zsx課程設(shè)計(jì)-5萬(wàn)噸

1、鋅精礦硫酸化沸騰焙燒爐設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)指導(dǎo)教師 ：萬(wàn)林生 姓 名 ：鄭圣鑫 班級(jí)學(xué)號(hào) ：冶金114班33號(hào) 專(zhuān) 業(yè) ： 冶金工程 完成日期 ：自2014年12月22號(hào)至2015年1月4號(hào) 江西理工大學(xué) 冶金與化工工程學(xué)院二一四年十二月 目錄第一章沸騰焙燒設(shè)計(jì)概述11.1原始資料11.2設(shè)計(jì)原則和指導(dǎo)思想11.3課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)內(nèi)容11.4繪制圖紙1第二章沸騰焙燒22.1沸騰焙燒爐的應(yīng)用和發(fā)展22.2沸騰焙燒爐爐型概述22.3鋅精礦硫化沸騰焙燒工藝及主要設(shè)備的選擇22.3.1 鋅精礦硫化沸騰焙燒原理22.3.2鋅精礦硫化沸騰焙燒爐爐型選擇32.3.3氣體分布板及風(fēng)箱52.3.4流態(tài)化床層排熱裝置52.3

2、.5排料口52.3.6煙氣出口6第三章沸騰焙燒冶金計(jì)算73.1 鋅精礦物相組成計(jì)算73.2煙塵產(chǎn)出率及其化學(xué)和物相組成計(jì)算53.3焙砂產(chǎn)出率及其化學(xué)與物相組成計(jì)算103.4焙燒要求的空氣量及產(chǎn)出煙氣量與組成的計(jì)算113.5熱平衡計(jì)算13（一）熱收入13（二）熱支出16第四章沸騰焙燒主要設(shè)備選擇計(jì)算194.1床面積194.2前室面積194.3流態(tài)化床斷面尺寸194.4沸騰層高度204.5爐膛面積和直徑204.6爐膛有效高度204.7爐膛空間體積的確定214.8氣體分布板及風(fēng)帽224.9沸騰冷卻層面積224.10水套中循環(huán)水的消耗量234.11風(fēng)箱容積234.12加料管面積234.13排煙口面積2

3、3第五章沸騰爐經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)25參考資料2626 第一章 沸騰焙燒設(shè)計(jì)概述1.1 原始資料(D組) 鋅精礦的化學(xué)成分（%，質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）化學(xué)成分ZnFeCdCuPbSSiO2CaOMgO其他wB(%)44.5710.920.190.321.8032.004.961.840.123.281.2 設(shè)計(jì)原則和指導(dǎo)思想對(duì)設(shè)計(jì)的總要求是技術(shù)先進(jìn)、工藝上可行、經(jīng)濟(jì)上合理，所以,設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則和指導(dǎo)思想為：1、遵守國(guó)家法律、法規(guī)，執(zhí)行行業(yè)設(shè)計(jì)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和規(guī)定，嚴(yán)格把關(guān)，精心設(shè)計(jì)；2、設(shè)計(jì)中對(duì)主要工藝流程進(jìn)行多方案比較，以確定最佳方案；3、設(shè)計(jì)中應(yīng)充分采用各項(xiàng)國(guó)內(nèi)外成熟技術(shù)，因某種原因暫時(shí)不上的新技術(shù)要預(yù)留

4、充分的可能性。所采用的新工藝、新設(shè)備、新材料必須遵循經(jīng)過(guò)工業(yè)性試驗(yàn)或通過(guò)技術(shù)鑒定的原則；4、要按照國(guó)家有關(guān)勞動(dòng)安全工業(yè)衛(wèi)生及消防的標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)；5、在學(xué)習(xí)、總結(jié)國(guó)內(nèi)外有關(guān)廠家的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，移動(dòng)試用可行的先進(jìn)技術(shù)；6、設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮節(jié)約能源、節(jié)約用地，實(shí)行自愿的綜合利用，改善勞動(dòng)條件以及保護(hù)生態(tài)環(huán)境。1.3 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)內(nèi)容a) 沸騰焙燒爐專(zhuān)題概述；b) 沸騰焙燒；c) 沸騰焙燒熱平衡計(jì)算；d) 主要設(shè)備（沸騰爐和鼓風(fēng)爐）設(shè)計(jì)計(jì)算；e) 沸騰爐主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)；1.4 繪制圖紙1) 沸騰焙燒結(jié)構(gòu)總圖（要求縱剖面和至少一個(gè)橫剖面）；2) 氣體分布板部分圖第二章 沸騰焙燒2.

5、1沸騰焙燒爐的應(yīng)用和發(fā)展沸騰焙燒爐是利用流態(tài)化技術(shù)的熱工設(shè)備。它具有氣-固間熱質(zhì)交換速度快、層內(nèi)溫度均勻、產(chǎn)品質(zhì)最好；沸騰層與冷卻(或加熱)器壁間的傳熱系數(shù)大、生產(chǎn)率高、操作簡(jiǎn)單、便于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)連續(xù)化和自動(dòng)化等一系列優(yōu)點(diǎn)，因此得到廣泛應(yīng)用。鋅精礦、銅精礦的氧化焙燒和硫酸化焙燒，含鈷硫鐵精礦的硫酸化焙燒，錫精礦的氧化焙燒，高鈦渣的氯化焙燒，汞礦石焙燒，以及氧化銅礦離析過(guò)程中的礦石加熱等都已經(jīng)使用沸騰爐。此外，鉛精礦、鉛銻精礦的氧化焙燒，含鎳、鈷紅土礦的加熱和還原過(guò)程也利用沸騰爐成功地進(jìn)行了工業(yè)性試驗(yàn)或小規(guī)模生產(chǎn)。在國(guó)外，沸騰爐還用于輝鉬礦、富鎳冰銅的氧化焙燒。 沸騰爐的缺點(diǎn)是煙塵率高，熱利用率低。

6、目前，沸騰爐正向大型化、富氧鼓風(fēng)、擴(kuò)大爐膛空間、制粒焙燒、余熱利用和自動(dòng)控制等方面發(fā)展。2.2沸騰爐爐型概述1床型 沸騰床有柱形床和錐形床兩種。對(duì)于浮選精礦一般采用柱形床。對(duì)于寬篩分物料，以及在反應(yīng)過(guò)程中氣體體積增大很多或顆粒逐漸變細(xì)的物料，可采用上大下小的錐形床。沸騰床斷面形狀可為圓形或矩形(或橢圓形)。圓形斷面的爐子，爐體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較大，材料較省，散熱較小，空氣分布較均勻，因此得到廣泛采用。當(dāng)爐床面積較小而又要求物料進(jìn)出口間有較大距離的時(shí)候可采用矩形成橢圓形斷面。2爐膛形狀 有擴(kuò)大形和直簡(jiǎn)形兩種。為提高操作氣流速度、減少煙塵率和延長(zhǎng)煙塵在爐膛內(nèi)的停留時(shí)間以保證煙塵質(zhì)量，目前多采用擴(kuò)大形爐膛。

7、另外，還有單層床和多層床之分，對(duì)吸熱過(guò)程或需要較長(zhǎng)時(shí)間的反應(yīng)過(guò)程，為提高熱和流化介質(zhì)中有用成分的利用率，宜采用多層沸騰爐。2.3鋅精礦硫化沸騰焙燒工藝及主要設(shè)備的選擇2.3.1鋅精礦硫化沸騰焙燒原理金屬鋅的生產(chǎn)，無(wú)論是用火法還是濕法，90%以上都是以硫化鋅精礦為原料。硫化鋅不能被廉價(jià)的、最容易獲得的碳質(zhì)還原劑還原，也不容易被廉價(jià)的，并且在浸出電積濕法煉鋅生產(chǎn)流程中可以再生的硫酸稀溶液（廢電解液）所浸出，因此對(duì)硫化鋅精礦氧化焙燒使之轉(zhuǎn)變成氧化鋅是很有必要的。焙燒就是通常采用的完成化合物形態(tài)轉(zhuǎn)變的化學(xué)過(guò)程，是冶煉前對(duì)礦石或精礦進(jìn)行預(yù)處理的一種高溫作業(yè)。硫化物的焙燒過(guò)程是一個(gè)發(fā)生氣固反應(yīng)的過(guò)程，將大

8、量的空氣（或富氧空氣）通入硫化礦物料層，在高溫下發(fā)生反應(yīng)，氧與硫化物中的硫化合產(chǎn)生氣體SO2，有價(jià)金屬則變成為氧化物或硫酸鹽。同時(shí)去掉砷、銻等雜質(zhì)，硫生成二氧化硫進(jìn)入煙氣，作為制硫酸的原料。焙燒過(guò)程得到的固體產(chǎn)物就被稱(chēng)為焙砂或焙燒礦。焙燒過(guò)程是復(fù)雜的，生成的產(chǎn)物不盡一致，可能有多種化合物并存。一般來(lái)說(shuō)，硫化物的氧化反應(yīng)主要有：1） 硫化物氧化生成硫酸鹽： MeS + 2 O2 = MeSO42） 硫化物氧化生成氧化物： MeS + 1.5 O2 = MeO + SO23）金屬硫化物直接氧化生成金屬：MeS + 2 O2 = Me + SO24） 硫酸鹽離解：MeSO4 = MeO + SO3

9、； SO3 = SO2 + 0.5 O2此外，在硫化鋅精礦中，通常還有多種化合價(jià)的金屬硫化物，其高價(jià)硫化物的離解壓一般都比較高，故極不穩(wěn)定，焙燒時(shí)高價(jià)態(tài)硫化物離解成低價(jià)態(tài)的硫化物，然后再繼續(xù)進(jìn)行其焙燒氧化反應(yīng)過(guò)程。在焙燒過(guò)程中，精礦中某種金屬硫化物和它的硫酸鹽在焙燒條件下都是不穩(wěn)定的化合物時(shí)，也可能相互反應(yīng)，如： FeS + 3FeSO4 = 4FeO + 4SO2由上述各種反應(yīng)可知，鋅精礦中各種金屬硫化物焙燒的主要產(chǎn)物是ZnO、ZnO4以及SO2 、SO3 和O2。此外還可能有ZnO·Fe2O3，ZnO·SiO2等。2.3.2鋅精礦硫酸化沸騰焙燒爐爐型選擇鋅精礦沸騰焙燒工

10、藝流程要根據(jù)具體條件和要求而定，焙燒性質(zhì)、原料、地理位置等因素不同其選擇的工藝流程也不盡相同。一般可分為爐料準(zhǔn)備及加料系統(tǒng)、爐本體系統(tǒng)、煙氣及收塵系統(tǒng)和排料系統(tǒng)四個(gè)部分。爐料準(zhǔn)備及加料系統(tǒng)主要為沸騰焙燒爐提供合格的爐料，以保證焙燒爐的穩(wěn)定性和連續(xù)性。加料方式分為干式和濕式兩種。由于濕式加料缺點(diǎn)較多，國(guó)內(nèi)多采用干式加料。干式加料常采用圓筒干燥窯，圓筒干燥窯是一種最簡(jiǎn)單的機(jī)械干燥設(shè)備，窯身由鋼板做成，窯內(nèi)襯為耐火磚。焙燒爐是焙燒的主體設(shè)備，按床面積形狀可分為圓形（或橢圓形）和矩形。矩形很少采用。圓形斷面的爐子，爐體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較大，材料較省，散熱較小，空氣分布較均勻因此得到廣泛采用。工業(yè)生產(chǎn)常用的鋅精

11、礦沸騰焙燒爐有道爾式沸騰爐和魯奇式沸騰爐兩類(lèi)。圖2-1工藝流程圖魯奇式沸騰爐上部結(jié)構(gòu)采用擴(kuò)大段，造成煙氣流速減慢和煙塵率降低，延長(zhǎng)了煙氣的停留時(shí)間，煙氣中的煙塵得到充分的焙燒，從而使煙塵中的含硫量達(dá)到要求，煙塵質(zhì)量得到保證，焙砂質(zhì)量較高、生產(chǎn)率高、熱能回收好。低的煙塵率相應(yīng)提高了焙砂部分的產(chǎn)出率，減小了收塵系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，本設(shè)計(jì)采用魯奇式沸騰焙燒爐。其工藝流程如圖2-2所示。煙氣從焙燒爐排出時(shí)，溫度一般在11231353K之間，須冷卻到適當(dāng)溫度以便收塵。常見(jiàn)的煙氣冷卻方式分直接冷卻和間接冷卻兩類(lèi)。直冷主要采用向煙氣直接噴水冷卻，由于廢熱得不到有效利用，所以很少采用。間接冷卻由表面冷卻器、水套冷卻器

12、、汽化冷卻器和余熱鍋爐。焙燒爐生產(chǎn)的焙砂從流態(tài)化層溢流口自動(dòng)排出，可采用濕法和干法兩種輸送方法。兩種方法各具特點(diǎn)，企業(yè)可根據(jù)具體情況，選擇適宜的排料方法。本設(shè)計(jì)采用干法輸送。圖2-2沸騰焙燒爐結(jié)構(gòu)示意圖沸騰焙燒爐爐體（圖2-2）為鋼殼內(nèi)襯保溫磚再襯耐火磚構(gòu)成。為防止冷凝酸腐蝕，鋼殼外面有保溫層。爐子的最下部是風(fēng)室，設(shè)有空氣進(jìn)口管，其上是空氣分布板?？諝夥植及迳鲜悄突鸹炷翣t床，埋設(shè)有許多側(cè)面開(kāi)小孔的風(fēng)帽。爐膛中部為向上擴(kuò)大的圓錐體，上部焙燒空間的截面積比沸騰層的截面積大，以減少固體粒子吹出。沸騰層中裝有的冷卻管，爐體還設(shè)有加料口、礦渣溢流口、爐氣出口、二次空氣進(jìn)口、點(diǎn)火口等接管。 &

13、#160; 操作指標(biāo)和條件主要有焙燒強(qiáng)度、沸騰層高度、沸騰層溫度、爐氣成分等。 焙燒強(qiáng)度  習(xí)慣上以單位沸騰層截面積一日處理含硫35礦石的噸數(shù)計(jì)算。焙燒強(qiáng)度與沸騰層操作氣速成正比，與床能力成反比。 沸騰層高度  即爐內(nèi)排渣溢流堰離風(fēng)帽的高度，一般為0.91.3m。 沸騰層溫度  隨硫化礦物、焙燒方法等不同而異。例如:鋅精礦氧化焙燒為10701100,而硫酸化焙燒為900930；硫鐵礦的氧化焙燒溫度為850950。 爐氣成分  硫鐵礦氧化焙燒時(shí)，爐氣中二氧化硫1313.5，三氧化硫0.1。硫酸化焙燒,空氣過(guò)剩系數(shù)大，

14、故爐氣中二氧化硫濃度低而三氧化硫含量增加。特點(diǎn):焙燒強(qiáng)度高；礦渣殘硫低；可以焙燒低品位礦；爐氣中二氧化硫濃度高、三氧化硫含量少；可以較多地回收熱能產(chǎn)生中壓蒸汽，焙燒過(guò)程產(chǎn)生的蒸汽通常有3545是通過(guò)沸騰層中的冷卻管獲得；爐床溫度均勻；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)部件，且投資省，維修費(fèi)用少；操作人員少，自動(dòng)化程度高，操作費(fèi)用低；開(kāi)車(chē)迅速而方便，停車(chē)引起的空氣污染少。但沸騰爐爐氣帶礦塵較多，空氣鼓風(fēng)機(jī)動(dòng)力消耗較大。2.3.3氣體分布板及風(fēng)箱2.3.3.1氣體分布板氣體分布板一般由風(fēng)帽、花板、耐火襯墊構(gòu)成。氣體分布版的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮到下列條件：使進(jìn)入床層的氣體分布均勻，創(chuàng)造良好的初始流態(tài)化條件，有一定的孔眼噴出速度

15、，使物料顆粒特別是大顆粒受到激發(fā)湍動(dòng)起來(lái)；具有一定的阻力，以減少流態(tài)化層各處的料層阻力的波動(dòng)；此外還應(yīng)不漏料、不堵塞、耐摩擦、耐腐蝕、不變形；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于制作、安裝和檢修。2.3.3.2風(fēng)帽風(fēng)帽大致可分為直流式、測(cè)流式、密孔式和填充式四種。鋅精礦流態(tài)化焙燒爐廣泛應(yīng)用測(cè)流式風(fēng)帽。從風(fēng)帽的側(cè)孔噴出的氣體緊貼分布板進(jìn)入床層，對(duì)床層攪動(dòng)作用較好，孔眼不易被堵塞，不易漏料。風(fēng)帽的材料現(xiàn)多為耐熱鑄鐵。2.3.3.3風(fēng)箱風(fēng)箱的作用在于盡量使分布板下氣流的動(dòng)壓轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓，使壓力分布均勻，避免氣流直沖分布板。因此風(fēng)箱應(yīng)有足夠的容積。風(fēng)箱的結(jié)構(gòu)形式由圓錐式、圓柱式、錐臺(tái)式及柱錐式。對(duì)于大型的宜采用中心圓柱預(yù)分布

16、器。中心圓柱同時(shí)起著支撐氣體分布板的作用，所以本次設(shè)計(jì)采用中心圓柱式風(fēng)箱。2.3.4流態(tài)化床層排熱裝置排熱方式有直接排熱和間接排熱。前者是向爐內(nèi)噴水，優(yōu)點(diǎn)是調(diào)節(jié)爐溫靈敏，操作方便，爐內(nèi)生產(chǎn)能力大些；缺點(diǎn)是：廢熱未得到利用。間接排熱應(yīng)用較為普遍，間接排熱目的：使流態(tài)化床層內(nèi)余熱通過(guò)冷卻介質(zhì)達(dá)到降溫目的。冷卻方式：可采用汽化冷卻及循環(huán)水冷卻兩種方式，汽化冷卻是較為普遍采用的。本次設(shè)計(jì)也采用汽化冷卻。2.3.5排料口2.3.5.1.外溢流排料口 流態(tài)化焙燒爐一般采用外溢流排料口，物料經(jīng)由溢流口直接排出爐外。排料口溜礦面可采用混凝土搗制而成，其坡度應(yīng)大于。外溢流排料處設(shè)有清理口。2.3.5.2底流排料

17、口 當(dāng)入爐物料存在粗顆粒，或在焙燒過(guò)程中生成粗顆粒，一般不能從溢流口排出，應(yīng)采用底流排料口排料。所以本次設(shè)計(jì)采用的排料口為底流排料口。2.3.6煙氣出口煙氣出口的方式有側(cè)面及爐頂中央兩種。本設(shè)計(jì)煙氣出口設(shè)在爐膛側(cè)面，爐頂不承受負(fù)荷，不易損壞，檢修方便。煙氣出口與鍋爐之間目前多采用軟連接。第三章 沸騰焙燒冶金計(jì)算沸騰焙燒冶金計(jì)算內(nèi)容包括，鋅精礦物相組成計(jì)算、煙塵和焙沙產(chǎn)出率計(jì)算、焙燒需要空氣量和煙氣量計(jì)算、物料平衡和熱平衡計(jì)算；3.1 鋅精礦物相組成計(jì)算原始數(shù)據(jù)：鋅精礦的化學(xué)成分（%，質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）化學(xué)成分ZnFeCdCuPbSSiO2CaoMgo其他wB(%)44.5710.920.190.32

18、1.8032.004.961.840.123.28根據(jù)精礦的物相組成分析，精礦中各元素呈下列化合物形態(tài)Zn、Cd、Pb、Cu、Fe呈硫化物：ZnS、CdS、PbS、CuFeS2、FeS2、Fe7S8；脈石中的Ca、Mg、Si分別呈CaCO3、MgCO3、SiO2形態(tài)存在。（附：相對(duì)原子量Zn 65.4; Fe 55.85; Cd 112.4; Cu 63.5; Pb 207.2; S 32; Si 28;）以100鋅精礦（干量）進(jìn)行計(jì)算如下：1.ZnS量 ： 其中Zn：44.57 S：21.812.CdS量： 其中 Cd：0.19 S：0.053.PbS量： 其中：Pb：1.8 S：0.284

19、.CuFeS2量： 其中：Cu：0.32 Fe：0.28 S：0.325.和量：除去中Fe的含量，余下的Fe為，除去ZnS、CdS、PbS、CuFeS2中S的含量，余下的S量為。此S量全部分布在和中，設(shè)中Fe為x，S量為y，則 解得：=5.24，=6.00即中：Fe=5.24、S=6.00、=11.24 ；中：Fe：10.64-5.24=5.4 S：9.54-6.00=3.54 ：8.94 。6.量： 其中CaO：1.84 ：1.447.量： 其中MgO：0.12 ：0.13表3-1 混合精礦物相組成，組成ZnCdPbCuFeSCaOMgOC02SiO2其他共計(jì)ZnS44.5721.8166.

20、38CdS0.190.050.24PbS1.800.282.08CuFeS20.320.280.320.92FeS25.246.0011.24Fe7S85.403.548.94CaCO31.841.443.28MgCO30.120.130.25SiO24.964.96其他1.711.71共計(jì)44.570.191.800.3210.9232.001.840.121.574.961.711003.2 煙塵產(chǎn)出率及其化學(xué)和物相組成計(jì)算焙燒礦產(chǎn)出率一般為鋅精礦的88%，煙塵產(chǎn)出率占焙燒礦的4550%，取50%，則煙塵量為：44公斤。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際，鎘60%進(jìn)入煙塵，鋅48%進(jìn)入煙塵。其他組分在煙塵中的分

21、配率假定為50%。 則，各組分計(jì)入煙塵的數(shù)量如下：Zn Cd Pb Cu Fe CaO MgO SiO2 其他 按生產(chǎn)實(shí)踐，煙塵中殘硫以硫酸鹽形態(tài)Sso4為2.14%，以硫化物形態(tài)Ss為1.73%。PbO與SiO2結(jié)合成PbO SiO2,余下SiO2為游離形態(tài)，其他金屬為氧化物形態(tài)存在。各組分化合物進(jìn)入煙塵的數(shù)量為：Ss量 ： 100×0.44×0.0173=0.761 ；Sso4 量 ： 100×0.44×0.0214=0.942 ；1.ZnS量： 其中：Zn 1.555 S 0.7612.量： 其中：Zn 1.925 S 0.942 O 1.8843

22、量：煙塵中Fe先生成， 其量為：，有與ZnO結(jié)合成，其量為：。 因此，量為 其中：Zn 1.066 Fe 1.820 O 1.043 ，余下的的量：7.806-2.602=5.204 其中：Fe 3.640 O 1.5644.ZnO量：Zn=21.3936 -（1.555+1.925+1.066）= 16.848 ZnO = O= 20.970-16.848=4.122kg5.CdO量： 其中：Cd 0.114 O 0.0166.CuO量： 其中：Cu 0.16 O 0.047.量：PbO， 其中：Pb 0.969 O 0.069 與PbO結(jié)合的量： 剩余的量：2.48-0.261=2.219

23、表3-2煙塵的物相組成，組成ZnCdCuPbFeSSSSO4CaOMgOSiO2O其他共計(jì)ZnS1.555 0.761 2.316 ZnSO41.925 0.942 1.884 4.751 ZnO16.848 4.122 20.970 ZnOFe2O31.066 1. 8201.043 3.929 Fe2O33.640 1.564 5.204 CdO0.114 0.016 0.130 CuO0.160 0.040 0.200 PbOSiO20.900 0.261 0.069 1.230 CaO0.920 0.920 MgO0.060 0.060 SiO22.219 2.219 其他0.855

24、0.855 共計(jì)21.394 0.114 0.160 0.900 5.460 0.761 0.942 0.920 0.060 2.480 8.738 0.855 42.784 %50.01 0.27 0.37 2.10 12.76 1.78 2.20 2.15 0.14 5.80 20.42 2.00 100.000 3.3 焙砂產(chǎn)出率及其化學(xué)與物相組成計(jì)算沸騰焙燒時(shí)，鋅精礦中各組分轉(zhuǎn)入焙砂的量為：某物質(zhì)轉(zhuǎn)入焙砂的量=精礦中的該物質(zhì)的量-煙塵中該物質(zhì)的量，故將各組分含量計(jì)算結(jié)果列于下表：組成ZnCdCuPbFeCaOMgOSiO2其他重量（kg）23.1760.0760.160.905.460

25、.920.062.2190.855按生產(chǎn)實(shí)踐，焙砂中SSO4取1.10%，SS取0.4%，SSO4和SS全部與Zn結(jié)合；PbO與SiO2結(jié)合成PbOSiO2；其他金屬以氧化物形態(tài)存在。預(yù)定焙砂重量為：88×0.5=44 kg ；各組分化合物進(jìn)入焙砂中的數(shù)量為：量：44×0.011=0.484；量： 44×0.004=0.176 ；1.量： 其中：Zn 0.989Kg O 0.968Kg 2.ZnS量： 其中：Zn 0.360 S 0.1763.量：焙砂中Fe先生成，其量為，有40%與ZnO結(jié)合成，其量為。量： 其中：Zn 1.279 Fe 2.184 O 1.25

26、1余下的量： 其中：Fe 3.275 O 1.4084.ZnO量：Zn ZnO= O= 25.575-20.548 = 5.027 kg5.CdO量： 其中：Cd 0.076 O 0.011以上計(jì)算結(jié)果列于下表表3-3焙砂的物相組成，組成ZnCdCuPbFeSSSSO4CaOMgOSiO2O其他共計(jì)ZnS0.360 0.176 0.536 ZnSO40.989 0.484 0.968 2.441 ZnO20.548 5.027 25.575ZnOFe2O31.279 2.184 1.251 4.714 Fe2O33.275 1.408 4.683 CdO0.076 0.011 0.087 Cu

27、O0.160 0.040 0.200 PbOSiO20.900 0.261 0.069 1.230 CaO0.920 0.920 MgO0.060 0.060 SiO22.219 2.219 其他0.855 0.855 共計(jì)23.176 0.076 0.160 0.900 5.459 0.176 0.484 0.920 0.060 2.480 8.774 0.855 43.520%53.25 0.17 0.37 2.07 12.54 0.40 1.11 2.110.14 5.70 20.16 1.96 100 3.4 焙燒要求的空氣量及產(chǎn)出煙氣量與組成的計(jì)算焙燒礦脫硫率計(jì)算:焙砂和煙塵中的S量

28、為0.176+0.761+0.484+0.942=2.363kg，精礦中S量為32.00 ，所以焙燒脫硫量為：32-2.363=29.637kg,脫硫率為：29.637/32=92%。出爐煙氣計(jì)算：假定95%的S生成，5%的S生成，則：生成需要的量為： 生成需要的量為： 由表3-2和表3-3得知煙塵和焙砂中，氧化物和硫酸鹽的含氧量為8.738+8.774=17.512公斤。因此，100公斤鋅精礦（干量）焙燒需理論氧量為空氣中氧的質(zhì)量百分比為23%，則需理論空氣量為：為了加速反應(yīng)的進(jìn)行，提高設(shè)備生產(chǎn)能力，實(shí)際鼓風(fēng)量比理論空氣量要大，對(duì)于濕法煉鋅的沸騰焙燒，按工廠實(shí)踐，過(guò)?？諝庀禂?shù)可取1.25，則

29、實(shí)際需要空氣量為：空氣中各組分的質(zhì)量百分比為77%，23%，鼓入260.272空氣，其中： 標(biāo)準(zhǔn)狀況下，空氣密度為1.293，實(shí)際需要空氣之體積為：空氣中，各組分的百分比為： 79%、 21%,其中： 沸騰爐排出煙氣量和組成為：1.焙燒過(guò)程中產(chǎn)出： 2.過(guò)剩的量：3.鼓入空氣帶入的量：4.和分解產(chǎn)量：1.44+0.13=1.575.鋅精礦及空氣帶入水分產(chǎn)生的水蒸汽量：進(jìn)入焙燒礦的鋅精礦含水取8%，100公斤干精礦帶入水分為：。空氣帶入水分量計(jì)算假設(shè)該地區(qū)氣象資料：大氣壓力754.8mmHg，相對(duì)濕度77%，年平均氣溫17.5，換算成此條件下空氣需要量為：空氣飽和含水量為0.0162，帶入水分量

30、為：帶入水分總量為：或計(jì)算結(jié)果列于下表表3-4煙氣量和組成組 成質(zhì)量（kg）體積（m3）體積比(%)SO256.31019.7099.64SO33.7051.0370.51CO21.570.7990.39N2200.409160.32778.43O211.9738.3814.10H2O11.38614.1696.93共計(jì)285.353204.422100 不包括不能回收的機(jī)械損失在內(nèi)，按以上計(jì)算結(jié)果，編制的物料平衡表如下： 表3-5沸騰焙燒物料平衡表加入產(chǎn)出名稱(chēng)質(zhì)量%名稱(chēng)質(zhì)量%干鋅精礦100.000 26.91煙塵42.78411.51 精礦中水分8.696 2.34 焙砂43.520 11.

31、71 干空氣260.272 70.03 煙氣285.353 76.78 空氣中水分2.6890.724 共計(jì)371.657100.000 共計(jì)371.657 100.000 3.5 熱平衡計(jì)算（一）熱收入進(jìn)入流態(tài)化焙燒爐熱量包括反應(yīng)熱及精礦、空氣和水分帶入熱量等。1.硫化鋅按下式反應(yīng)氧化放出熱量QZnS+1O=ZnO+SO+105930千卡生成ZnO的ZnS量： Q= 2.硫化鋅按下式反應(yīng)硫酸氧化放出熱量OZnS+2O=ZnSO+185050千卡生成ZnSO的ZnS量:Q=3.ZnO和FeO按下式反應(yīng)生成ZnO.FeO放出的熱量Q:ZnO+ FeO= ZnO.FeO+27300千卡生成ZnO.

32、FeO的ZnO量Q=4.FeS按下式反應(yīng)氧化放出熱量Q4FeS+11O=2 FeO+8 SO+790600千卡Q=5.FeS按下式反應(yīng)氧化放出熱量Q2FeS+3O= FeO+2 SO+293010千卡FeS分解得到FeS量：CuFeS分解得到FeS量:得到FeS總量為：8.498+0.44=8.938kgQ=6.CuFeS和FeS分解得到硫燃燒放出熱量QCuFeS= Cu S+FeS+S分解出S量：FeS=7FeS+S 分解出S量： 1硫燃燒放出的熱量為2222千卡則：Q=7.PbS按下式反應(yīng)放出熱量QPbS+1O=PbO+SO+100690千卡PbS+SiO= PbOSiO+2030千卡生成

33、PbS放出熱量： 生成PbOSiO量： 生成PbOSiO放出熱量：Q=875.565+17.627=893.2千卡8.CdS按下式反應(yīng)放出熱量QCdS+O=CdO+SO+98800千卡 生成CdO的CdS量：Q =9.CuS按下式反應(yīng)氧化放出熱量QCuS+2 O= 2CuO+ SO+127470千卡生成CuO的CuS量：Q=10.鋅精礦帶入熱量Q10進(jìn)入流態(tài)化焙燒爐的精礦溫度為40,精礦比熱取0.2Q10=11.空氣帶入熱量為Q11 空氣比熱取0.316,空氣溫度為20,Q11=12.入爐精礦含水分8.696,水分比熱取1.0，100精礦中的水分帶入熱量Q12 。Q12=熱量總收入：Q=Q+O

34、+Q+Q+Q+Q+Q+Q+Q+Q+Q+Q+Q=65331.6+8245.6+978.9+18536.4+14904.8+1159.9+893.2+167+321.3+800+1363+350=113051.7千卡；（二）熱支出1.煙氣帶走量為Q爐頂煙氣900C,各比分比熱為()：SO SO C O N O HO 0.529 0.55 0.521 0.333 0.350 0.4032.煙塵帶走的熱量為Q由爐中出來(lái)的煙塵溫度為900，其比熱為0.20Q=42.784×900×0.2=7701.1千卡3.焙砂帶走的熱量為Q由爐中出來(lái)的焙沙溫度為850，其比熱為0.20Q=43.5

35、20×900×0.2=7833.6千卡4.鋅精礦中水分蒸發(fā)帶走熱量為QQ=GtC+GVQ=5.精礦中碳酸鹽分解吸收的熱量為Q分 CaCO分解吸熱378, Mg CO分解吸熱314Q分=6.Cu FeS和FeS分解吸收的熱量為Q分Q分=7.通過(guò)爐頂和爐壁的散失熱量為Q 為簡(jiǎn)化計(jì)算，按生產(chǎn)實(shí)踐，散熱損失均為熱收入的2.35.5%，取5.0%Q=Q5.0%=1120920.05=5652.6千卡 8.剩余熱量為Q Q= Q-（Q+Q+Q+ Q+Q分+Q分+Q） =113051.7-(66100.5+7701.1+7833.6+5348+1318.3+1261+5652.6)=17

36、836.6計(jì)算結(jié)果列于下表表3-6鋅精礦流態(tài)化焙燒熱平衡熱收入熱支出項(xiàng)目千卡項(xiàng)目千卡焙燒反應(yīng)熱煙氣帶走熱66100.558.46ZnS氧化成ZnO66331.658.68 煙塵帶走熱7701.1 6.81ZnS氧化成ZnSO48245.67.29焙沙帶走熱7833.66.93ZnO和Fe2O3反應(yīng)生成ZnOFe2O3978.9 0.87水分蒸發(fā)帶走熱5348.0 4.73 FeS2氧化成Fe2O318536.416.40 碳酸鹽分解1318.31.17 FeS氧化成Fe2O314904.813.18CuFeS2和Fe7S8分解1261.01.12 分解硫燃燒1159.91.03爐頂及爐壁散熱5

37、652.65.00PbS生成PbOSiO2893.20.79 剩余熱17836.615.78 CdS氧化成CdO167.00.15Cu2O氧化成CuO321.30.28 精礦帶入熱800.00.71 空氣帶入熱1363.01.21水分帶入熱350.00.31 共計(jì)113051.7100.000 共計(jì)113051.7 100.000 第四章 沸騰焙燒主要設(shè)備選擇計(jì)算4.1 床面積床面積按每日需要焙燒的干精礦量依據(jù)同類(lèi)工廠先進(jìn)的床能率選取。計(jì)算式為：其中：A：每日需要焙燒的干精礦量，t/d；a-爐子床能率，鋅精礦硫酸化焙燒5-6噸/日*平方米；a=其中： W操作=0.55米/秒； =1/273V=

38、10×260.272/1.293=2012.931 m3/t；（空氣的密度為：1.293kg/m3；） 所以：a=5.494 ；取鋅回收率為96.5%，鋅精礦含鋅=44.57%則： A=（噸/日）；則 4.2 前室面積我國(guó)使用的18.745的流態(tài)化焙燒爐均有前室。小于5 的爐子可不用前室。16的爐子也有不用前室的。由于本設(shè)計(jì)的爐床面積為92 ，固應(yīng)該采用前室。前室有矩形和扇形兩種，一般為1.52，這里用矩形的，取2 。4.3 流態(tài)化床斷面尺寸本設(shè)計(jì)采用圓形帶前室爐型，故床斷面尺寸: 4.4 沸騰層高度流態(tài)化床高度近似的等于氣體分布板至溢流口下沿的高度。一般它是由爐內(nèi)停留時(shí)間、流態(tài)化床

39、的穩(wěn)定性和冷卻器的安裝條件等因素確定。鋅精礦酸化焙燒是放熱反應(yīng)，為使床層具有一定熱穩(wěn)定性和流化的均勻性，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的流態(tài)化高度一般為。這里采用1m。4.5 爐膛面積和直徑式中：a 沸騰焙燒爐單位面積生產(chǎn)率，； 單位爐料煙氣產(chǎn)出量，2044.22/T； 爐膛溫度，900； 爐床面積，71.427；W膛=kW帶，（k一般取0.3-0.55，這里取0.35； W帶=1.35m/s；），則W膛=0.35×1.35=0.4725；所以： 。4.6 爐膛有效高度：指溢流口下沿至排煙口中心線(xiàn)的高度。計(jì)算過(guò)程如下：1.未擴(kuò)大直筒部分，根據(jù)操作和安裝方便而定，本設(shè)計(jì)取1.5。2.爐腹角取；3.擴(kuò)大部分高

40、度： 4.爐膛高度: 式中:t煙氣在爐內(nèi)必須停留的時(shí)間，秒，取16。所以： = =5.4943×2044.22×（1900/273）×64.085×16/（86400×75.756） =7.560m所以：4.7 氣體分布板及風(fēng)帽本設(shè)計(jì)采用標(biāo)準(zhǔn)傘形風(fēng)帽，其規(guī)格為8×6m/m（孔徑×孔數(shù)）。爐底上風(fēng)帽的排列方式，對(duì)于圓形爐具體用同心圓排列法，通常同心圓之距離為170180m/m，每一圓周上的中心距為150200m/m，孔眼率（孔眼總面積與床面積之比）為0.951.2%。1.風(fēng)帽孔眼的數(shù)數(shù)目可用下式確定：n=1.2V/（W孔f）式中：V鼓入沸騰爐內(nèi)的實(shí)際空氣量（米3/秒），V=2012.931×352.103/（24×3600）=8.203； f一個(gè)孔眼的面積（米2），f=42mm×； W孔空氣從孔眼噴出的速率（米/秒），一般為1012米/秒，這里取12米/秒；n=1.2×8.203/(12×f)=16320 個(gè)2.孔眼率可用下式來(lái)確定：式中: 風(fēng)帽孔眼直徑，8mm； 帶入數(shù)據(jù)計(jì)算得：b孔=1.24