石油化工生产技术答辩毕业论文-论竖罐炼锌现状.doc

承德石油高等专科学校毕业论文毕 业 论 文说 明 书设计题目： 论竖罐炼锌现状 班 级： 化工1010班 学生姓名： 刘佳 指导教师： 李红耀 完成日期： 2013 年 6 月 9 日化工系毕业论文任务书一、题目 论竖罐炼锌现状 设计学生姓名： 刘佳 二 、题目说明： 本题应达到的基本要求1. 认真查阅资料。2. 本着科学的态度，按照实验步骤完成实验。三、题目进度安排（步骤、程序、时间） 第 1 - 6周：准备、查阅资料。第 7 - 13周：跟随班长了解竖罐炼锌流程 。第14-15周：总结数据，撰写毕业论文。第16-18周：整理论文、准备答辩。交出任务时间:2013年 3 月 2 日；完成日期 6 月 10 日学生交出全部设计（论文）期限2013年 6 月 12 日指导教师 李红耀 学生签名 刘佳 摘 要本文论述了竖罐炼锌技术的现状及发展，对现代竖罐炼锌技术体系做了系统的介绍,不但全面介绍了该技术体系的主流程,也介绍了配套的辅助流程,是现代竖罐炼锌技术进步和生产经验的总结。主要内容包括:原料准备、氧化焙烧及制酸、团矿制备、焦结与蒸馏、精馏、有价金属综合回收、渣处理、煤气与碳化硅制品生产等。全书以生产操作介绍为主,为说明生产操作的依据与合理性,也适当介绍了一些相关的理论知识。关键词：竖罐炼锌；火法炼锌原理；设备；流程；特点。ABSTRACTThis paper discusses the present situation and development of the zinc vertical retorting technology, made a systematic introduction to modern zinc vertical retorting technology system, not only a comprehensive introduction to the main process of the technical system, also introduced the auxiliary supporting processes, is a modern zinc vertical retorting technology progress and production experience. The main contents include: raw material preparation, oxidation roasting and acid, its preparation, coke and distillation, distillation, comprehensive recovery of metal, slag processing, gas and silicon carbide products production. The book mainly in the production of introduction, to illustrate the operation basis and rationality, but also appropriate introduces some relevant theoretical knowledge.KEY WORDS: zinc vertical retorting; zinc pyrometallurgy principle; equipment; technological process; characteristic目 录前 言.7第一章 锌及其主要伴生元素的性质.81.1锌及锌矿中主要伴生元素的物理性质.81.2锌及锌矿中主要伴生元素的宏观性质. 81.3锌及锌矿中主要伴生元素的物质结构.81.4锌及其主要伴生元素和化合物的热力学性质.81.5锌的用途. 8第二章 竖罐炼锌原理.92.1基本原理. 9第三章 竖罐炼锌流程.103.1竖罐炼锌简化流程.103.2竖罐炼锌流程图.10第四章 焙烧.114.1焙砂中ZnO的还原.114.2焙砂中其他物质的还原.114.3焙烧的目的.114.4焙烧的程度.12第五章 Zn蒸气的冷凝.125.1冷凝反应.125.2还原蒸馏气体组成的组成.125.3蓝粉的生成.125.4冷凝设备.135.4.1铅雨冷凝器的优点.135.4.2铅雨冷凝器的缺点.135.5冷凝影响因素.13 第六章 精馏法精炼.146.1粗锌精馏精炼的原理.146.2精馏的设备与工艺.146.3粗锌精馏精炼的过程.18第七章 总 结.20参考文献.22致 谢.23前 言我国锌矿资源丰富，已查明的储量居世界前列。炼锌技术源于我国，约在十五六世纪以前我国采炼技术和规模居世界领先地位。竖罐炼锌技术已经有近百年的发展史，该技术已经在国外消失，只在中国还表现出较强的生命力。经过几代人的不懈努力，竖罐炼锌技术有了很大提高，其中葫芦岛锌厂代表当今竖罐炼锌技术的最高水平。为了确保竖罐炼锌技术的不断提高，就要不断总结经验教训，以促进竖罐炼锌技术的不断发展。第一章 锌及其主要伴生元素的性质1.1锌及锌矿中主要伴生元素的物理性质锌是银白色的金属，断面有金属光泽，结晶为最密堆积的六方晶格。锌矿中主要的伴生元素在元素周期表中属于B族、B族和B族的Pb、Zn、Cd、Hg、Sn、Sb、Bi、As、In、Ge和Ag、Au等。1.2锌及锌矿中主要伴生元素的宏观性质物理性质：熔点、熔化热、沸点、汽化热、蒸气压、密度、摩尔体积、线膨胀系数、弹性模数、电阻率、磁化率、表面张力、粘度等1.3锌及锌矿中主要伴生元素的物质结构 电子层结构、极化率、粒子半径、金属键半径、离子半径、离子势、原子和离子的电离能、放射性同位素、电负性、磁化率等1.4锌及其主要伴生元素和化合物的热力学性质锌主要化合物的热力学性质、水溶液中有关电极反应的标准氧化还原电势、水溶液体系的热力学数据等1.5锌的用途金属锌有着广泛的用途，用量仅次于铜和铝，在国民经济中占有重要的地位。世界上，锌约有一半用于镀锌工业，其次是用来制造合金，如用锌、铜制造黄铜，铜、锌、锡形成青铜合金，铜、锌、铅、形成抗磨合金，以及压铸合金等。锌的化合物也有各种各样用途。氧化锌在橡胶工业有作添加剂，在化学工业中用作白色颜料，也可以用作防腐涂料浸润木材起保护作用。在冶金工业中，利于锌从氰化溶液中置换会，在粗铅精致时用丁提取贵金属。在湿法炼锌生产过程中净化溶液，除去铜、镉等杂质。第二章 竖罐炼锌原理2.1 基本原理火法炼锌是先将锌精矿进行氧化焙烧或烧结焙烧，使精矿中的ZnS变为ZnO，然后用碳质还原剂还原得到锌蒸气，再进一步蒸馏提纯得精炼锌。按冶炼设备不同可分鼓风炉、竖罐、电炉、平罐等炼锌方法。平罐炼锌在20 世纪前是唯一的炼锌方法，是一种简单而又落后的炼锌方法，由于能耗高，生产率低，目前已基本淘汰。第三章 竖罐炼锌流程3.1 竖罐炼锌简化流程焙烧 还原蒸馏 精炼3.2竖罐炼锌流程图第四章 焙烧4.1焙砂中ZnO的还原火法炼锌是基于在高温（1273 K）ZnO能被碳质还原剂还原，主要反应为：ZnO(s) + CO (g) = Zn(g) + CO2(g)C(s) + CO2(g) = 2CO(g)总反应为： ZnO(s) + C(s) = Zn(g) + CO(g)4.2焙砂中其他物质的还原存在于焙砂中的铁酸锌（ZnO.Fe2O3）在蒸馏过程中可被CO还原：ZnO.Fe2O3+CO=ZnO+2FeO+CO2ZnO+CO=Zn+CO2焙砂中的硅酸锌在配入石灰后也容易还原，但焙砂中的ZnSO4和ZnS不被还原完全进入蒸馏残渣中而引起锌的损失。4.3焙烧的目的完全脱硫，得到金属氧化物组成的焙烧矿（焙砂），从而可使蒸馏得到的锌较纯，避免蒸馏过程锌成为硫化锌而造成的锌的损失。4.4焙烧的程度焙烧是完全的氧化焙烧(死焙烧)。这是因为火法冶炼是在强还原性气氛中使氧化锌被一氧化碳还原成金属锌，在现有工艺条件下硫化锌是不能被还原成金属锌的。第五章Zn蒸气的冷凝5.1冷凝反应还原蒸馏得到的锌蒸气必须在冷凝器中冷凝成液体锌。Zn(g) Zn（l）锌蒸气的冷凝是相变过程，为使气态锌转化为液态锌，必须使锌蒸气温度降到沸点下（94%(而ISP法仅为90%、湿法仅为93%)；年产万吨级以下的锌厂单位投资低于湿法炼锌厂。此外，我国煤、焦炭、人工等价位较低，精锌生产成本往往低于电锌生产成本(2002年以前)，竖罐炼锌仍有一定市场，被国内多家中小工厂采用并延续生产。但因竖罐单罐生产能力的限制(最大日产锌量仅2122 t)劳动生产率低；竖罐间接加热，吨精锌能耗高达2.22.4 t标煤；车间粉尘含量高，污水处理难度大。从能源、环保、劳动生产率几个关键因素考虑，从可持续发展战略看，竖罐炼锌技术面临严峻挑战。近年来我国竖罐炼锌的技术进步对一种生产工艺的评价，基本上可以从五个方面考虑：能耗水平、环保水平、资源利用率、劳动安全与卫生、一次性投资与运行费。近年来我国对竖罐炼锌技术的研究，重点在提高能耗水平、环保水平和资源利用率上展开。参考文献1郭天力.现代竖罐炼锌技术M.中南大学出版社，2010-12-01，101-120.2张全，何金桥.锌精馏铅塔燃烧室热工问题诊断J.中南工业大学学报，2001-06.3王贤林.滴状冷凝的实验研究J.中南大学，2005.4樊建章.竖罐炼锌冷凝效率理论计算M.有色金属，1980-02.5郭兴忠，张丙怀.氧化锌矿的基本物性及高温氧化焙烧实验J.重庆大学学报（自然科学版），2002-04.致 谢本论文是在李红耀老师的亲切关怀和悉心指导下完成的您严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从题目的选择到项目的最终完成，李红耀老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。在此，我还要感谢在一起愉快的度过承德石油高等专科学校生活的各位同学们，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本文的顺利完成。在论文即将完成之际