冶金工程专业设计年产5万吨锌冶炼沸腾焙烧炉设计4.doc

锌精矿硫酸化沸腾炉焙烧?设计说明书指导老师：姓 名：学 号：班 级：完成日期：江西理工大学 建筑与资源系二0一三年十二月目 录第一章 沸腾焙烧设计概述 1 原始资料 1 设计原那么和指导思想 1 课程设计说明书内容 1 绘制图纸 1第二章 沸腾焙烧 2 沸腾焙烧工艺 2 沸腾焙烧设备 2 沸腾焙烧特点 3第三章 沸腾焙烧冶金计算 4 沸腾焙烧冶金计算内容 4 锌精矿物相组成计算 4 烟尘产出率及其化学和物相组成计算 5 焙砂产出率及其化学与物相组成计算 7 焙烧要求的空气量及产出烟气量与组成的计算 8 焙烧炉排出烟量和组成 9 热平衡计算 11 热收入 11 热支出 13第四章 沸腾焙烧主要设备选择计算 15 床面积 15 前室面积 15 流态化床断面尺寸 15 沸腾层高度 16 炉膛面积和直径 16 炉膛高度 16 炉膛空间体积V确实定 17 气体分布板及风帽 17 气体分布板孔眼率 17 确定炉底上风帽孔眼的总数目： 17 风帽 17 沸腾冷却层面积 17 水套中循环水的消耗量 17 风箱容积 18 加料管面积 18 排烟口面积 18第五章 沸腾炉经济技术指标 19参考资料 20第一章 沸腾焙烧设计概述1.1 原始资料锌精矿的化学成分〔%，质量百分数〕化学成分ZnFeCdCuPbSSiO2CaoMgo其他wB(%)44.63.21.2 设计原那么和指导思想对设计的总要求是技术先进;工艺上可行;经济上合理，所以,设计应遵循的原那么和指导思想为：1、遵守国家法律、法规，执行行业设计有关标准、标准和规定，严格把关，精心设计；2、设计中对主要工艺流程进行多方案比拟，以确定最正确方案；3、设计中应充分采用各项国内外成熟技术，因某种原因暂时不上的新技术要预留充分的可能性。

所采用的新工艺、新设备、新材料必须遵循经过工业性试验或通过技术鉴定的原那么；4、要按照国家有关劳动平安工业卫生及消防的标准及行业设计规定进行设计；5、在学习、总结国内外有关厂家的生产经验的根底上，移动试用可行的先进技术；6、设计中应充分考虑节约能源、节约用地，实行自愿的综合利用，改善劳动条件以及保护生态环境1.3 课程设计说明书内容a) 沸腾焙烧炉专题概述；b) 沸腾焙烧；c) 沸腾焙烧热平衡计算；d) 主要设备〔沸腾炉和鼓风炉〕设计计算；e) 沸腾炉主要经济技术指标；1.4 绘制图纸 沸腾焙烧结构总图〔要求纵剖面和至少一个横剖面〕；1.5 设计时间 2021年12月30至2021年1月3号第二章 沸腾焙烧2.1 沸腾焙烧工艺金属锌的生产，无论是用火法还是湿法，90%以上都是以硫化锌精矿为原料硫化锌不能被廉价的、最容易获得的碳质复原剂复原，也不容易被廉价的，并且在浸出—电积湿法炼锌生产流程中可以再生的硫酸稀溶液〔废电解液〕所浸出，因此对硫化锌精矿氧化焙烧使之转变成氧化锌是很有必要的焙烧就是通常采用的完成化合物形态转变的化学过程，是冶炼前对矿石或精矿进行预处理的一种高温作业。

硫化物的焙烧过程是一个发生气固反响的过程，将大量的空气〔或富氧空气〕通入硫化矿物料层，在高温下发生反响，氧与硫化物中的硫化合产生气体SO2，有价金属那么变成为氧化物或硫酸盐同时去掉砷、锑等杂质，硫生成二氧化硫进入烟气，作为制硫酸的原料焙烧过程得到的固体产物就被称为焙砂或焙烧矿焙烧过程是复杂的，生成的产物不尽一致，可能有多种化合物并存一般来说，硫化物的氧化反响主要有：1） 硫化物氧化生成硫酸盐 MeS + 2 O2 = MeSO42） 硫化物氧化生成氧化物 MeS + 1.5 O2 = MeO + SO23〕金属硫化物直接氧化生成金属 MeS + 2 O2 = MeO + SO24） 硫酸盐离解MeSO4 = MeO + SO3 SO3 = SO2 + 0.5 O2此外，在硫化锌精矿中，通常还有多种化合价的金属硫化物，其高价硫化物的离解压一般都比拟高，故极不稳定，焙烧时高价态硫化物离解成低价态的硫化物，然后再继续进行其焙烧氧化反响过程在焙烧过程中，精矿中某种金属硫化物和它的硫酸盐在焙烧条件下都是不稳定的化合物时，也可能相互反响，如： FeS + 3FeSO4 = 4FeO + 4SO2由上述各种反响可知，锌精矿中各种金属硫化物焙烧的主要产物是MeO、MeSO4以及SO2 、SO3 和O2。

此外还可能有MeO·Fe2O3，MeO·SiO2等2.2 沸腾焙烧设备沸腾焙烧炉炉体〔以下图〕为钢壳内衬保温砖再衬耐火砖构成为防止冷凝酸腐蚀，钢壳外面有保温层炉子的最下部是风室，设有空气进口管，其上是空气分布板空气分布板上是耐火混凝土炉床，埋设有许多侧面开小孔的风帽炉膛中部为向上扩大的圆锥体，上部焙烧空间的截面积比沸腾层的截面积大，以减少固体粒子吹出沸腾层中装有的冷却管，炉体还设有加料口、矿渣溢流口、炉气出口、二次空气进口、点火口等接管炉顶有防爆孔   操作指标和条件主要有焙烧强度、沸腾层高度、沸腾层温度、炉气成分等① 焙烧强度  习惯上以单位沸腾层截面积一日处理含硫35％矿石的吨数计算焙烧强度与沸腾层操作气速成正比气速是沸腾层中固体粒子大小的函数，一般在 1～3m/s范围内一般浮选矿的焙烧强度为15～20t/()；对于通过3×3mm的筛孔的破碎块矿，焙烧强度为30t/()② 沸腾层高度  即炉内排渣溢流堰离风帽的高度，一般为0.9～1.5m③ 沸腾层温度  随硫化矿物、焙烧方法等不同而异例如:锌精矿氧化焙烧为1070～1100℃,而硫酸化焙烧为900～930℃；硫铁矿的氧化焙烧温度为850～950℃。

④ 炉气成分  硫铁矿氧化焙烧时，炉气中二氧化硫13％～13.5％，三氧化硫≤0.1％硫酸化焙烧,空气过剩系数大，故炉气中二氧化硫浓度低而三氧化硫含量增加2.3 沸腾焙烧特点   ①焙烧强度高；②矿渣残硫低；③可以焙烧低品位矿；④炉气中二氧化硫浓度高、三氧化硫含量少；⑤可以较多地回收热能产生中压蒸汽，焙烧过程产生的蒸汽通常有35％～45％是通过沸腾层中的冷却管获得；⑥炉床温度均匀；⑦结构简单，无转动部件，且投资省，维修费用少；⑧操作人员少，自动化程度高，操作费用低；⑨开车迅速而方便，停车引起的空气污染少但沸腾炉炉气带矿尘较多，空气鼓风机动力消耗较大第三章 沸腾焙烧冶金计算3.1 沸腾焙烧冶金计算内容 锌精矿沸腾焙烧，烟尘和焙沙产出率计算、焙烧需要空气量和烟气量计算、物料平衡和热平衡计算；3.2 锌精矿物相组成计算原始数据：锌精矿的化学成分〔%，质量百分数〕化学成分ZnFeCdCuPbSSiO2CaoMgo其他wB(%)44.63.2根据精矿的物相组成分析，精矿中各元素呈以下化合物形态Zn、Cd、Pb、Cu、Fe分别呈ZnS、CdS、PbS、、 ；脉石中的Ca、Mg、Si分别呈、、形态存在。

以100锌精矿〔干量〕进行计算1.ZnS量 ： 其中Zn：44.622.CdS量：3.PbS量：4.量：5. 和量：除去中Fe的含量，余下的Fe为，除去ZnS、CdS、PbS、中S的含量，余下的S量为此S量全局部布在和中，设中Fe为x，S量为y，那么 解得：=5.11，= 即中：Fe=5.11、S=、=19-5.11=5.583-=3.65 ：6. 量： 47. 量： 表3-1 混合精矿物相组成，组成ZnCdPbCuFeSCaOMgOSiO2其他共计ZnS44.6　　　　2　　　　　66.42CdS　　　　　　　　　PbS　　　　　　　　　CuFeS2　　　　　　　　FeS2　　　　5.11　　　　　1Fe7S8　　　　5.583.65　　　　　CaCO3　　　　　　　4　　8MgCO3　　　　　　　　　SiO2　　　　　　　　　　其他　　　　　　　　　　1.631.63共计44.63271.631003.3 烟尘产出率及其化学和物相组成计算 焙烧矿产出率一般为锌精矿的88%，烟尘产出率取50%，那么烟尘量为：44公斤镉60%进入烟尘，锌48%进入烟尘，其它组分在烟尘中的分配率假定为50%，空气过剩系数 1.25。

烟尘产出率及烟尘物相组成计算：Zn Cd Pb Cu Fe CaO MgO 其他 按生产实践，烟尘中残硫以硫酸盐形态S〔so4〕为2.14%，以硫化物形态S〔s〕为1.73%PbO与SiO2结合成PbO·SiO2,余下SiO2为游离形态，其他金属为氧化物形态存在各组分化合物进入烟尘的数量为：S〔s〕量 100·· S〔so4 〕量 100··1.ZnS量：2.量：3．量：烟尘中Fe先生成，其量为：，有与ZnO结合成，其量为：量为4余下的413 74.ZnO量：Zn=21.408-〔1.555+1.925+58 ZnO O 20.982584kg5.CdO量：6.CuO量：7.量：PbO， 与PbO结合的量： 剩余的2组成ZnCdCuPbFeSSSSO4CaOMgOSiO2O其他共计表3-2烟尘产出率及其化学和物相组成，ZnS1.555 　　　　0.761 　　　　　　2.316 ZnSO41.925 　　　　　0.942 　　　1.884 　4.751 ZnO58 　　　　　　　　　4.121 　79 ZnO˙Fe2O31.070 　　　1. 84　　　　　1.040 　 Fe2O3　　　　7 　　　　　1.560 　 CdO　0.114 　　　　　　　　0.016 。