To recover both elemental sulfur from pyrite and the heat generated from the roasting of pyrite and pyrrhotite, annular type fluidized bed was employed as a reactor, in which two main reactions occurred simultaneously.
One was the oxidation of ferrous sulfide and the other was reaction of ferrous sulfide with sulfur dioxide produced from the previous reaction.
Annular section was made of 4-inch and 2-inch stainless steel pipe. Used reactants were pyrite (domestic production) and air.
The effects of particle size, reaction temperature, reaction time and superficial gas velocity on the reaction conversion were observed.
In order to explain the reaction mechanisms and fluidized bed characteristics, shrinking core model and Kunii-Yagi's model were applied in the present system respectively.
국내산 황철광으로부터 황을 회수하기 위하여 annular 형태의 유동층을 사용하여 황철광의 산화 반응과 $SO_2$ 와의 반응을 안쪽 유동층과 바깥쪽 유동층에서 동시에 진행시켰다.
이는 산화 반응에서 발생하는 열을 $SO_2$ 와의 반응에 이용할 수 있다는 장점이 있다.
실험 변수로는 황철광 입자의 크기, 반응 온도, 반응 시간 그리고 유속 등이 다루어졌으며, 반응 mechanism 과 유동층 반응기의 특성을 설명하기 위하여 Shrinking Core Model 과 Yagi-Kunni Model 을 도입 하였으며, 황 회수의 최적 조건을 결정하였다.
본 실험의 결과를 기초로 하여 일산 190톤의 황을 생산할 수 있는 공장 규모로 scale up 을 하였다.
실험 결과 최적 반응 온도는 880 900℃, 반응 시간은 60분 정도였으며, 16% excess 의 유속 범위가 최적으로 나타났고, 황의 회수율은 최적 반응 조건에서 62%정도이고, 발생한 열의 이용율은 70% 정도이다.
