冶金工程專業(yè)沸騰爐課程設(shè)計

1、鋅精礦硫酸化沸騰焙燒爐設(shè)計說明書指導(dǎo)教師 ：牟文寧 姓 名 ：滕宇闊 劉賀 閆志科 范文吉 楊平 班級學(xué)號 ：8110531 8110601 8110602 8110603 8110604 專 業(yè) ： 冶金工程 完成日期 ：自2012年12月25號至2013年1月3號東北大學(xué)秦皇島分校 資源與材料學(xué)院二一二年十二月設(shè) 計 任 務(wù) 書一、設(shè)計題目：年產(chǎn)10萬噸鋅精礦硫酸化沸騰焙燒爐設(shè)計二、原始資料：1、生產(chǎn)規(guī)模：電鋅年產(chǎn)量100000噸2、精礦成分：本次設(shè)計處理的原料鋅精礦成分如下表所示（%，質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）： 3、精礦礦物形態(tài)：閃鋅礦、黃銅礦、黃鐵礦、磁流鐵礦、方鉛礦、硫鎘礦、石灰石、菱美礦三、設(shè)

2、計說明書內(nèi)容： 設(shè)計概述 沸騰焙燒專題概述 物料衡算及熱平衡計算 沸騰焙燒爐的選型計算 沸騰爐輔助設(shè)備計算選擇 沸騰爐主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)四、繪制的圖紙沸騰焙燒結(jié)構(gòu)總圖（1#圖紙：縱剖面和一個橫剖面）五、設(shè)計開始及完成時間自2011年12月25號至2012年1月3號目 錄設(shè) 計 任 務(wù) 書 . .第一章 設(shè)計概述 . .1.3畢業(yè)設(shè)計任務(wù) .第二章 沸騰焙燒專題概述 . 1. 1. 2. 2 第三章 物料衡算及熱平衡計算 . 6. 6 3.2熱平衡計算. 14 第四章 沸騰焙燒爐的選型計算 . 19. 19. . 19. . 194.4流態(tài)化床高度（沸騰層高度H ） . . 194.5爐膛面積和直徑

3、. 20. . 20. . 21. . 21 第五章 沸騰爐輔助設(shè)備的選擇計算 . . 24 第六章 沸騰爐主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) . 25 參考文獻(xiàn). 26第一章 設(shè)計概述1.1設(shè)計依據(jù)根據(jù)冶金專業(yè)工程沸騰焙燒爐設(shè)計（朱云 編）下達(dá)的課程設(shè)計指導(dǎo)書任務(wù)。1.2設(shè)計原則和指導(dǎo)思想對設(shè)計的總要求是技術(shù)先進(jìn); 工藝上可行; 經(jīng)濟(jì)上合理，所以, 設(shè)計應(yīng)遵循的原則和指導(dǎo)思想為：1、遵守國家法律、法規(guī)，執(zhí)行行業(yè)設(shè)計有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和規(guī)定，嚴(yán)格把關(guān)，精心設(shè)計；2、要按照國家有關(guān)勞動安全工業(yè)衛(wèi)生及消防的標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)設(shè)計規(guī)定進(jìn)行設(shè)計；3、在學(xué)習(xí)、總結(jié)國內(nèi)外有關(guān)廠家的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計中應(yīng)充分考慮節(jié)約能源、節(jié)約用地，

4、實(shí)行自愿的綜合利用，改善勞動條件。1.3設(shè) 計 任 務(wù)一、鋅冶煉沸騰焙燒爐設(shè)計。二、沸騰焙燒爐物料平衡和熱平衡初算。三、設(shè)備的選型設(shè)計與計算。四、繪制沸騰焙燒結(jié)構(gòu)總圖第二章 沸騰焙燒專題概述2.1沸騰焙燒爐的應(yīng)用和發(fā)屬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、操作簡單、便于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)連續(xù)化和自動化等一系列優(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程中的礦石加熱等都已經(jīng)使用沸騰爐。此外

5、，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。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。對于浮選精礦一般采用柱形床。對于寬篩分物料，以及在反應(yīng)過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

6、較小而又要求物料進(jìn)出口間有較大距離的時候可采用矩形成橢圓形斷面。2爐膛形狀 有擴(kuò)大形和直簡形兩種。為提高操作氣流速度、減少煙塵率和延長煙塵在爐膛內(nèi)的停留時間以保證煙塵質(zhì)量，目前多采用擴(kuò)大形爐膛。另外，還有單層床和多層床之分，對吸熱過程或需要較長時間的反應(yīng)過程，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。硫化鋅不能被廉價的、最容易獲得的碳質(zhì)還原劑還原，也不容易被廉價的，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，

7、因此對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)過程，是冶煉前對礦石或精礦進(jìn)行預(yù)處理的一種高溫作業(yè)。硫化物的焙燒過程是一個發(fā)生氣固反應(yīng)的過程，將大量的空氣（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SO 2，有價金屬則變成為氧化物或硫酸鹽。同時去掉砷、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。焙燒過程得到的固體產(chǎn)物就被稱為焙砂或焙燒礦。焙燒過程是復(fù)雜的，生成的產(chǎn)物不盡一致，可能有多種化合物并存。一般來說，硫化物的氧化反應(yīng)主要有： 硫化物氧化生成硫酸鹽 ： ZnS + 2 O2 = ZnSO4 硫化物氧化

8、生成氧化物 ： ZnS + 1.5 O2 = ZnO + SO23）金屬硫化物直接氧化生成金屬： ZnS + 2 O2 = ZnO + SO2 硫酸鹽離解： ZnSO4 = ZnO + SO3 ； SO3 = SO2 + 0.5 O2此外，在硫化鋅精礦中，通常還有多種化合價的金屬硫化物，其高價硫化物的離解壓一般都比較高，故極不穩(wěn)定，焙燒時高價態(tài)硫化物離解成低價態(tài)的硫化物，然后再繼續(xù)進(jìn)行其焙燒氧化反應(yīng)過程。在焙燒過程中，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，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

9、化物焙燒的主要產(chǎn)物是ZnO 、ZnO 4以及SO 2 、SO 3 和O 2。此外還可能有Zn O·Fe2O 3，Zn O·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單的機(jī)械干燥設(shè)備，窯身由

10、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)常用的鋅精礦沸騰焙燒爐有道爾式沸騰爐和魯奇式沸騰爐兩類。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，延長了煙氣的停留時間，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)計采用魯奇式沸騰焙燒爐。其工藝流程如圖2-1所示。煙氣從焙燒爐排出時，溫度一般在11

11、231353K 之間，須冷卻到適當(dāng)溫度以便收塵。常見的煙氣冷卻方式分直接冷卻和間接冷卻兩類。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、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)計采用干法輸送。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)面開小孔的風(fēng)帽。爐膛中部為向上擴(kuò)大的圓錐體

12、，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。 圖2-2沸騰焙燒爐結(jié)構(gòu)示意圖操作指標(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)計算。焙燒強(qiáng)度與沸騰層操作氣速成正比。氣速是沸騰層中固體粒子大小的函數(shù)，一般在 13m/s范圍內(nèi)。一般浮選礦的焙燒強(qiáng)度為1520t/(的破碎塊礦，焙燒強(qiáng)度為30t/( 。 ；對于通過3×3mm的篩孔沸騰層高度 即爐內(nèi)排渣溢流堰離風(fēng)帽的高度，一般為0.91.5m 。 沸騰層溫度 隨

13、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，爐氣中二氧化硫1313.5，三氧化硫0.1。硫酸化焙燒, 空氣過剩系數(shù)大，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，焙燒過程產(chǎn)生的蒸汽通常有3545是通過沸騰層中的冷卻管獲得；爐床溫度均勻；結(jié)構(gòu)簡單，無轉(zhuǎn)動部件，且投資省，維修費(fèi)用少；操作人員少，自動化程度高，操作費(fèi)用低；開車迅速而方便，停車引起的空氣污染少。但沸騰

14、爐爐氣帶礦塵較多，空氣鼓風(fēng)機(jī)動力消耗較大。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，使物料顆粒特別是大顆粒受到激發(fā)湍動起來；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；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，對床層攪動作用較好，孔眼不易被堵塞，不

15、易漏料。風(fēng)帽的材料現(xiàn)多為耐熱鑄鐵。風(fēng)帽的排列密度一般為35100個/，風(fēng)帽中心距100180mm ，視風(fēng)帽排列密度和排列方式而定。風(fēng)帽的排列方式有同心圓排列、等邊三角形排列和正方形排列。本設(shè)計也采用測流式同心圓排列風(fēng)帽。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、錐臺式及柱錐式。對于大型的宜采用中心圓柱預(yù)分布器。中心圓柱同時起著支撐氣體分布板的作用，所以本次設(shè)計采用中心圓柱式風(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

16、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2.3.5.2底流排料口當(dāng)入爐物料存在粗顆粒，或在焙燒過程中生成粗顆粒，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)計采用的排料口為底流排料口。外溢流排料處設(shè)有清理口。2.3.6煙氣出口煙氣出口的方式有側(cè)面及爐頂

17、中央兩種。本設(shè)計煙氣出口設(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 物料衡算及熱平衡計算3.1鋅精礦流態(tài)化焙燒物料平衡計算 3.1.1鋅精礦硫態(tài)化焙燒冶金計算根據(jù)精礦的物相組成分析，計算時精礦中各元素呈下列化合物形態(tài)：Zn 、Cd 、Pb 、Cu 、Fe 分別呈ZnS 、CdS 、PbS 、 、 11；脈石中的Ca 、Mg 、Si 分別呈、以1001. ZnS量 、形態(tài)存在。鋅精礦（干量）進(jìn)行計算。S：23.32 S： 0.05其中Zn ：47.61其中 Cd； 0.182. CdS 3. PbS 4. 0.245.和其中：Pb ：3.58 其

18、中：Cu ：0.24S：0.55 S： Fe： 0.21量：除去中Fe 的含量，余下的Fe 為6.95-0.21=6.74kg ，除去中S的含量，余下的和S量為ZnS 、CdS 、PbS 、31. 56-(23 . 32+0. 05+ 0. 55+0. 24 =7. 4Kg 。此S 量全部分布在中。設(shè)中Fe 為x ，S 量為y ，則可列如下方程式： 解得：=6.02 ，=6.90=12.92。即中：Fe=6.02、S=6.90、中：Fe ：6.74-6.01=0.72： 0.53+0.30=0.836. 7.S：7.40-6.90=0.50：0.95：0.46其中CaO ：1.21 其中MgO

19、 ：0.54312表3-1 混合鋅精礦物相組成， 注：在其他成分中，3.36-（0.95+0.46）=1.95。因?yàn)闅怏w進(jìn)入煙氣中。3.1.2煙塵產(chǎn)出率及其化學(xué)和物相組成計算焙燒礦產(chǎn)出率一般為鋅精礦的88%，而煙塵產(chǎn)出率占燒結(jié)礦的4550%，取50%，則煙塵量為：。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐，鎘60%進(jìn)入煙塵，鋅48%進(jìn)入煙塵。其他組分在煙塵中的分配率假定為50%。各組分進(jìn)入煙塵的數(shù)量為：Zn 47. 670. 48=22. 88kg Cd 0. 180. 60=0. 11kg Pb 3. 580. 50=1. 79kg Cu 0. 240. 50=0. 12kg Fe 6. 950. 50=3. 48kg

20、 CaO 1. 210. 50=0. 61kg MgO 0. 430. 50=0. 22kg 其他 1. 950. 50=0. 975kg按生產(chǎn)實(shí)踐，煙塵中殘硫以硫酸鹽形態(tài)S 為2.14%，以硫化物形態(tài)Ss 為1.73%。 PbO 與SiO 2結(jié)合成PbOSiO2, 余下SiO 2為游離形態(tài)，其他金屬為氧化物形態(tài)存在。134. 820. 50=2. 41kg各組分化合物進(jìn)入煙塵中的數(shù)量如下：S s 量： 1000.440.0173=0.761公斤S 量： 1000.440.0214=0.942公斤1. ZnS量： 其中： Zn 1.555 公斤 S 0.761 公斤 2. ZnSO4 其中:

21、Zn 1.925 公斤 S 0.942 公斤公斤3. ZnO·Fe2O 3量：煙塵中Fe 先生成Fe 2O 3， Fe 有1/3與ZnO 結(jié)合成ZnO·Fe, 2O 3 2O 3 ZnO·Fe2O 3 其中： Zn 0.680 公斤 Fe 1.158公斤 O 0.67公斤 余下的Fe 2O 3量：4.98-1.66=3.32公斤其中：Fe 2.32公斤 O 1.00公斤4. ZnO量： Zn=22.88- （1.555+1.925+0.68）=18.722公斤 O=23.3-18.722=4.578公斤 5. CdO量： 其中：Cd 0.11 公斤 O 0.016

22、公斤 6. CuO量：其中： Cu 0.12公斤 O 0.03公斤 7. PbO·SiO2量： 其中: Pb 1.79公斤 O 0.138公斤 與PbO 結(jié)合的SiO 2量： 余留之SiO 2量：2.41-0.51=1. 9公斤 計算結(jié)果如下表所示：14O 1.884表3-2 煙塵產(chǎn)出率及其化學(xué)和物相組成， 3.1.3焙砂產(chǎn)出率及其化學(xué)與物相組成計算沸騰焙燒時，鋅精礦中各組分轉(zhuǎn)入焙燒的量為Zn 47.67-22.882=24.788 Cu 0.24-0.12=0.12Cd 0.18-0.11=0.07Pb 3.58-1.79=1.79Fe 6.95-3.475=3.475 MgO 0

23、.430-0.215=0.215 其他 1.95-0.98=0.97CaO 1.21-0.605=0.605 SiO2 4.82-2.41.77=2.41按生產(chǎn)實(shí)踐，焙砂中S SO4取1.10%，S S 取0.4%，S SO4和S S 全部與Zn 結(jié)合；PbO 與15SiO2結(jié)合成PbOSiO2；其他金屬以氧化物形態(tài)存在。預(yù)訂焙砂重量為：880.5=44 公斤各組分化合物進(jìn)入焙砂的數(shù)量如下： S so42-量： 44x0.011=0.484公斤 Ss 量： 44x0.004=0.176公斤1.ZnSO 4量： 其中：Zn 0.989公斤 O 0.968公斤2.ZnS 量： 其中：Zn 0.36

24、公斤3. ZnO·Fe 2O 3量：焙砂中Fe 先生成Fe 2O 3 Fe 2O 3有40%與ZnO 結(jié)合生成ZnO ·Fe 2O 3，其量為：4.975×0.40=1.99公斤ZnO ·Fe 2O 3量： 其中：Zn 0.814公斤 Fe 1390公斤 O 0.796公斤 余下的Fe 2O 3量： 4.98-1,99=2.99公斤其中：Fe 2.091公斤 O 0.899公斤4.ZnO 量：Zn=24.79-（0.989+0.36+0.814）=22.627公斤 O=28.163-22.627=5.536公斤 5.CdO 量： 其中：Cd 0.07公斤

25、 O 0.01公斤 6. PbO·SiO 2量： 其中: Pb 1.79公斤 O 0.138公斤與PbO 結(jié)合的SiO 2量： 余留之SiO 2量：2.41-0.481=1.929公斤 CuO 、Pb ·SiO 2等的數(shù)量與煙塵相同。 以上計算結(jié)果列于下表表3-3焙砂的物相組成， 3.1.4焙燒要求的空氣量及產(chǎn)出煙氣量與組成的計算焙砂和煙塵中剩余的硫量為：0.176+0.484+0.761+0.942=2.363公斤 焙燒過程中脫硫量為:31.56-2.363=29.197公斤假定95%的硫生成SO 2, 5%的硫轉(zhuǎn)化成SO 3，需要的O 2量則為：生成SO 2：29.19

26、7×0.95×=27.737公斤生成SO 3：29.197×0.05×=2.190公斤由煙塵和焙砂中得，氧化物和硫酸鹽的含氧量為：8.344+8.305=17.206公斤因此，100公斤鋅精礦（干量）焙燒需要理論氧量為：16.649+27.737+2.920=47.306公斤 空氣中氧的重量百分比為23%，則需要理論空氣量為： 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，對于濕法煉鋅的沸騰焙燒，按工廠實(shí)踐，過?？諝庀禂?shù)可取1.25，故實(shí)際需要空氣量為： 205.678×1.25=257.097公斤空氣中各組分的重量百分比為

27、：N 277%、O 223%。鼓入257.097公斤空氣，其中： N2=257.097×0.77=197.965公斤 O2=257.097×0.23=59.132公斤標(biāo)準(zhǔn)狀況下，空氣比重為1.293公斤/標(biāo)米3 ，實(shí)際需要空氣之體積為： 空氣中各組分的體積百分比為：N 279%、O 221% 其中：N 2=198. 838×0.79=157.0818標(biāo)米3 O2=198. 838×0.23=41.756 標(biāo)米33.1.5 沸騰爐排出煙氣量和組成 焙燒過程中產(chǎn)出量：SO 2=29.197× 55。475公斤SO3=29.197×0.05

28、×=3.64965公斤 過剩的氧量：60.42-47. 36=13。114公斤 鼓入空氣中帶有的氮量：197.965公斤 CaCO 3和MgCO 3分解產(chǎn)出CO 2量：0. 95+0.47=1.42公斤 鋅精礦及空氣帶水分產(chǎn)生的水蒸氣量：進(jìn)入沸騰焙燒爐的鋅精礦含一定量水分，取8%，即100公斤干精礦帶入水分為：×100=8.696公斤空氣帶入水分量計算：假設(shè)該地區(qū)氣象資料：大氣壓力754.8毫米汞柱，相對濕度77%，平均氣溫17.5。換算為此條件下空氣需要量為：198.838×=213.041米3空氣的飽和含水汽量為0.0162公斤/米3，帶入水分量為： 213.

29、041×0.0162×0.77=2.657公斤 帶入水分總量為：8.696+2.657=11.353公斤 標(biāo)米3以上計算結(jié)果列于下表:表3-5煙氣量和組成 3.1.6 沸騰焙燒物料平衡按以上計算結(jié)果編制的物料平衡表如下：（未計機(jī)械損失） 3.2熱平衡計算3.2.1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Q :ZnS+1/2O2=ZnO+SO+105930千卡生成ZnO 的ZnS 量：(18. 722+0. 68+22. 627+0. 814Q2. 硫化鋅按下式反應(yīng)硫酸氧化放出熱量OZnS+SO2=ZnSO4+18

30、5050千卡 生成ZnSO 4的ZnS 量Q =千卡3.ZnO 和Fe O 按下式反應(yīng)生成ZnO.Fe O 放出的熱量Q :ZnO+ Fe2O 3= ZnO·Fe 2O 3+生成ZnO ·Fe 2O 3的ZnO 量千卡Q 4.FeS 2按下式反應(yīng)氧化放出熱量Q 4 4FeS2+11O2=2 Fe2O 3+8SO2+ Q 千卡5.FeS 按下式反應(yīng)氧化放出熱量Q 5 2FeS+3/2 O2= Fe2O 3+2SO2+千卡Fe 7S 8分解得到FeS CuFeS2分解得到FeS 量 得到FeS 總量為：1.008+0.22=1.228Q 6.CuFeS 2和Fe 7S 8分解得

31、到硫燃燒放出熱量Q CuFeS2= CuS2+FeS+1/2S 分解出S Fe7S 8=7FeS+1/2S 分解出S 1硫燃燒放出的熱量為2222千卡則： 2222 =244千卡 Q6=(0. 06+0. 0517.PbS 按下式反應(yīng)放出熱量Q PbS+3/2O2=PbO+SO+ PbS+SiO2= PbOSiO+生成PbO 千卡 千卡生成PbO SiO 量：2. 438+2. 409=4. 847kg 生成PbO SiOQ7=1738.5+34.73=1773.23千卡 8.CdS 按下式反應(yīng)放出熱量Q CdS+1/2O2=CdO+SO2+98800千卡 Q 9.Cu 2S 按下式反應(yīng)氧化放

32、出熱量Q Cu2S+2O2= 2CuO+ SO2+千卡生成CuO 的Cu 2S Q10. 鋅精礦帶入熱量Q 10進(jìn)入流態(tài)化焙燒爐的精礦溫度為40 Q10=11. 空氣帶入熱量為Q 11 千卡, 精礦比熱取0.2空氣比熱取0.316 , 空氣溫度為 20,Q11= 209. 818200. 316= 1326千卡 12. 入爐精礦含水分8.696 Q 12 Q 12=熱量總收入Q, 水分比熱取1.0 ， 100精礦中的水分帶入熱量千卡= Q+O+Q+Q+Q+Q+Q+Q+Q+ Q+Q+ Q+ Q=69394+8246+624+21945+2231+244+1773+158+240+800+1326

33、+350 =1073323.2.2熱支出1. 煙氣帶走量為Q 煙爐頂煙氣900C, 各比分比熱為(： 煙 =Q（19.416×0.592+1.022×0.55+0.721×0.521+158.372×0.333+9.180×0.350+14.129×0.403）×900=66669.48千卡2. 煙塵帶走的熱量為Q有爐中出來煙塵溫度為900，其比熱為0.20千卡/公斤· Q塵=42.583×900×0.2=7665千卡 3. 焙沙帶走的熱量為Q由爐中出來焙砂溫度為850，其余熱為0.20千卡/公

34、斤· Q焙= 42.932 ×850×0.2=7298千卡 4. 鋅精礦中水分蒸發(fā)帶走熱量為QQ =Gt C +GV式中G 鋅精礦中水的質(zhì)量，t 鋅精礦中水的溫度，40；C 水的比熱，1；V 水的汽化熱，Q蒸= G水t 水C 水+G水v，40C ，V 為575。=8.696×40×1+8.696×575=5348千卡 5. 精礦中碳酸鹽分解吸收的熱量為Q 分11公斤CaCO 3分解吸熱378千卡/公斤，1公斤MgCO 3分解吸收314千卡/公斤Q 分1=378×2.159+314×0.899=1099千卡 6.Cu

35、 FeS和Fe S 分解吸收的熱量為Q 分2按1公斤Fe 消耗熱量為222千卡計 Q 分2=（0.0.211+0.720）×222=207千卡7. 通過爐頂和爐壁的散失熱量為Q為簡化計算，按生產(chǎn)實(shí)踐，散熱損失均為熱收入的2.35.5%，取5.0%Q =Q8.剩余熱量為Q Q = Q-（Q +Q +Q+ Q+Q分+Q分 +Q）5.0%=5367千卡=107332-（66669+7665+7298+5348+1099+207+5367） =13679千卡 以上計算結(jié)果列于下表: nO 第四章 沸騰焙燒爐的選型計算4.1床面積床面積：按每日需要焙燒的干精礦量，依據(jù)同類工廠先進(jìn)的床能率選取。

36、 計算式為：式中： F需要的床面積，；A-每日需要焙燒的干精礦量，爐子床能率，；鋅精礦酸化焙燒5-6噸/日·米2。確定A ：設(shè)沸騰焙燒爐每年工作350天，床能率取5.5，年產(chǎn)10萬噸鋅，鋅的回收率94%，鋅精礦含鋅53.45%A=100000/(350*0.94*0.4561=666.41t/d 則 F=A/a=A/5.8=114.894.2前室面積我國使用的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)計的爐床面積為114.89前室有矩形和扇形兩種，計算的，固應(yīng)該采用前室。F(前室=Q(煙氣流量/3600V(流速=53252/360

37、0*1.5=9.864.3流態(tài)化床斷面尺寸 :式中流態(tài)化焙燒爐加料前室面積，流態(tài)化焙燒爐爐床面積，爐床直徑，。； ； 本設(shè)計采用圓形帶前室爐型，固床斷面尺寸: D(床= F(床 的二分之一次方/0.785=13.65m4.4流態(tài)化床高度（沸騰層高度H ）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)停留時間、流態(tài)化床的穩(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，國內(nèi)生產(chǎn)的流態(tài)化高度一般為H=(1.21.5F熱/（D 床）。4.5爐膛面積和直徑 式中 沸騰焙燒爐單位面積生產(chǎn)率，單位爐料煙氣產(chǎn)出量，204.353爐膛溫度

38、，950； 爐床面積，114.89； ； ； 顆粒帶出速度，一般為1.35里取小值0.3. ，和精礦粒度有關(guān)，K 取0.30.55，這 F 膛=460.680 =24.254m4.6爐膛有效高度 未擴(kuò)大直筒部分?jǐn)U大部分高度，根據(jù)操作和安裝方便而定，一般取2.5，爐腹角 取。 。 爐膛高度式中t 煙氣在爐內(nèi)必須停留的時間，秒. 鋅精礦酸化焙燒t=1520s ，取20 H1=2.5mH2=0.5(D腔-D 床ctg20°=14.567mH3=aV煙(1+*t膛*F床*t/（86400*F膛）=7.288m H=H1+H2+H3=24.655m4.7爐膛空間體積V 爐膛 的確定對于鋅的酸化

39、焙燒，一般取V 爐膛 =（1012）F 本床 ；V 爐膛 =1263.79m³4.8氣體分布板及風(fēng)帽4.8.1氣體分布板孔眼率氣體分布板孔眼率即風(fēng)帽孔眼總面積與爐床面積之比值。根據(jù)國內(nèi)工廠實(shí)踐，鋅精 礦流態(tài)化焙燒爐空氣分布板的孔眼率一般為4.8.2風(fēng)帽。本設(shè)計選用1.1%。風(fēng)帽分菌形、傘形、錐形等，風(fēng)帽孔眼有側(cè)孔式、直通式、密孔式等。本設(shè)計采用側(cè)孔式菌形風(fēng)帽，因?yàn)閺膫?cè)孔噴出的氣體緊貼分布板面進(jìn)入流態(tài)化床，攪動作用好，孔眼 不易堵塞、不易漏料等。風(fēng)帽的孔眼數(shù)一般為4、6、8，孔眼直徑 。高溫氧化焙燒爐的孔眼直徑取。風(fēng)帽材料多用普通鑄鐵，高溫氧化焙燒應(yīng)采用耐用鑄鐵。 風(fēng)帽數(shù)量一般可由下式

40、計算： 式中 風(fēng)帽個數(shù)；n 一個風(fēng)帽上的孔眼個數(shù)，6； 風(fēng)帽孔眼直徑，mm ，8mm ； 分布板孔眼率，%，1.1%。本設(shè)計采用的風(fēng)帽個數(shù)為： 所以=4735個。4.9確定沸騰層冷卻面積F 冷卻F冷卻 =Q剩余/K（t 沸騰層t 水） （m 2）其中，Q 剩余：沸騰層所需排走熱量(由熱平衡表中換算得到 ； K：從沸騰層到循環(huán)水的綜合傳熱系數(shù)；810W/(k t 沸騰層：沸騰層平均溫度，1085 ；t水：循環(huán)水的平均溫度，45（由蒸汽壓力決定）；約為120180千米/小時,米2·F冷卻 =0.0184410水套中循環(huán)水的消耗量A 冷卻 = Q剩余/C（t t 入水）其中，A 冷卻：水套

41、中循環(huán)水的消耗量； C：水的比熱，4.187KJ/Kg·； t入水：循環(huán)水的入水溫度，40 ；q：水的汽化熱，2.26KJ/Kg；可查相應(yīng)的圖表求出。 A冷卻 = 359.6（公斤/時）若用汽化冷卻，用水量為冷卻水的即F 冷卻 =15473.9593/25=618.9 （公斤/時）4.11風(fēng)箱的容積V 風(fēng)箱V風(fēng)箱=（V 鼓風(fēng)/800）1.34 ( m3 其中，V 鼓風(fēng)：爐底鼓風(fēng)量，m 3/h ； V風(fēng)箱=195.787m34.12加料管面積F 加料F加料 = G加料/W加料 （m 2） 其中，G 加料：加料量，27.767t/h；W 加料：加料管內(nèi)質(zhì)量流量，250t/ M2·

42、;h；加料管為垂直設(shè)置時，一般W 加料= 200300 t/( m2·h 。F 加料=0.111 m24.13 溢流排料口溢流排料口的高度視操作要求而定，一般為300800mm。溢流排料口的寬度要與排料量相適應(yīng)，可按下列經(jīng)驗(yàn)公式計算：B溢流 =500（G 排料/顆粒）0.23 (mm 其中，G排料：溢流排料口排料量，3609.71Kg/h；為加料量減去煙塵和物料的燒減量。顆粒：溢流排料口排出物料的真密度，3500Kg/ m3 。 本設(shè)計采用外濫流排料。溢漢口孔洞高度600毫米。 B溢流 = 1186.04 mm4.14 排煙口的面積F 排煙 的計算F排煙 = aV煙（1+t 煙氣）F 爐床 /（86400W 排煙）m 2 其中，t 煙氣 為煙氣的溫度，；W 排煙為煙氣的排出速度，