第四章 冶金設(shè)備設(shè)計(jì)與選擇

1、第第 四四 章章冶金工廠設(shè)備冶金工廠設(shè)備的選型與設(shè)計(jì)的選型與設(shè)計(jì)第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 冶金工廠使用的設(shè)備多種多樣，按使用冶金工廠使用的設(shè)備多種多樣，按使用功能可分為如下幾種：功能可分為如下幾種：v(1)動(dòng)力設(shè)備。如：蒸汽鍋爐或余熱鍋爐動(dòng)力設(shè)備。如：蒸汽鍋爐或余熱鍋爐(常常配發(fā)電機(jī)組配發(fā)電機(jī)組)等；等；v(2)熱能設(shè)備。如：煤氣發(fā)生爐、熱風(fēng)爐等；熱能設(shè)備。如：煤氣發(fā)生爐、熱風(fēng)爐等；v(3)起重運(yùn)輸設(shè)備。如：皮帶運(yùn)輸機(jī)、吊車，起重運(yùn)輸設(shè)備。如：皮帶運(yùn)輸機(jī)、吊車，斗式提升機(jī)等；斗式提升機(jī)等； v (4)備料設(shè)備。如：各種破碎機(jī)、圓盤配料備料設(shè)備。如：各種破碎機(jī)、圓盤配料機(jī)、調(diào)濕與混合機(jī)、制粒機(jī)、壓

2、團(tuán)機(jī)等；機(jī)、調(diào)濕與混合機(jī)、制粒機(jī)、壓團(tuán)機(jī)等；v(5)流體輸送設(shè)備。如：各種類型的泵、空壓流體輸送設(shè)備。如：各種類型的泵、空壓機(jī)、通風(fēng)排氣設(shè)備等；機(jī)、通風(fēng)排氣設(shè)備等；v(6)電力設(shè)備。如：各種電動(dòng)機(jī)、變壓器、整電力設(shè)備。如：各種電動(dòng)機(jī)、變壓器、整流設(shè)備等；流設(shè)備等；v(7)冶煉設(shè)備。如：鼓風(fēng)爐、高爐、轉(zhuǎn)爐等各冶煉設(shè)備。如：鼓風(fēng)爐、高爐、轉(zhuǎn)爐等各種冶金爐；種冶金爐；v (8)收塵設(shè)備。如：旋風(fēng)收塵器、袋式收塵收塵設(shè)備。如：旋風(fēng)收塵器、袋式收塵器和電收塵器等；器和電收塵器等；v(9)濕法冶金設(shè)備。如：浸出槽、高壓釜等；濕法冶金設(shè)備。如：浸出槽、高壓釜等；v(10)液固分離設(shè)備。如：濃縮槽、抽濾機(jī)、液

3、固分離設(shè)備。如：濃縮槽、抽濾機(jī)、壓濾機(jī)等；壓濾機(jī)等；v(11)電冶金設(shè)備。如：礦熱爐、電弧爐、水電冶金設(shè)備。如：礦熱爐、電弧爐、水溶液電解槽、熔鹽電解槽等。溶液電解槽、熔鹽電解槽等。 上述上述11類設(shè)備按其在冶金過程中所起的類設(shè)備按其在冶金過程中所起的作用，前作用，前6種可稱為種可稱為輔助設(shè)備輔助設(shè)備，后，后5種可稱為種可稱為主體設(shè)備主體設(shè)備。輔助設(shè)備并不是它們的作用是次。輔助設(shè)備并不是它們的作用是次要的，如要的，如:電解車間的整流器，無論是對電解電解車間的整流器，無論是對電解過程的順利進(jìn)行，還是節(jié)約電能，都起著極過程的順利進(jìn)行，還是節(jié)約電能，都起著極為重要的作用，設(shè)計(jì)時(shí)必須高度慎重選用。為重

4、要的作用，設(shè)計(jì)時(shí)必須高度慎重選用。 冶金工廠設(shè)備雖然復(fù)雜，但在選型與冶金工廠設(shè)備雖然復(fù)雜，但在選型與設(shè)計(jì)計(jì)算中一般將其分為兩大類。即：設(shè)計(jì)計(jì)算中一般將其分為兩大類。即： 1、定型設(shè)備定型設(shè)備（即（即標(biāo)準(zhǔn)沒備標(biāo)準(zhǔn)沒備），在冶），在冶金工廠多為輔助設(shè)備；金工廠多為輔助設(shè)備； 2、非定型設(shè)備非定型設(shè)備（即（即非標(biāo)設(shè)備非標(biāo)設(shè)備），在），在冶金工廠多為主體設(shè)備。冶金工廠多為主體設(shè)備。 冶金工廠是由一系列定型或標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備、冶金工廠是由一系列定型或標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備、非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備、冶金爐、工藝管道、控制系統(tǒng)非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備、冶金爐、工藝管道、控制系統(tǒng)以及公用工程設(shè)施等組成，它的核心是標(biāo)準(zhǔn)以及公用工程設(shè)施等組成，它的核心是標(biāo)準(zhǔn)和

5、非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。和非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。冶金工廠設(shè)備設(shè)計(jì)的任務(wù)冶金工廠設(shè)備設(shè)計(jì)的任務(wù) 1、精心設(shè)計(jì)冶金主體設(shè)備；、精心設(shè)計(jì)冶金主體設(shè)備； 2、正確選用輔助設(shè)備；、正確選用輔助設(shè)備； 3、設(shè)備能力平衡統(tǒng)計(jì)。、設(shè)備能力平衡統(tǒng)計(jì)。冶金設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算：冶金設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算： 冶金設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算是指在設(shè)計(jì)過冶金設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算是指在設(shè)計(jì)過程中對設(shè)備的數(shù)量、規(guī)格的計(jì)算。冶金程中對設(shè)備的數(shù)量、規(guī)格的計(jì)算。冶金設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算一般有兩種處理方法。設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算一般有兩種處理方法。 1. 設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)計(jì)算 對于冶煉的主體設(shè)備，如鼓風(fēng)爐、高對于冶煉的主體設(shè)備，如鼓風(fēng)爐、高爐、熱風(fēng)爐、轉(zhuǎn)爐、電爐等各種冶金爐，爐、熱風(fēng)爐、轉(zhuǎn)爐、電爐等各

6、種冶金爐，要進(jìn)行較詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算。主體設(shè)備的設(shè)要進(jìn)行較詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算。主體設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算一般都采用計(jì)計(jì)算一般都采用“以爐建爐以爐建爐”的方式進(jìn)的方式進(jìn)行。行。 “以爐建爐以爐建爐”的方式首先收集大量現(xiàn)有同類行業(yè)中的方式首先收集大量現(xiàn)有同類行業(yè)中正在進(jìn)行生產(chǎn)的爐子的參數(shù)，分析其優(yōu)、缺點(diǎn)，通過總正在進(jìn)行生產(chǎn)的爐子的參數(shù)，分析其優(yōu)、缺點(diǎn)，通過總結(jié)、歸納，得到設(shè)計(jì)的結(jié)、歸納，得到設(shè)計(jì)的“經(jīng)驗(yàn)公式經(jīng)驗(yàn)公式”，再用，再用“經(jīng)驗(yàn)公式經(jīng)驗(yàn)公式”進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。 經(jīng)驗(yàn)方法的最大經(jīng)驗(yàn)方法的最大優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)計(jì)算較容易，是設(shè)計(jì)計(jì)算較容易，并切實(shí)可靠；并切實(shí)可靠； 經(jīng)驗(yàn)方法的經(jīng)驗(yàn)方法的缺點(diǎn)缺點(diǎn)是它固有的保

7、守性，使設(shè)備是它固有的保守性，使設(shè)備設(shè)計(jì)工作局限于該設(shè)備的現(xiàn)狀，難于有較大的發(fā)設(shè)計(jì)工作局限于該設(shè)備的現(xiàn)狀，難于有較大的發(fā)展。展。 冶金工廠使用的主體設(shè)備，幾乎全是非標(biāo)冶金工廠使用的主體設(shè)備，幾乎全是非標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，應(yīng)根據(jù)冶金過程的要求及原料特性等具準(zhǔn)產(chǎn)品，應(yīng)根據(jù)冶金過程的要求及原料特性等具體條件進(jìn)行精心設(shè)計(jì)。對于某些收塵設(shè)備及液固體條件進(jìn)行精心設(shè)計(jì)。對于某些收塵設(shè)備及液固分離設(shè)備，在有專門廠家生產(chǎn)時(shí)，亦可以選用為分離設(shè)備，在有專門廠家生產(chǎn)時(shí)，亦可以選用為主，以減少設(shè)計(jì)投資費(fèi)用。主，以減少設(shè)計(jì)投資費(fèi)用。 2. 選型計(jì)算選型計(jì)算 對于冶金工廠所需的各種輔助設(shè)備，對于冶金工廠所需的各種輔助設(shè)備，如動(dòng)力設(shè)

8、備、熱能設(shè)備、起重運(yùn)輸設(shè)備、如動(dòng)力設(shè)備、熱能設(shè)備、起重運(yùn)輸設(shè)備、備料設(shè)備、流體輸送設(shè)備、電力等，通常備料設(shè)備、流體輸送設(shè)備、電力等，通常采用選型計(jì)算的方法。其步驟為：采用選型計(jì)算的方法。其步驟為： 生產(chǎn)規(guī)模生產(chǎn)規(guī)模計(jì)算設(shè)備大小計(jì)算設(shè)備大小選標(biāo)準(zhǔn)系選標(biāo)準(zhǔn)系列列校核校核 也就是說，由于冶金工廠使用的輔助也就是說，由于冶金工廠使用的輔助設(shè)備大都是定型產(chǎn)品，應(yīng)盡量從定型產(chǎn)品設(shè)備大都是定型產(chǎn)品，應(yīng)盡量從定型產(chǎn)品中選用，在迫不得已的條件下，才按冶金中選用，在迫不得已的條件下，才按冶金過程的特殊要求訂購。過程的特殊要求訂購。 “選用選用”對于具體設(shè)計(jì)工作來說，看起來對于具體設(shè)計(jì)工作來說，看起來好像是處在次要

9、的地位。好像是處在次要的地位。 冶金設(shè)備設(shè)計(jì)資料：冶金設(shè)備設(shè)計(jì)資料： 根據(jù)冶金設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算的要求，為完成冶金根據(jù)冶金設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算的要求，為完成冶金設(shè)備設(shè)計(jì)任務(wù)，應(yīng)該掌握的資料包括：設(shè)備設(shè)計(jì)任務(wù)，應(yīng)該掌握的資料包括：1.全冶金過程的物料衡算與能量衡算數(shù)據(jù)；全冶金過程的物料衡算與能量衡算數(shù)據(jù)；2.廠外的供電、供水及交通條件，水文氣象資料；廠外的供電、供水及交通條件，水文氣象資料；3.冶金過程的有毒氣體與含塵氣體的排放，熱輻射冶金過程的有毒氣體與含塵氣體的排放，熱輻射等條件；等條件；4.冶金過程的高溫熔體、腐蝕流體的產(chǎn)生情況。冶金過程的高溫熔體、腐蝕流體的產(chǎn)生情況。第二節(jié)第二節(jié) 冶金主體設(shè)備設(shè)計(jì)

10、冶金主體設(shè)備設(shè)計(jì) 冶金工廠的主體設(shè)備類型繁多，形式冶金工廠的主體設(shè)備類型繁多，形式多樣，規(guī)模不一。進(jìn)行冶金主體設(shè)備的設(shè)多樣，規(guī)模不一。進(jìn)行冶金主體設(shè)備的設(shè)計(jì)是冶金工藝設(shè)計(jì)的重要組成部分，它是計(jì)是冶金工藝設(shè)計(jì)的重要組成部分，它是在冶金過程衡量計(jì)算的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步具在冶金過程衡量計(jì)算的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步具體完成冶金過程的工藝設(shè)計(jì)，將為整個(gè)冶體完成冶金過程的工藝設(shè)計(jì)，將為整個(gè)冶金過程的順利投產(chǎn)打下可靠的基礎(chǔ)。因此金過程的順利投產(chǎn)打下可靠的基礎(chǔ)。因此冶金主體設(shè)備的設(shè)計(jì)，是冶金工廠設(shè)計(jì)的冶金主體設(shè)備的設(shè)計(jì)，是冶金工廠設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，也是主要內(nèi)容。重要內(nèi)容，也是主要內(nèi)容。設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)內(nèi)容 1、設(shè)備選型與主要結(jié)

11、構(gòu)的分析研究；、設(shè)備選型與主要結(jié)構(gòu)的分析研究； 2、主要尺寸的計(jì)算與確定；、主要尺寸的計(jì)算與確定； 3、某些結(jié)構(gòu)的改進(jìn)；、某些結(jié)構(gòu)的改進(jìn)； 4、相關(guān)設(shè)備的配備；、相關(guān)設(shè)備的配備； 5、主要結(jié)構(gòu)材料的選擇與消耗；、主要結(jié)構(gòu)材料的選擇與消耗； 6、對外部特殊條件的要求。、對外部特殊條件的要求。一、冶金主體設(shè)備的選擇一、冶金主體設(shè)備的選擇 冶金主體設(shè)備的選擇包括冶金主體冶金主體設(shè)備的選擇包括冶金主體設(shè)備的設(shè)備的選型選型和設(shè)備結(jié)構(gòu)的和設(shè)備結(jié)構(gòu)的研究和改進(jìn)研究和改進(jìn)兩兩部分工作部分工作 。 在進(jìn)行冶金主體設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)該對在進(jìn)行冶金主體設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)該對冶金過程的主要目的、發(fā)生的主要物理化學(xué)反冶

12、金過程的主要目的、發(fā)生的主要物理化學(xué)反應(yīng)及其特點(diǎn)有很深入的了解，并要開展廣泛的應(yīng)及其特點(diǎn)有很深入的了解，并要開展廣泛的調(diào)查研究，了解完成某一冶金過程曾經(jīng)調(diào)查研究，了解完成某一冶金過程曾經(jīng)采用過采用過什么設(shè)備，發(fā)展過程如何，目前國內(nèi)工廠通用什么設(shè)備，發(fā)展過程如何，目前國內(nèi)工廠通用哪一種設(shè)備，國外還有哪些更為先進(jìn)的設(shè)備與哪一種設(shè)備，國外還有哪些更為先進(jìn)的設(shè)備與技術(shù)等技術(shù)等。 選擇設(shè)備的基本要求是：選擇設(shè)備的基本要求是： (1) 滿足生產(chǎn)工藝要求；滿足生產(chǎn)工藝要求； (2) 設(shè)備的先進(jìn)性；設(shè)備的先進(jìn)性； (3) 操作的穩(wěn)定性和安全性；操作的穩(wěn)定性和安全性； (4) 設(shè)備的操作彈性；設(shè)備的操作彈性；

13、(5) 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)；技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)； (6) 操作控制的有效性和先進(jìn)性；操作控制的有效性和先進(jìn)性； (7) 加工、安裝和運(yùn)輸?shù)目赡苄裕患庸?、安裝和運(yùn)輸?shù)目赡苄裕?(8) 材質(zhì)選擇經(jīng)濟(jì)合理。材質(zhì)選擇經(jīng)濟(jì)合理。1. 1. 設(shè)備的選型設(shè)備的選型 堆燒法堆燒法是硫化礦最古老的焙燒脫硫法，雖是硫化礦最古老的焙燒脫硫法，雖然在偏僻山區(qū)仍可見到，但是隨著富塊礦的減然在偏僻山區(qū)仍可見到，但是隨著富塊礦的減少，加上選礦技術(shù)的進(jìn)步，產(chǎn)出的細(xì)小硫化精少，加上選礦技術(shù)的進(jìn)步，產(chǎn)出的細(xì)小硫化精礦完全不能采用這種嚴(yán)重污染環(huán)境的簡易方法礦完全不能采用這種嚴(yán)重污染環(huán)境的簡易方法脫硫。隨后相繼出現(xiàn)了人工翻動(dòng)的單層或多層脫硫。隨

14、后相繼出現(xiàn)了人工翻動(dòng)的單層或多層的的反射爐焙燒反射爐焙燒、機(jī)械耙動(dòng)的、機(jī)械耙動(dòng)的多膛爐焙燒多膛爐焙燒，飄懸飄懸焙燒爐焙燒焙燒爐焙燒，這些焙燒爐都能處理細(xì)小的硫化，這些焙燒爐都能處理細(xì)小的硫化精礦，究竟選用哪種類型的焙燒爐？精礦，究竟選用哪種類型的焙燒爐？ 例例1：硫化鋅精礦焙燒脫硫設(shè)備的選擇：硫化鋅精礦焙燒脫硫設(shè)備的選擇 這是一個(gè)氣固多相反應(yīng)，根據(jù)多相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，這是一個(gè)氣固多相反應(yīng)，根據(jù)多相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，在高溫下進(jìn)行的焙燒反應(yīng)，主要受在高溫下進(jìn)行的焙燒反應(yīng)，主要受擴(kuò)散擴(kuò)散條件的條件的限制。因此在選用焙燒設(shè)備時(shí)，必須有利于改限制。因此在選用焙燒設(shè)備時(shí)，必須有利于改善擴(kuò)散過程的進(jìn)行，而上述的多種焙

15、燒爐都不善擴(kuò)散過程的進(jìn)行，而上述的多種焙燒爐都不能很好地滿足這個(gè)要求，這就是為什么現(xiàn)今的能很好地滿足這個(gè)要求，這就是為什么現(xiàn)今的有色冶金工廠，對于硫化物料的焙燒脫硫，都有色冶金工廠，對于硫化物料的焙燒脫硫，都樂意采用樂意采用沸騰焙燒爐沸騰焙燒爐的原因。的原因。 沸騰爐的生產(chǎn)率要比其它焙燒設(shè)備高好幾倍，沸騰爐的生產(chǎn)率要比其它焙燒設(shè)備高好幾倍，沸騰爐還易于大型化與機(jī)械化，并實(shí)現(xiàn)了電子沸騰爐還易于大型化與機(jī)械化，并實(shí)現(xiàn)了電子計(jì)算機(jī)控制，這是其它焙燒設(shè)備難以實(shí)現(xiàn)的。計(jì)算機(jī)控制，這是其它焙燒設(shè)備難以實(shí)現(xiàn)的。 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，沸騰爐本身隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，沸騰爐本身也有了許多改進(jìn)，爐型也在不斷

16、發(fā)展，現(xiàn)在工也有了許多改進(jìn)，爐型也在不斷發(fā)展，現(xiàn)在工業(yè)上采用的沸騰爐爐型見圖。業(yè)上采用的沸騰爐爐型見圖。 （a）矩形沸騰焙燒爐）矩形沸騰焙燒爐優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 簡易、易于砌筑，焙燒時(shí)可防止簡易、易于砌筑，焙燒時(shí)可防止物料出現(xiàn)物料出現(xiàn)“短路短路”時(shí)未經(jīng)充分焙燒的物時(shí)未經(jīng)充分焙燒的物料外溢。料外溢。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 爐子的四角易產(chǎn)生死角，造成爐結(jié)。爐子的四角易產(chǎn)生死角，造成爐結(jié)。 現(xiàn)狀：現(xiàn)狀： 很少工廠采用。秘魯、比利時(shí)兩家很少工廠采用。秘魯、比利時(shí)兩家電鋅廠的制粒鋅精礦采用該爐型。電鋅廠的制粒鋅精礦采用該爐型。(b)直筒型（又稱直筒型（又稱Dorr型）沸騰爐型）沸騰爐 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 該爐子直徑上下一樣，

17、可直接處該爐子直徑上下一樣，可直接處理含水理含水2025%甚至更高的礦漿。甚至更高的礦漿。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 生產(chǎn)率與熱效率均較低，煙氣中生產(chǎn)率與熱效率均較低，煙氣中水份含量高，成為難處理的高酸、水份含量高，成為難處理的高酸、高塵、高泡煙氣。高塵、高泡煙氣。 應(yīng)用狀況：應(yīng)用狀況： 該爐型曾被日本各濕法冶煉廠所采用，目該爐型曾被日本各濕法冶煉廠所采用，目前巳遂漸被（前巳遂漸被（d）型爐所取代。但是，如果要）型爐所取代。但是，如果要在選廠附近建冶煉廠時(shí)可以考慮選用該爐型在選廠附近建冶煉廠時(shí)可以考慮選用該爐型(c) 帶加熱前室的直筒型沸騰焙燒爐帶加熱前室的直筒型沸騰焙燒爐 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：加料前室的風(fēng)帽易堵

18、塞，加料前室的風(fēng)帽易堵塞，常需短時(shí)停爐處理；爐內(nèi)氣相成份常需短時(shí)停爐處理；爐內(nèi)氣相成份分布不均，至使排料口附近的沸騰爐分布不均，至使排料口附近的沸騰爐面積沒有充分發(fā)揮沸騰焙燒反應(yīng)的面積沒有充分發(fā)揮沸騰焙燒反應(yīng)的作用。作用。 應(yīng)用情況：應(yīng)用情況： 此爐型在我國與前蘇聯(lián)的濕法煉鋅廠中曾被此爐型在我國與前蘇聯(lián)的濕法煉鋅廠中曾被廣泛采用過廣泛采用過。（d）擴(kuò)大型（又稱魯奇型）沸騰焙燒爐）擴(kuò)大型（又稱魯奇型）沸騰焙燒爐 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 進(jìn)料均勻；進(jìn)料均勻； 煙塵率低；煙塵率低； 有利于提高爐內(nèi)的氣流速度，有利于提高爐內(nèi)的氣流速度，改善氣固反應(yīng)的擴(kuò)散條件；改善氣固反應(yīng)的擴(kuò)散條件； 可提高生產(chǎn)率；可提高生產(chǎn)率

19、； 克服了前室加料的缺點(diǎn)克服了前室加料的缺點(diǎn)。 應(yīng)用狀況：應(yīng)用狀況： 該爐型是目前國內(nèi)、外廣泛采用的爐型。該爐型是目前國內(nèi)、外廣泛采用的爐型。結(jié)論：國外各濕法煉鋅廠相繼采用，或?qū)⒔Y(jié)論：國外各濕法煉鋅廠相繼采用，或?qū)⑵渌簾隣t改為此種爐型（其它焙燒爐改為此種爐型（VM型沸型沸騰爐）。騰爐）。 例例2：硫化礦物浸出設(shè)備選擇：硫化礦物浸出設(shè)備選擇 硫化礦物原料的浸出，硫化礦物原料的浸出，高壓氧浸設(shè)備高壓氧浸設(shè)備可以產(chǎn)出可以產(chǎn)出元素硫元素硫，常壓加氧化劑浸出常壓加氧化劑浸出往往是使硫轉(zhuǎn)變?yōu)橥鞘沽蜣D(zhuǎn)變?yōu)榱蛩岣x子硫酸根離子SO42-，因此生產(chǎn)元素硫必須選用，因此生產(chǎn)元素硫必須選用高壓浸出設(shè)備，要產(chǎn)出

20、溶于水的硫酸鹽，在加高壓浸出設(shè)備，要產(chǎn)出溶于水的硫酸鹽，在加入氧化劑的條件下則采用常壓浸出設(shè)備。入氧化劑的條件下則采用常壓浸出設(shè)備。 2. 2. 設(shè)備結(jié)構(gòu)的研究和改進(jìn)設(shè)備結(jié)構(gòu)的研究和改進(jìn) 當(dāng)設(shè)備類型選定之后，就應(yīng)該詳細(xì)研當(dāng)設(shè)備類型選定之后，就應(yīng)該詳細(xì)研究這種設(shè)備的具體結(jié)構(gòu)了。這種研究的特究這種設(shè)備的具體結(jié)構(gòu)了。這種研究的特點(diǎn)，主要是對設(shè)備使用過程中的運(yùn)轉(zhuǎn)情況、點(diǎn)，主要是對設(shè)備使用過程中的運(yùn)轉(zhuǎn)情況、生產(chǎn)指標(biāo)及產(chǎn)生的問題的調(diào)查，經(jīng)過充分生產(chǎn)指標(biāo)及產(chǎn)生的問題的調(diào)查，經(jīng)過充分研究之后做出改進(jìn)設(shè)計(jì)的方案，必要時(shí)還研究之后做出改進(jìn)設(shè)計(jì)的方案，必要時(shí)還要委托科研院所與有關(guān)廠礦做一些模擬試要委托科研院所與有關(guān)

21、廠礦做一些模擬試驗(yàn)，才能在正式設(shè)計(jì)中采納。驗(yàn)，才能在正式設(shè)計(jì)中采納。設(shè)備選型與設(shè)計(jì)設(shè)備選型與設(shè)計(jì)主體設(shè)備的尺寸主體設(shè)備的尺寸 計(jì)算及臺數(shù)確定計(jì)算及臺數(shù)確定 計(jì)算方法可分為三類：計(jì)算方法可分為三類：1.按設(shè)備主要反應(yīng)帶的按設(shè)備主要反應(yīng)帶的單位面積生產(chǎn)率單位面積生產(chǎn)率計(jì)算；計(jì)算；2.按設(shè)備的按設(shè)備的有效容積生產(chǎn)率有效容積生產(chǎn)率計(jì)算；計(jì)算；3.按設(shè)備的按設(shè)備的負(fù)荷強(qiáng)度負(fù)荷強(qiáng)度計(jì)算計(jì)算。1、按單位面積生產(chǎn)率計(jì)算、按單位面積生產(chǎn)率計(jì)算 幾乎所有火法冶金爐都可以按此方法幾乎所有火法冶金爐都可以按此方法進(jìn)行計(jì)算，求出設(shè)備的爐床面積。進(jìn)行計(jì)算，求出設(shè)備的爐床面積。 其計(jì)算公式如下：其計(jì)算公式如下：計(jì)算公式如下

22、：計(jì)算公式如下： F=A/a（m2）式中：式中：F所需設(shè)備的有效面積；（所需設(shè)備的有效面積；（m2） A日處理的物料數(shù)量；（日處理的物料數(shù)量；（t） a單位面積生產(chǎn)率。（單位面積生產(chǎn)率。（t/m2.d）例：例： 設(shè)計(jì)一座日處理設(shè)計(jì)一座日處理180噸鋅精礦的沸騰噸鋅精礦的沸騰焙焙燒爐。已知焙燒鋅精礦時(shí)其單位面積生產(chǎn)燒爐。已知焙燒鋅精礦時(shí)其單位面積生產(chǎn)率（率（a）為）為 7 t/m2.d時(shí)，問需要多大爐床面時(shí)，問需要多大爐床面積的沸騰焙燒爐？積的沸騰焙燒爐？解：解： 根據(jù)設(shè)備的有效面積計(jì)算公式：根據(jù)設(shè)備的有效面積計(jì)算公式： F = A / a 已知：已知： A = 180 t， a = 7 t/m

23、2.d 并將其代入公式，得：并將其代入公式，得： F = 180 / 7 = 25.7 m2 答：需要建一座爐床面積為答：需要建一座爐床面積為25.7 m2的的沸騰焙燒爐。沸騰焙燒爐。2、按單位容積生產(chǎn)率計(jì)算、按單位容積生產(chǎn)率計(jì)算 對濕法冶金中的浸出槽、凈化槽、貯對濕法冶金中的浸出槽、凈化槽、貯液槽、分解槽等類型的設(shè)備計(jì)算時(shí)多采用液槽、分解槽等類型的設(shè)備計(jì)算時(shí)多采用此計(jì)算方法。此計(jì)算方法。 第一步：根據(jù)產(chǎn)量計(jì)算確定所需設(shè)備的第一步：根據(jù)產(chǎn)量計(jì)算確定所需設(shè)備的 容積（體積）；容積（體積）； 第二步：第二步： 計(jì)算確定所需設(shè)備的數(shù)量；計(jì)算確定所需設(shè)備的數(shù)量； 第三步：計(jì)算確定單個(gè)設(shè)備的尺寸。第三步

24、：計(jì)算確定單個(gè)設(shè)備的尺寸。 下面以常壓與高壓兩種作業(yè)條件和高爐有下面以常壓與高壓兩種作業(yè)條件和高爐有效容積的設(shè)備進(jìn)行計(jì)算說明。效容積的設(shè)備進(jìn)行計(jì)算說明。 (1)常壓設(shè)備的計(jì)算常壓設(shè)備的計(jì)算 精礦或經(jīng)磨碎后的其它有色金屬物料，精礦或經(jīng)磨碎后的其它有色金屬物料，大都采用攪拌浸出與溶液凈化，攪拌方大都采用攪拌浸出與溶液凈化，攪拌方式常用機(jī)械攪拌或空氣攪拌。式常用機(jī)械攪拌或空氣攪拌。 這種設(shè)備的設(shè)計(jì)首先是計(jì)算確定設(shè)備這種設(shè)備的設(shè)計(jì)首先是計(jì)算確定設(shè)備的容積，其計(jì)算式如下：的容積，其計(jì)算式如下： V總總=V液液t24式中式中 V總總設(shè)備的總?cè)莘e，設(shè)備的總?cè)莘e，m3； V液液每天需處理的礦漿或溶液的每天需處

25、理的礦漿或溶液的總體積，總體積，m3； t礦漿在槽內(nèi)停留的總時(shí)間，礦漿在槽內(nèi)停留的總時(shí)間，h； 設(shè)備容積的利用系數(shù)。設(shè)備容積的利用系數(shù)。 每天需處理的礦漿或溶液的體積，是根每天需處理的礦漿或溶液的體積，是根據(jù)據(jù)物料衡算物料衡算來確定的，對于固體物料的來確定的，對于固體物料的浸出，在物料衡算時(shí)，往往只知道物料浸出，在物料衡算時(shí)，往往只知道物料的處理量，需要根據(jù)該冶金生產(chǎn)過程的的處理量，需要根據(jù)該冶金生產(chǎn)過程的液固比及礦漿的密度來計(jì)算出液固比及礦漿的密度來計(jì)算出V液液，其計(jì)，其計(jì)算式如下：算式如下： V液液= （m3）式中式中 Q日處理的固體物料量，日處理的固體物料量，td； LS液體與固體物料的

26、重量液體與固體物料的重量 比，簡稱液固比；比，簡稱液固比； 液體與固體混合漿料的密度，液體與固體混合漿料的密度， tm3。/ )(QSLQ 當(dāng)當(dāng)V液液求出之后，需要計(jì)算所需槽數(shù)求出之后，需要計(jì)算所需槽數(shù)N，計(jì)算式如下：計(jì)算式如下： 式中：式中： N所需槽數(shù)，臺；所需槽數(shù)，臺； V0選定的單個(gè)槽的幾何容選定的單個(gè)槽的幾何容 積，積， m3； n備用槽數(shù)，臺；備用槽數(shù)，臺； 槽體容積的利用系數(shù)。槽體容積的利用系數(shù)。00VVnnV24VN槽液 (2)高壓濕法冶金容器的設(shè)計(jì)計(jì)算高壓濕法冶金容器的設(shè)計(jì)計(jì)算 高壓濕法冶金近年來有所發(fā)展，在有色冶高壓濕法冶金近年來有所發(fā)展，在有色冶金中使用最普遍的是氧化鋁的

27、生產(chǎn)。礦漿在壓金中使用最普遍的是氧化鋁的生產(chǎn)。礦漿在壓煮器中用過熱的新蒸汽（煮器中用過熱的新蒸汽（280300）最終）最終加熱到加熱到232，在計(jì)算壓煮器的尺寸與臺數(shù)時(shí)，在計(jì)算壓煮器的尺寸與臺數(shù)時(shí)，除了必須知道單位時(shí)間內(nèi)有多少礦漿量通過壓除了必須知道單位時(shí)間內(nèi)有多少礦漿量通過壓煮器之外，還需知道煮器之外，還需知道用新蒸汽加熱礦漿時(shí)產(chǎn)生用新蒸汽加熱礦漿時(shí)產(chǎn)生的冷凝水。的冷凝水。所以計(jì)算的物料平衡數(shù)據(jù)中的礦漿所以計(jì)算的物料平衡數(shù)據(jù)中的礦漿量，必須再加上加熱用蒸汽冷凝的水量，才是量，必須再加上加熱用蒸汽冷凝的水量，才是壓煮器流出的礦漿總量。壓煮器流出的礦漿總量。 (3)高爐有效容積的設(shè)計(jì)計(jì)算。高爐有

28、效容積的設(shè)計(jì)計(jì)算。 高爐有效容積的計(jì)算，根據(jù)高爐有效容積的高爐有效容積的計(jì)算，根據(jù)高爐有效容積的利用系數(shù)利用系數(shù)和日產(chǎn)量確定，其計(jì)算式如下和日產(chǎn)量確定，其計(jì)算式如下 式中式中 V有有高爐有效容積，高爐有效容積，m3； P高爐的日產(chǎn)量，高爐的日產(chǎn)量，td； 高爐有效容積利用系數(shù)，高爐有效容積利用系數(shù)， t(m3d)。P有V 高爐有效容積利用系數(shù)是衡量高爐生產(chǎn)高爐有效容積利用系數(shù)是衡量高爐生產(chǎn)強(qiáng)化程度的重要指標(biāo)強(qiáng)化程度的重要指標(biāo),越高，說明高爐越高，說明高爐生產(chǎn)率越高，每天所產(chǎn)生鐵越多。目前生產(chǎn)率越高，每天所產(chǎn)生鐵越多。目前我國大中型企業(yè)的平均利用系數(shù)約我國大中型企業(yè)的平均利用系數(shù)約1.82.0，

29、高的達(dá)到，高的達(dá)到2.5甚至甚至3.0以上。以上。3、按設(shè)備的負(fù)荷強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算、按設(shè)備的負(fù)荷強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算 此類計(jì)算主要用于電解精煉的設(shè)備計(jì)算，它們此類計(jì)算主要用于電解精煉的設(shè)備計(jì)算，它們都是按電流強(qiáng)度，即設(shè)備通過的電流大小來進(jìn)都是按電流強(qiáng)度，即設(shè)備通過的電流大小來進(jìn)行設(shè)備計(jì)算的。行設(shè)備計(jì)算的。 有色冶金的電化冶金過程，如銅、鉛的電解有色冶金的電化冶金過程，如銅、鉛的電解精煉，硫酸鋅水溶液的電積，鋁的熔鹽電解，精煉，硫酸鋅水溶液的電積，鋁的熔鹽電解，鋼鐵冶金的電解金屬錳生產(chǎn)，這些過程所用鋼鐵冶金的電解金屬錳生產(chǎn)，這些過程所用的電解槽，都是按電流強(qiáng)度，即按通過電解的電解槽，都是按電流強(qiáng)度，即按通過

30、電解槽的電流大小來設(shè)計(jì)計(jì)算。而電流強(qiáng)度是與槽的電流大小來設(shè)計(jì)計(jì)算。而電流強(qiáng)度是與選定的電流密度和生產(chǎn)規(guī)模等許多因素有關(guān)，選定的電流密度和生產(chǎn)規(guī)模等許多因素有關(guān)，只有通過調(diào)查研究之后才能正確地決定。只有通過調(diào)查研究之后才能正確地決定。 冶金輔助設(shè)備冶金輔助設(shè)備的選擇與設(shè)計(jì)的選擇與設(shè)計(jì)一、輔助設(shè)備選擇的基本原則一、輔助設(shè)備選擇的基本原則 1、滿足生產(chǎn)過程的要求、滿足生產(chǎn)過程的要求 例如高爐、沸騰爐的例如高爐、沸騰爐的鼓風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)機(jī)，其風(fēng)壓與風(fēng)量必須滿足物，其風(fēng)壓與風(fēng)量必須滿足物料正常沸騰的需要。若風(fēng)壓太小不能克服空氣進(jìn)入沸騰空間料正常沸騰的需要。若風(fēng)壓太小不能克服空氣進(jìn)入沸騰空間的阻力，就不能保證所

31、需的風(fēng)量鼓入爐內(nèi)，物料便不能達(dá)到的阻力，就不能保證所需的風(fēng)量鼓入爐內(nèi)，物料便不能達(dá)到沸騰狀態(tài)，也會(huì)延緩反應(yīng)過程的進(jìn)行。又如收塵過程的抽風(fēng)沸騰狀態(tài)，也會(huì)延緩反應(yīng)過程的進(jìn)行。又如收塵過程的抽風(fēng)機(jī)抽力不夠，便不能保證收塵設(shè)備在負(fù)壓下工作，造成含塵機(jī)抽力不夠，便不能保證收塵設(shè)備在負(fù)壓下工作，造成含塵煙氣外逸，從而惡化了車間的勞動(dòng)條件，并污染了環(huán)境。煙氣外逸，從而惡化了車間的勞動(dòng)條件，并污染了環(huán)境。 2、適應(yīng)工作環(huán)境的要求、適應(yīng)工作環(huán)境的要求 火法冶金車間多數(shù)設(shè)備往往是在高溫與含塵氣體下工作，火法冶金車間多數(shù)設(shè)備往往是在高溫與含塵氣體下工作，而濕法冶金車間的工作環(huán)境，往往又是潮濕與含有各種酸、而濕法冶金

32、車間的工作環(huán)境，往往又是潮濕與含有各種酸、堿霧。所以冶金工廠選用的輔助設(shè)備，在許多情況下是需要堿霧。所以冶金工廠選用的輔助設(shè)備，在許多情況下是需要耐高溫與耐腐蝕的。耐高溫與耐腐蝕的。 3、容量應(yīng)在滿負(fù)荷條件下工作；、容量應(yīng)在滿負(fù)荷條件下工作； 這就要求在設(shè)計(jì)計(jì)算過程中準(zhǔn)確地提出容量數(shù)據(jù)。但是應(yīng)這就要求在設(shè)計(jì)計(jì)算過程中準(zhǔn)確地提出容量數(shù)據(jù)。但是應(yīng)該指出，冶金工廠的生產(chǎn)過程是連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的，必須保證設(shè)備該指出，冶金工廠的生產(chǎn)過程是連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的，必須保證設(shè)備有一定的備用量，在設(shè)備計(jì)劃檢修和發(fā)生臨時(shí)故障時(shí)，應(yīng)能有一定的備用量，在設(shè)備計(jì)劃檢修和發(fā)生臨時(shí)故障時(shí)，應(yīng)能及時(shí)更替，不致因此而中斷生產(chǎn)。當(dāng)然，及時(shí)更替，不

33、致因此而中斷生產(chǎn)。當(dāng)然，備用量必須適當(dāng)，備用量必須適當(dāng)，否則大大增加建廠投資。否則大大增加建廠投資。 在計(jì)算設(shè)備容量時(shí)，還必須注意到生產(chǎn)條件的變化。在計(jì)算設(shè)備容量時(shí)，還必須注意到生產(chǎn)條件的變化。例如：例如：根據(jù)原料來源與市場情況，需要增加產(chǎn)量時(shí)，設(shè)備應(yīng)有一定根據(jù)原料來源與市場情況，需要增加產(chǎn)量時(shí)，設(shè)備應(yīng)有一定的富余能力。的富余能力。又如：又如：為了節(jié)約電費(fèi)，某些地區(qū)已規(guī)定晚間為了節(jié)約電費(fèi)，某些地區(qū)已規(guī)定晚間(08時(shí)時(shí))電費(fèi)比日間高峰電費(fèi)低許多，鐵合金、工業(yè)硅生產(chǎn)電費(fèi)比日間高峰電費(fèi)低許多，鐵合金、工業(yè)硅生產(chǎn)和鋁電解是耗電多的高耗能生產(chǎn)過程，在不影響生產(chǎn)正常進(jìn)和鋁電解是耗電多的高耗能生產(chǎn)過程，在不

34、影響生產(chǎn)正常進(jìn)行的條件下，可以在晚間采用高電流密度，而在日間高峰用行的條件下，可以在晚間采用高電流密度，而在日間高峰用電時(shí)采用低電流密度操作。這樣選用的變壓器、整流設(shè)備應(yīng)電時(shí)采用低電流密度操作。這樣選用的變壓器、整流設(shè)備應(yīng)能滿足這種負(fù)荷變化的要求。能滿足這種負(fù)荷變化的要求。 4、滿足節(jié)能的要求；、滿足節(jié)能的要求； 選用的輔助設(shè)備大都是電力拖動(dòng)，設(shè)備所需功率必須認(rèn)選用的輔助設(shè)備大都是電力拖動(dòng)，設(shè)備所需功率必須認(rèn)真算好，絕不可用大功率電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)小生產(chǎn)率設(shè)備，應(yīng)該使真算好，絕不可用大功率電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)小生產(chǎn)率設(shè)備，應(yīng)該使電動(dòng)機(jī)在接近滿負(fù)荷的條件下工作。同時(shí)應(yīng)該充分利用工廠電動(dòng)機(jī)在接近滿負(fù)荷的條件下工作。

35、同時(shí)應(yīng)該充分利用工廠本身的能量。例如：余熱鍋爐所產(chǎn)生的蒸汽不能充分利用來本身的能量。例如：余熱鍋爐所產(chǎn)生的蒸汽不能充分利用來發(fā)電時(shí)，則可用蒸汽透平來傳動(dòng)其他輔助設(shè)備。發(fā)電時(shí)，則可用蒸汽透平來傳動(dòng)其他輔助設(shè)備。 5、為擴(kuò)大生產(chǎn)留有余地。、為擴(kuò)大生產(chǎn)留有余地。 輔助設(shè)備應(yīng)盡量選用定型產(chǎn)品，但是在許多情況下卻選輔助設(shè)備應(yīng)盡量選用定型產(chǎn)品，但是在許多情況下卻選不到，需要重新設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)可分為兩種類型。不到，需要重新設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)可分為兩種類型。 第一類第一類：可由冶金工藝設(shè)計(jì)人員提出要求，向有關(guān)廠家：可由冶金工藝設(shè)計(jì)人員提出要求，向有關(guān)廠家定做；冶金工廠特殊用途的機(jī)電產(chǎn)品屬于這種類型。有一些定做；冶

36、金工廠特殊用途的機(jī)電產(chǎn)品屬于這種類型。有一些輔助設(shè)備承擔(dān)廠家，一時(shí)難于接受這種特殊設(shè)計(jì)，可由有關(guān)輔助設(shè)備承擔(dān)廠家，一時(shí)難于接受這種特殊設(shè)計(jì)，可由有關(guān)廠家與冶金工藝設(shè)計(jì)人員合作研制設(shè)計(jì)。如目前冶金工廠使廠家與冶金工藝設(shè)計(jì)人員合作研制設(shè)計(jì)。如目前冶金工廠使用的余熱鍋爐，多是由鍋爐廠與冶金廠合作設(shè)計(jì)制造的。用的余熱鍋爐，多是由鍋爐廠與冶金廠合作設(shè)計(jì)制造的。 第二類第二類：非定型輔助設(shè)備，如物料的干燥用具，在全廠生：非定型輔助設(shè)備，如物料的干燥用具，在全廠生產(chǎn)過程中它只起輔助作用，往往是由冶金設(shè)計(jì)者當(dāng)做主體設(shè)產(chǎn)過程中它只起輔助作用，往往是由冶金設(shè)計(jì)者當(dāng)做主體設(shè)備自行設(shè)計(jì)。又如新研制成一種過濾設(shè)備，當(dāng)然只能由冶金備自行設(shè)計(jì)。又如新研制成一種過濾設(shè)備，當(dāng)然只能由冶金研制人員承擔(dān)設(shè)計(jì)任務(wù)，在某種情況下也可與專門生產(chǎn)廠家研制人員承擔(dān)設(shè)計(jì)任務(wù)，在某種情況下也可與專門生產(chǎn)廠家合作。合作。二、選用、設(shè)計(jì)輔助設(shè)備的基本方法二、選用、設(shè)計(jì)輔助設(shè)備的基本方法選擇的方法有三條：選擇的方法有三條： 其一其一是從產(chǎn)品目錄上選用。這主要是對定是從產(chǎn)品目錄上選用。這主要是對定型產(chǎn)品。如：電機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、各種類型的泵、型產(chǎn)品。如：電機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、各種類型的泵、起吊裝置、天車、皮帶運(yùn)輸機(jī)等等。起吊裝置、天車、皮帶運(yùn)輸機(jī)等等。 但是有些設(shè)備選用好之后，設(shè)計(jì)者還應(yīng)根但是有些設(shè)備選用