Колчеданы – это название группы минералов, которые представляют собой соединения металлов из группы олова, никеля, железа, кобальта, платины. Соединения могут быть как сернистые и мышьяковистые, так и сурьмянистые или селенистые.
Обжиг колчедана предполагает, что исходное сырье имеет светлый цвет, металлический блеск, твердость от 3 до 7. Железный или серный колчедан (формула FeS2), он же пирит, представляет собой ценное техническое сырье, из которого получают сернистый газ (производство в камерах). По внешнему виду минерал представляет массу мелких кристаллов правильной формы желтовато-серого цвета с твердостью 6-6,5. Состав чистого колчедана включает в себя около 47 процентов железа и около 53 процентов серы.
Обжиг колчедана сопровождается прохождением ряда химических реакций, из которых первая дает разложение минерала на сульфид железа и серу в парообразном состоянии (при температуре около 500 С). Потом пары серы сгорают, давая двуокись серы, а сульфид железа дает окись или закись-окись. Причем сульфид выгорает не полностью, образуя «огарок», в который может входить фаялит и другие вещества, в зависимости от примесей в исходном сырье.
Обжиг колчедана может давать в газовой фазе некоторое количество SO3, примешанное к SO2. Это вещество воздействует на аппаратуру коррозионным образом, поэтому для уменьшения SO3 температура газа на выходе из печного оборудования должна быть около 850С, а потом быстро снижаться до 400С.
Обжиг серного колчедана практикуется во многих странах, т.к. этот элемент принадлежит к числу широко распространенных. В России этот минерал добывают на Сойменской даче, Калитвинском месторождении, около Кушвы, на Богословских заводах, на Кавказе, в Рязанской и Смоленской областях, и в других местах. За рубежом особенно славятся испанские месторождения (особенно Агуас Тенидас, где материал не содержит меди, но имеет повышенное содержание серы), кроме того, эксплуатируются разработки в США, Франции, Норвегии, Швеции. К серному колчедану в природе часто примешаны мышьяковистые разновидности этого вещества, что дает очень вредную примесь при производстве в камерах. Поэтому производители стараются использовать чистое сырье. Например, российские заводы в Санкт-Петербурге работают на шведском колчедане.
Обжиг железного колчедана (равно как и серного) производится в печах, куда сырье подается через шнек или форсунку. Далее оно смешивается с массой твердого материала, который уже есть в агрегате (в кипящем слое на решетке, под которую снизу подается воздух), после чего происходят химические реакции, дающие газ (отводится) и огарок (ссыпается частично по специальным трубам). Также от печи отводится излишнее тепло с помощью водяных охлаждающих элементов.
Обжиг колчедана будет успешным, если поверхность соприкосновения сырья с воздухом будет достаточно большой. Поэтому минерал часто перерабатывают в пылевидном состоянии (в соответствующих печах), когда размер частиц настолько мал, что кислород свободно проникает вовнутрь массы вещества. Кроме того, важен температурный режим, т.к. минералы этого класса часто спекаются при температурах выше 900 С. Для решения этой проблемы также используется переработка в виде пылевоздушной смеси, которая позволяет сжигать исходные материалы при температурах до 1000 С, что повышает эффективность производства.
