха лишь на то количество кислорода, которое свяжется железом пирита, и составит, след., 8407,2 — 262,3 = 8144,9 литр. Подобный предыдущему расчет для 1 клгр. серы цинковой обманки, сгорающей по уравнению ZnS + О ₃ = ZnO + SO₂, дает объем воздуха = 8960,7 литр. и объем печных газов = 8611,8 литр. Сера, сгорающая по ур.: S + О ₂ = SO₂, требует наименьшего объема воздуха и дает равный ему объем печных газов в 6199 литр. На основании вышеприведенного объемный процентный состав газов колчеданных печей рассчитывается так: