中南大学冶金学院 工厂设计 课件 第2章.ppt

,第二章 工艺流程的选择和设计 任务：确定工艺流程方案 确定流程中各工序的具体内容、顺序和组合方式 绘制工艺设备流程图 1 有色冶金厂的生产规模 2 工艺流程选择的基本原则和影响因素 3 工艺流程方案选择的技术经济比较 4 工艺流程方案选择实例 5 工艺流程设计的步骤和方法 6 绘制工艺流程图,1、有色冶金厂的生产规模 确定生产规模的依据：,1、考虑建设（投资）者的条件和意愿；,2、根据原辅材料供给能力；,3、根据产品的市场需求容量；,4、根据环境保护的要求；,5、根据当时当地实际情况（交通、供电、供水的），综合权衡。,2-2-1 2、工艺流程选择的基本原则和影响因素 工艺流程：矿物原料若干工序最终产品的过程 一、选择工艺流程的基本原则,1、对原料有较强的适应性 2、有利于综合回收和环境保护 3、技术成熟，先进可靠 4、总投资少，建设期限短，投产后效益大,二、工艺流程选择应考虑的基本因素 2-2-2 （一）矿物原料的物理性质，化学组成和矿相特点,3、物料的矿相特性： 矿相主金属的存在形态。 例如：铝土矿 三水铝石型 一水软铝石 一水硬铝石 钨矿：黑钨矿（Mn,Fe)(WO4）2,白钨矿CaWO4,2、化学组成： 指原料中主金属含量和杂质含量。 例如：铝土矿，Al含量和Si含量。,1、不同方法对物料的物理性能要求不同。 物理性能指原料的粒度和水分,（二）综合利用有色金属原料，提高经济效益 2-2-3,镍冶金过程：S、Co、Cu、Pt、Pa等回收 铜冶金过程：S、Au、Ag、Se等回收 铅锌冶金过程： S、Au、Ag、In、Ge等回收 铝冶金过程：Sc的回收 钼冶金过程： S、 Re的回收,锡精矿 反射炉处理 含Sn 5%的初渣 鼓风炉处理 含Sn 2%的二次渣, 烟化炉处理 含Sn0.2%的弃渣,（三）主要金属的总回收率,增设烟化炉，需投资200万元，但可使炼锡总回收率提高1%，每年可多产锡180吨，价值400万元（2008年9约15日报价15.4万元/吨），假设回收每吨锡总成本10万元，则每年增加利润220万元。,（四）生产所需要的燃料、水、电也常影响工艺流程的选择 1989年我国锌产量，43.8万吨/年. 沈冶 2万吨/年 (湿法) 株冶 10万吨/年 (湿法) 韶冶 7.5万吨/年 (密闭鼓风炉) 葫芦岛 14万吨/年 (竖炉) 当时生产1吨锌耗煤2-3吨 100元/吨 湿法炼锌生产一吨锌耗电4000度 0.2元/度电,1 不同的规模常常采用不同的工艺方法 如我国铜生产能力在2万吨/年以下者,多采用鼓风炉熔炼. 钼冶金，小规模一般采用反射炉焙烧，大规模一般采用回转窑或多膛炉焙烧,2 不同的产品品种（规格）采用不同的工艺方法 生产高比容钽粉-钠还原K2TaF7 生产冶金级钽粉-用熔盐电解法。,2-2-4 (五)生产规模和产品品种,(六)基建投资费用和经营管理费用 冶金企业的经济服务年限一般为20年左右. 例:反射炉炼铜和电炉炼铜经济比较,3 工艺流程方案选择的技术经济比较 一、工艺流程方案比较的内容和方法 比较内容：技术和经济两个方面 工艺流程的技术指标表现在： 1）工业生产的可靠性; 2）合理地处理原料; 3）能保证产品的质量; 4）有高的金属回收率; 5）综合利用和三废处理的程度.,2-3-1,工艺流程的经济指标主要表现在： 1）有较高的劳动生产率和生产能力; 2）原料、燃料、水、电、动力的消耗低; 3）产品成本低; 4）基建投资少，投资回收期短. 比较方法： 1）、坚持多方案比较。对每一列出的方案都要有具体的分析说明。既不遗漏最优方案，又不滥列陪衬方案。 2）、对提出的每一方案进行技术经济计算。 3）、根据计算结果，逐步筛选出最佳方案。,2-3-2,二、方案的技术经济计算内容,5：列表比较。,4：根据产品价格，求出年销售额，计算年利润和投资回收期。,3：计算产品的生产费用或生产成本,2：概算建筑工程量和安装工程量,1：所选流程的主要技术经济指标（原料、辅助材料、燃料、水、电、劳动力等消耗定额）,三、方案比较的定量分析法 方案定量比较最终是落实到投资额（K）和年经营费用（C）， 投资回收期上。,2-3-3,2、质量不同的可比性 用使用效果系数a修正 a=产品改进后的使用效果/产品改进前的使用效果 调整后的经营费用Ca=C/a 调整后的基建投资费用：Ka=K/a,式中，C、K分别表示调整前的经营费和投资费。,1、产量不同的可比性，设产量为Q C/Q K/Q,（一）比较方案使用价值同等化 在同一标准上进行比较。 同一产量标准，同一质量标准，同一时间标准。,3、时间因素的可比性 设某项工程投资3000万元，三年建成，年利息10%， 1）一次投资3000万元， 三年的总投资为：S=3000(1+0.1)3=3993(万元) 2) 分成500万,1000万,1500万,分别在一、二、三年投入， 则三年后总投资为： S=500(1+0.1)3+1000(1+0.1)2+1500(1+0.1)1 =3526(万元) 两者的投资差为:3993-3526=467(万元),2-3-4,(二)不同经营费用比较 年经营费用包括:原料、燃料、辅助材料、水、电、动力消耗费用、工资、工程折旧、车间经费等.,2-3-5,(三）不同方案投资额的比较 投资额包括：土建、设备、管道、安装等。,C -两比较方案经营费用总差额; Cj -经营费用中某项费用的差额; n-两比较方案经营费用中费用不同的项目。,K -两方案投资额总差额; Ki -某个构成项目的投资差; n-每个方案投资额不相同的构成项目.,1当两个比较方案的年产量Q相同时 a. K1K2 C1C2 方案2好 b. K1C2 Ta=(K2-K1)/(C1-C2) Ta-追加投资回收期。即全部追加投资从成本节约 额中收回的年限。 当国家标准投资回收期为Tn时（一般为5年） TaTn 方案1好,2-3-6,(四）计算不同方案的投资回收期,2.当两个比较方案的年产量Q不同时 先求出各方案的单位产品成本和单位产品投资，再按方法1比较。 Ta=(K2/Q2-K1/Q1) / (C1/Q1-C2/Q2) TaTn 方案1好,1、用追加投资回收期法,2-3-7,(五）多方案比较 两个或两个以上的方案进行比较,2、用年计算费用法（最小费用总额法）,按各方案经营费用（或投资费用）从小到大的次序依次排列，逐个比较，分别淘汰： 例如： 方案1 K1=2000万元 C1=1250万元 方案2 K2=2200万元 C2=1150万元 方案3 K3=2500万元 C3=1050万元 标准回收期为5年，选出最优方案 1）方案3和方案2比较 Ta=(K3-K2)/(C2-C3)=(2500-2200)/(1150-1050)=3（年） 方案3好，淘汰方案2 2）方案3和方案1比较 Ta=(k3-K1)/(C1-C3)=(2500-2000)/(1250-1050)=2.5（年） 方案3好，淘汰方案1。,2-3-8,设方案I的总投资额为Ki,年经营费为Ci, 标准投资回收期为Tn,则在标准偿还年限内方案I的总费用为Zi（最小费用总额）: Zi=Ki+TnCi Zi最小为最佳方案。 如标准投资回收期取值不同，则采用年计算费用法比较 Yi=Ki/Tn+Ci Yi-方案i的年计算费用 Ci-方案i的年经营费用 Ki/Tn-每年由于投资而未能发挥相应生产效益的损失费 Yi最小者为最佳方案,2-3-9,4 工艺流程方案选择实例: 一:铜精矿熔炼工艺选择 反射炉熔炼 电炉熔炼 闪速炉熔炼 二:低品位黑钨-白钨混合矿提取钨工艺选择 苏打烧结法 苏打高压浸出法 氢氧化钠常压搅拌浸出法 酸浸碱分解法 热球磨法,作业： 黑钨矿生产APT生产线工艺设计中，优先考虑的有三种工艺方案，其产品规模、投资额和年经营费用如下： 方案1 500吨/年，K1=3000万元，C1=1200万元 方案2 500吨/年，K2=3200万元，C2=1150万元 方案3 750吨/年，K3=5100万元，C3=1570万元 请选出最优方案。,2-4-4,从锌精矿生产电锌工艺流程简图,2-4-3,5 工艺流程设计的步骤和方法 1：确定生产线数目。 2：确定主要生产过程 3：考虑物料和能量的充分利用 提高有价成份的总收率 余热利用 尽量采用物料自流 进行“三废”冶理设计 4：精心设计各单元过程 5：工艺流程的完善与简化,6 绘制工艺流程图 分类：,三：施工流程图,二：工艺设备连接图,一：工艺流程简图,工艺流程简图 以方格、文字、直线和箭头表示从原料到产品的生产过程图。 规则： 1：原料、辅料、中间产物、废物其名下加粗实线；产品名下加粗细双实线。 2：工序名加实线外框，工序名要标出工序特点。 3：工序间、工序与物料间用细实线联系并加箭头表示物料走向。 4：备用工序外框线和连线用虚线表示。,工艺设备连接图 绘制要点： 1：按工艺过程先后和设备的大致比例及空间大致位置从左至右画出工序中的所有设备轮廓或示意图（细实线）。 2：用粗实线和箭头表示出物料的流向。 3：用中粗实线表示出水、汽、气、真空等的分布。对交叉线采用“竖断横不断”的画法。 4：在设备示意图