范文每年万吨含锌废渣资源化利用工艺设计毕业论文.doc

毕业设计说明书题 目: 每年1万吨含锌废渣资源化利用工艺设计 摘要氧化锌是重要的无机原料，在各个领域都有广泛的应用，随着国民经济的快速发展和人们生活水平的迅速提高，锌矿资源日益减少而锌消耗量却不断增加，使得含锌废渣的回收利用问题也越来越受到人们的关注，用氨配合法回收含锌工业废渣中的氧化锌,成为锌矿资源化利用的有效途径。本设计以上海宝钢含锌工业废渣为原料，以氨-碳酸氢铵为浸取剂，通过实验初步摸索了含锌废渣处理的条件，并结合文献综合考虑了浸出率、工艺复杂程度等因素后，确定了本设计的工艺条件。依据工艺设计的程序，按操作单元进行物料衡算；对工艺中涉及到的换热系统均进行了能量衡算，确定了换热面积和加热蒸汽、冷却水等加热介质和冷却介质的消耗量；在此基础上，进行了工艺流程设计，画出了工艺流程图。结合衡算结果和工艺设计要求，选择了适合本工艺的主要设备；依据物料性质和操作条件选择了各设备的材质和规格；并结合设备在工艺操作条件，对所用仪表规格、型号进行了选择。关键词：含锌废渣 氨-碳酸氢氨 活性氧化锌 工艺流程Process design of a workshop for handling residues containing zinc with the capacity of 10kt/aAbstractZinc oxide is an important inorganic raw material, and widely used in various fields. With the rapidly development of the national economy and the quickly increasing of peoples living level, zinc resources are dwindling and zinc consumption is increasing, the recycling of zinc residue has become the concern of the public. Recovery of zinc oxide from zinc industrial residues with ammonia has become the effective way of zinc mine utilization. This design take Shanghai BaoGang zinc industrial residues as raw materials, and ammonia-ammonium bicarbonate as the leaching agent. After preliminary experiments to explore the conditions for the zinc residue treatment , and related literature considering the leaching rate , process complexity and other factors to determine the conditions of the design. Calculated the material balance on the operating unit according to the process design of the program and the energy balance of the processes involved in the heat exchanger system, to determine the heat transfer area and the consumption of the heating medium and cooling medium such as heating steam and cooling water. On this basis, the process design draw a process flow diagram. Based on the combination of results and process design requirements, selected the main equipment for this process. According to the material and operating conditions to choose the material and specifications. Combined with the equipment in the process operating conditions, the instrument specifications , model selection based on material properties and operating conditions. Keywords: Waste residue containing zinc Ammonia-ammonium bicarbonate Process Active zinc oxide 目 录摘要IIAbstractIII1 绪论11.1 研究背景11.2 活性氧化锌的性质11.3 活性氧化锌的用途及应用前景11.4 工艺的最新进展21.5 现有制活性氧化锌的方法21.6 本设计的目的与意义32 工艺设计32.1 设计原则32.1.1 设计依据32.1.2 指导思想32.1.3 研究设计范围42.2 物料组成及反应原理42.2.1 含锌工业废渣主要组成42.2.2 反应所需试剂及其规格42.2.3 反应原理42.3 工艺流程52.3.1 工艺流程简述:52.3.2 工艺流程框图63 物料衡算63.1 每批所用浸取剂的质量63.2 除杂试剂用量计算：73.2.1 H2O2的加入量73.2.2锌粉的加入量83.3 补充试剂及洗涤用水用量计算83.4 滤液的量83.5 活性氧化锌的产量94能量衡算94.1 计算依据：94.2 热能的衡算94.2.1 反应釜的热量衡算94.2.2 除杂净化工段热量衡算104.2.4 干燥工段能量衡算114.3 电能的消耗124.3.1 反应釜的搅拌124.3.2 回转窑的能耗124.3.3 蒸发器的能耗124.3.4 电能的总消耗125设备选型125.1 反应釜选型125.2 过滤器选型145.3 蒸发器选型145.4 氨水储罐选型155.5 干燥机选型155.6 回转窑选型166成本核算与投资估算166.1 原料及成品价格166.2 投资估算176.2.1 设备费用176.2.2设备安装186.2.3控制仪表及安装186.2.4管道工程186.2.5 电气工程186.2.6 土建工程186.2.7 场地建设186.2.8 公用工程设施费用186.2.9 土地购置费186.2.10 总固定资金186.3 流动资金186.4 总资金18结 论20致 谢21参 考 文 献22附录 锌提取条件的优化231 绪论1.1 研究背景锌是重要的金属资源，在各个领域应用广泛，由于国民经济的飞速发展和人们生活水平的大幅度提高，锌的消费量正逐渐增大，在生产和消费锌资源的过程中，产生大量的含锌工业废渣，由于日益减少的锌矿资源和不断增加的锌消耗量，含锌废渣的回收利用问题也越来越受到人们的关注，国内外对从工业废渣中提炼氧化锌也要越来越重视，用氨配合法回收含锌工业废渣中氧化锌制备活性氧化锌，已成为锌矿资源有效利用的重要途径。1.2 活性氧化锌的性质氧化锌又称锌白，氧化锌粒子表面经活化处理、比表面积大于35m2/g的氧化锌可称为活性氧化锌。它是一种白色或微黄色球状微细粉末，不溶于水、醇，易溶于碱、酸、氯化铵、氨水等溶液。与普通氧化锌相比，活性氧化锌具粒径较小、分散性好和大比表面积等特性。普通氧化锌的粒径在0.5m左右，粒子为柱状或棒状，比表面积约为1-5 m2/g；而活性氧化锌的粒径在0.05m左右，粒子为球状，比表面积约为35-55 m2/g。活性氧化锌除了具有与氧化锌同样的性质，还具备一些自身独有的性质如表面效应、量子尺寸效应等。1.3 活性氧化锌的用途及应用前景活性氧化锌在医药、化工、电子等行业的应用相当广泛。活性氧化锌应用于橡胶工业中，使橡胶具有良好的功能等，且能减少原料的用量，提高了橡胶制品的质量和经济效益；在化学工业中，氧化锌被用做催化剂、脱硫剂以及制取各种锌盐的原料；由于其优良的遮蔽紫外线功能，而用于制造防晒霜和膏粉。同时，氧化锌作为一种传统功能材料，具有独特的物理、化学性能，在气体敏感材料、变阻器、光子材料以及透明导电材料等重要领域有着广泛的应用。随着工业的飞速发展，对活性氧化锌的需求也日益增加，因此，氧化锌的研究一直受到人们的关注。1.4 工艺的最新进展我国生产氧化锌的传统方法分为两种，主要是酸浸法、氨配合法。酸浸法多以次质氧化锌或锌焙砂为原料，用硫酸分解浸取、除杂后得到精制的硫酸锌溶液，然后用纯碱或碳酸氢铵沉淀得到碱式碳酸锌，再经洗涤、干燥、锻烧得到符合标准的活性氧化锌。酸浸法由于工艺比较复杂、废水量特别大、污染较严重、成本比较高，故有被氨配合法逐渐取代的趋势。目前研究较多的是氨配合法制活性氧化锌，且中间体碱式碳酸锌较多描述为ZnCO3.Zn(OH)2。1.5 现有制活性氧化锌的方法1.5.1 有机化合物还原法 用有机化合物的碱性还原废锌，用水洗净,然后高温加热，最后加入少量的硫，生产符合要求的活性氧化锌。1.5.2 二氧化碳的方法 在充满含水蒸汽的二氧化碳的密闭容器中，加入高纯大粒子的氧化锌，保持一定温度使氧化锌转化为碱式碳酸锌，然后再加热分解得到粒径0.05m左右的活性氧化锌。1.5.3 草酸锌分解法 将氯化锌加入到草酸铵和氯化锌两种溶液的混合溶液中，加热到一定温度得到草酸锌沉淀，然后将沉淀洗涤、干燥、再焙烧得到活性氧化锌。该法的一个缺点是草酸铵价格太贵、成本太高，不适合工业生产。1.5.4 碱浸法 碱浸法是将氢氧化钠，加入到含锌、氧化剂硝酸钠和水的混合物中。在一定温度下完全溶解锌渣。然后降温通入二氧化碳、过滤氧化锌和氢氧化锌沉淀,，经干燥、焙烧得到合格活性氧化锌。1.5.5 添加甲醇和水玻璃法 在水中溶解锌盐同时加入氢氧化钠、甲醇和工业水玻璃混合搅拌，将生成的沉淀物滤出水洗、干燥、煅烧得到的活性氧化锌比普通氧化锌颗粒细得多，用于橡胶中能提高硫化速度2倍。1.5.6 活性氧化锌大比表面积的制备方法 用甲醇或丙醇溶解氯化锌或硫酸锌，在通入氨气，然后把生成氢氧化锌沉淀用甲醇洗涤、干燥、煅烧得到大比表面积的活性氧化锌。1.5.7 碳酸钠法 在硫酸锌或氯化锌溶液中加入碳酸钠溶液，生成碱式碳酸锌沉淀。然后经过滤、洗涤、干燥、焙烧后得到活性氧化锌，产品中含有质量分数1%左右的水分和少量的二氧化碳。1.5.8 氨-碳酸氢铵法 用稀硫酸做浸取剂，浸取含锌原料制得硫酸锌溶液，然后经净化除杂。净化后的硫酸锌溶液与廉价的碳酸氢铵和氨水反应，生成碱式碳酸锌沉淀。最后沉淀经洗涤、干燥和焙烧得到活性氧化锌产品。该方法的优点是成本低。1.6 本设计的目的与意义在钢铁工业生产过程中，排出的含锌废渣中含有少量的锌，若直接排放，既污染环境又浪费资源。本设计针对目前国内氧化锌的生产及供需现状，对1万吨/年含锌废渣资源化利用项目进行工艺设计。利用氨配合法处理含锌工业废渣的工艺相对比较简单，操作也很方便，氧化剂选用过氧化氢，除杂过程中不引入新杂质。故用氨配合法回收含锌废渣中的氧化锌以制备活性氧化锌，已成为锌资源有效利用的重要途径。2 工艺设计2.1 设计原则2.1.1 设计依据（1）河南工业大学化学化工学院毕业设计任务书。（2）国家相关能源、经济和建筑等相关规定。（3）化工工厂初步设计文件内容深度（HGT20688-2000）2.1.2 指导思想（1）坚持设计工作的科学性、严谨性和经济性。（2）认真贯彻国家的政策法规，遵循各地各部门的标准和法规。（3）认真贯彻“露天化、一体化、社会化、轻型化、国产化”的设计原则。（4）国内不成熟的技术或无法满足的设计要求的核心技术和设备从国外引进。 2.1.3 研究设计范围 （1）工艺流程方案的设计 （2）设备选型及典型非标设备工艺设计 (3）物料衡算、热量计算及换热网络优化集成设计 （4）车间设备布置设计 （5）工厂总体布置设计2.2 物料组成及反应原理2.2.1 含锌工业废渣主要组成表1 含锌废渣的主要组成组分ZnOFe2O3CaOAl2O3MgOCr2O3Na2OMnOSiO2CuO含量%wt22.2413.9510.074.380.80.550.260.0499.240.0087锌为该渣中价值最高金属，设计采用氨-碳酸氢铵混合溶液低温浸取，由于氨的选择络合性，可得到纯净的锌氨络合溶液，通过热解除氨而得到碱式碳酸锌沉淀，干燥、锻烧后可制得活性氧化锌。余渣进入低温低碱氧压浸铬工艺。2.2.2 反应所需试剂及其规格表2 所用试剂的规格名称质量分数摩尔质量g/mol执行质量标准氨水以NH3计25.0-28.0%17.03GB/T631-1989碳酸氢氨以NH3计21.0-22.0%79.06GB663-78双氧水35%34.01GB/T6684-1986锌粉90%65.38Q/BJ3-639-2003纯净水10018.022.2.3 反应原理含锌工业废渣的主要成分为氧化锌，并含有一些杂质，用氨配合法浸取含锌废渣时发生的主要反应如下：ZnO +(NH4)2CO3+4NH3 Zn(NH3)4CO3 +H2O含锌工业废渣中的锌在浸取过程中大部分被浸出，铜、镉、铅等的氧化物也发生类似反应而进入溶液，不溶性杂质则留在残渣中。在氨浸取过程中， Fe2+、Fe3+、Pb2+、Cu2+和Cr3+在溶液中反应生成氢氧化物沉淀，以Fe2+和Fe3+为例，其反应为:Fe2+ +2OH-Fe(OH)2 Fe3+3OH-Fe(OH)3 浸取混合物经过滤得到澄清的锌氨配合溶液，其中含有的杂质离子Pb2+、Cu2+等离子在加入锌粉时，与锌发生置换反应生成海绵状的沉淀物而从溶液中沉淀除去。其反应式如下:Zn+Cu(NH3)42+ Zn(NH3)42+CuZn+Pb(NH3)42+ Zn(NH3)42+Pb浸取液经过除杂净化再经加热蒸氨，使锌离子沉淀为碱式碳酸锌。然后经干燥、锻烧即可制得合格的活性氧化锌。氨配合法制活性氧化锌是一个复杂的多相过程，化学反应和内、外扩散，相转变等现象。一般将其分为三个阶段：氨浸取制配合物阶段蒸氨沉锌过程阶段煅烧制活性氧化锌阶段2.3 工艺流程2.3.1 工艺流程简述:1. 把碳酸氢氨投入溶解釜中,然后加入氨水、去离子水,将夹套通入水蒸汽加热,使温度升到45溶解后用泵压入袋搅拌的反应釜内,在一定的转速下搅拌,并加入含锌废渣.控制反应温度为45左右.2. 维持2h至反应结束后,将反应液送入板框式压滤机中进行压滤.3. 滤渣进入浸铬工艺,滤液进入除杂装置,在滤液中依次加入氧化剂（双氧水）、锌粉进行除杂.4. 除杂后的滤液加热蒸氨沉锌,蒸出氨经氨回收槽循环回溶解釜,滤液在与沉锌过滤分离后也经氨回收槽循环回溶解釜.5. 沉锌经过滤后送往干燥器,干燥一定时间后,在煅烧炉内煅烧制备活性氧化锌产品.2.3.2 工艺流程框图图1工艺流程框图3 物料衡算年处理1万吨含锌废渣,按每年生产300天,则每天的处理量为：Md= 10000t300= 33.33t/d生产为间歇式生产，每批浸取时间为2h,两批间间隔1h, 则一天生产八批每批的产量为M=33.33t8=4.167t3.1 每批所用浸取剂的质量设以处理一批（4.167t）含锌工业废渣为基准浸取剂单耗如下：含锌工业废渣：M=4.167t液固比 L:S=6:1则每批的浸取液的量为L=25m3浸取液中氨水的浓度为6mol/L氨水用量与碳酸氢铵用量配比为5，则碳酸氢铵的浓度为1.2mol/L则浸取液中氨水与碳酸氢铵的用量分别为：M氨水25m36mol/L17.03g/mol258.515tM碳酸氢铵25m31.2 mol/L79.06g/mol2.372t氨水的体积：M氨水8.515t0.91g/cm39.357m3忽略碳酸氢铵溶解及氨水稀释时体积的变化，需纯净水的体积水259.35715.643m3则所需纯净水的质量为：M水15.643 m31000Kg/ m3=15.643t3.2 除杂试剂用量计算：3.2.1 H2O2的加入量,溶液中的杂质离子用H2O2除杂时，可由低价的氢氧化合物氧化为更小溶解度的Mn(OH)4、Pb(OH)4、Fe(OH)3,经过滤可从溶液中除去。以Mn2+为例的主要反应为：Mn2+NH3H2OMn(OH)2 Mn(OH)2+ H2O2MnO2nH2O将H2O2加入到浸取液中,将Fe (OH)2、Pb(OH)2、Mn(OH)2这类物质氧化成MyOxxH2O沉淀,经过滤即可将沉淀杂质除去。由表3可见,这些杂质中锰的除去最为困难,因此杂质的净化效果可用锰的净化程度作为控制指标。表3 相关离子氢氧化物的溶度积常数KSP(298.15K)化合物KSPMn(OH)21.910-13Pb(OH)21.210-15Pb(OH)43.210-66Hg(OH)21.010-26Cd(OH)22.510-14Fe(OH)28.010-16Fe(OH)34.010-38表4 相关配合物的稳定常数(298.15K)化合物Zn(NH3)2+4Cu(NH3)2+4Cd(NH3)2+4Ag(NH3)+2Hg(NH3)+42.881092.0810131.321071.9110191.911019在氨-碳酸氢铵溶解过程中H2O2的加入量对除锰结果及锰的去除量与脱锰时间的关系表明，当H2O2的加入量为含锌废渣量的2.0%,除杂时间为30min40min时,锰与锌的比值R2.010-6,满足深度除锰的要求。H2O2的加入量为：M双氧水=2.0%4.167t=83.34kg3.2.2锌粉的加入量锌粉的量按3g/L加入则锌粉的用量为：M锌粉=25m33g/L=75kg3.3 补充试剂及洗涤用水用量计算设氨水的损失率为3%则每批需补充氨水的量为：8.515t%=255.45kg过滤过程洗涤用水量为：3t3.4 滤液的量滤液的量=浸取剂的量+洗涤水的量V=25m3+3m3 =28 m33.5 活性氧化锌的产量本设计的浸取率为91.5%,原料含锌废渣中氧化锌的含量为22.24%则每批所得活性氧化锌产品的量M=4.167103kg22.24%91.5%=847.97 kg4能量衡算4.1 计算依据：能量衡算的主要依据是能量守恒定律，能量守恒定律是以车间物料衡算的结果为基础而进行的，还必须收集有关物料的热力学数据。4.2 热能的衡算表5 主要装置物料及加热气进出口的温度装置进口温度出口温度反应釜物料2045热水9050净化装置滤液4055热水10060蒸发器滤液4095蒸汽200100干燥机物料4090蒸汽300100回转窑物料905504.2.1 反应釜的热量衡算表6 浸出工段的热量衡算主要体现在反应釜和夹套物质比热容kJ/(kg)物质比热容kJ/(kg)水4.18ZnO0.498空气1.009Fe2O30.649CaO1.12MgO0.929MnO0.534SiO20.694CuO0.532Al2O30.775氨水4.3不锈钢0.50含锌废渣的比热容CpCp=0.22240.498+0.13950.649+0.10071.12+0.04380.775+0.0080.929+0.000490.543+0.09240.694+0.0000870.532= 0.42kJ/(kg0C)反应釜物料升温所需的能量Q1=MCpt=4.1671030.42（45-20）kJ=43753.5 kJ=4.37104 kJ浸取液升温所需的能量Q2= MCpt =8.5151034.3（45-20）+15.6431034.18（45-20）kJ=915362.5+1634693.5 kJ=2550056 kJ=2.55106 kJ消耗在加热或冷却设备上的热量，对于间歇反应可忽略。热水的消耗量M=Q/Cpt=2.594106 4.18（90-50）kg=1.55104 kg4.2.2 除杂净化工段热量衡算浸取液进口温度40，出口温度55蒸汽进口温度100，出口温度60取浸取液的比热容Cp=4.1 kJ/(kg)浸出液升温所需的能量Q= MCpt=251034.1（55-40）=1.538106kJ热水的消耗量M=Q/Cpt=1.538106 4.18（100-60）kg=9.199103 kg4.2.3 蒸氨工段的热量衡算锌氨络合物溶液进口温度40，出口温度95蒸汽进口温度200，出口温度100取浸取液的比热容Cp=4.1 kJ/(kg)浸出液升温所需的能量Q= MCpt=251034.1（95-40）=5.638106 kJ热水的消耗量M=Q/Cpt=5.638106 4.35（200-100）kg=1.296104 kg4.2.4 干燥工段能量衡算干燥阶段的热量衡算，主要是体现在管束式干燥机和空气加热器上。干燥机的热量衡算。以3h（每批）为计量单位。取湿物料进口温度 ，物料出口温度90；空气进加热器前温度=25，热空气进口温度；热空气出口温度。产品进料量 ，设空气需要量为。空气消耗量 ；出口空气湿含量 。4.3 电能的消耗4.3.1 反应釜的搅拌反应釜搅拌的速率为100r/min，功率为：15kw处理每批锌渣的能耗Q1=Pt=15kw2h=30kwh4.3.2 回转窑的能耗回转窑的煅烧温度为550：电机功率为：18.5kw处理每批锌渣的能耗Q2=Pt=18.5kw2h=37kwh4.3.3 蒸发器的能耗蒸发器的加热面积：5m2单位面积的能耗;0.5kw/m2处理每批锌渣的能耗Q3=Pt=0.5kw/m25 m22h=5kwh4.3.4 电能的总消耗Q=Q1+Q2+Q3=30+37+5=72 kwh=723600kJ=2.592105 kJ5设备选型5.1 反应釜选型由物料衡算可知，每批浸取剂的量为25m3，由于容积过大故选用三个溶解釜并联操作。表7 反应釜设计条件设计参数及要求容器内夹套内工作压力，MPa常压0.2设计压力，MPa0.20.4工作温度，45100设计温度，100200介质氨水、碳酸氢铵水或蒸汽全容积，m316操作容积，m311.3传热面积，m2腐蚀情况轻微推荐材料不锈钢搅拌器型式推进式搅拌轴转速，r/min100由于反应物料类型为液-固相物料，搅拌罐的长径比H/Di的范围为11.3,取H/Di=1.2则：Vg=11.3 m3，取=0.7，则V= Vg=14 m3罐体的公称直径为Di=2.550m查化工设备机械基础课程设计指导书得：圆整后Di=2600mmH=3120mm1米高的容积V=5.309m31米高的内表面积FB=8.17m2则总传热面积A=3.128.17=25.49 m2表8 反应釜的相关技术参数规格m3内锅直径mm夹套直径mm电动机功率kw减速机型号搅拌机转速r/min182000210015BLD15-51005.2 过滤器选型1.浸出液与滤液总体积V1=28 m3原料锌渣M=4.167t，体积V2=6 m3则由反应釜出来的混合物的总体积VV1+V2=28+6=34 m3过滤时间=2h洗涤时间w=0.5h辅助操作时间D=0.5h过滤器可选用BMY25/630-U型表9 过滤机的相关参数型号BMY25/630-U过滤面积/m225滤室总容量/L360滤板外框尺寸/mm630630滤板厚度/mm30滤室数量/pcs41外形尺寸 长宽高 mm3600630900电机功率kW1.5过滤压力MPa0.35整机质量Kg16005.3 蒸发器选型表10 蒸发器的相关参数项目型号换热面积m2蒸汽压力MPa蒸发量kg/h电机功率kW内筒直径mm设备高度mmJYZ-20200.4300022100010705.4 氨水储罐选型由于储存液为氨水，故选用PE材质的储罐滤液的量为L=28 m3，故可选以下型号的储罐表11 氨水储罐的相关参数容 积 M3 直 径 mm 长 度 Lmm长 度 L1 mm人孔直1mm 标准进出口接口 30 2500 6800 4420 550 出口法兰DN80 注：1.容积3M3，罐体加强筋为环状外凸筋。2.每个储罐配进出口共两个，形式可为丝口或法兰,可按要求加装管口。5.5 干燥机选型设固体进干燥器时含水量为80%，出干燥器时含水量为0.5%绝干物料质量G=847.97 kg进口湿物料中水的质量M1= =847.97 kg=3391.88 kg出口物料中水的质量M2= =847.97 kg=4.26 kg蒸发水的质量M=M1-M2=3391.88-4.26=3387.62 kg管束式干燥机的干燥能力为=4.7 kg水/m2h)干燥时间为t=3h蒸发器的传热面积为A=M/（t）=3387.62（4.73）=240.26 m2故可选用型号为GGZ250的管束式干燥器表12 管束式干燥器的相关参数规格型号GGZ250转速/r/min58主机功率/kW15传热面积/m2250干燥能力/蒸发kg水/m2h4.7外行尺寸/mm102022122810重量/t23.05.6 回转窑选型每批产活性氧化锌的量为M=847.97 Kg0.85t表13 回转窑的规格参数规格型号（mm）窑体尺寸产量（t/h）转速（r/min）电机功率(kw)重量(t)直径（mm）长度（mm）斜度（%）120025001200250030.7-1.30.39-3.9618.523.06成本核算与投资估算6.1 原料及成品价格含锌工业废渣:200元/吨氨水:900元/吨碳酸氢铵:1200元/吨双氧水:1100元/吨(35%)锌粉:1.5万元/吨活性氧化锌:1万元/吨6.2 投资估算6.2.1 设备费用（1）反应釜反应釜质量：反应釜价格：（2）计量泵计量泵重量：计量泵价格：（3）离心泵离心泵重量：离心泵价格：（4）输送机输送机重量：输送机价格：（5）设备总价C总=1036560+7560+16800+121970=1.18106元以设备费用为150%计算其他费用。C=C总150%=1.18106150%=1.77106元6.2.2设备安装约为设备费用的50%，1.1810650% =0.59106元6.2.3控制仪表及安装约为设备费用的10%， 1.181060.1=0.118106元6.2.4管道工程约为设备费用的50%， 1.1810650% =0.59106元6.2.5 电气工程约为设备费用的20%， 1.1810620% =0.236106元6.2.6 土建工程约为设备费用的40%， 1.1810640% =0.472106元6.2.7 场地建设约为设备费用的25%，1.1810625% =0.295106元6.2.8 公用工程设施费用约为设备费用的80%， 1.1810680% =0.944106元6.2.9 土地购置费约为设备费用的10%， 1.1810610% =0.118106元6.2.10 总固定资金前面所有资金的总合为：6.32106元。6.3 流动资金约为固定资金的25%， 1.1810625% =0.295106元6.4 总资金总资金=固定资金+流动资金 =（6.32+0.295）106元 =6.61106元结 论本设计是针对含锌工业废渣资源化利用进行的工艺设计，前期的实验准备工作为设计提供了理论依据。本设计计算出了各物料的进出口总量，及所用蒸汽总量，整个周期所用的能耗，工艺所用的主要设备有：粉碎机、反应釜、净化装置、强制循环蒸发器、板框式过滤机、氨储罐、干燥机、回转窑等。通过设计计算，每批4.167t的含锌废渣和25t的浸取液，在91.5%的浸出率下，制得847.97 Kg的活性氧化锌。每年消耗物料量为：氨水680t、碳酸氢铵5688t、水72200t、锌粉18t、制得活性氧化锌2033t；消耗热换热介质37200t、电能4.32107kJ，总投资约600万元。致 谢这次毕业设计能够得以顺利完成，是所有曾经指导过我的老师，帮助过我的同学，一直支持、帮助和鼓励我结果。本设计在选题及研究过程中得到了王天贵老师和中科院过程所徐洪彬、王念卫老师的悉心指导。悉心的设计辅导，多次询问设计进程，为我指点迷津，帮助我开拓研究思路，精心点拨、热忱鼓励。王老师老师严谨求实的态度，踏踏实实的精神，不仅授我以知识而且教我做人，历时半载，终生受益。在此对王老师表示衷心的感谢！此次设计巩固了我大学期间所学的大部分专业知识，使我的理论知识得到一次实际运用，并在实际操作中考验了应用综合知识解决实际问题的能力。期间，我在查资料、计算等设计过程中遇到了不少的问题，也认识到了自己有很多不足之处。 不过在指导老师和同学的帮助下，在大家的共同努力下，困难都迎刃而解了，在此十分感激这些老师和同学。感谢大学四年中关心过我的各位老师以及给予我无数帮助和理解的同学。感谢我的父母，感谢他们对我的支持和关键时刻的教育。大学四年，我的所有成绩都与母校的辛勤培育不可分割，最后，感谢母校给予我的一切。参 考 文 献1 焦萍，赵碧琳. 含锌废渣中锌的回收试验J. 甘肃冶金，2011,12:49-51. 2 顾正海，郑华均. 从工业废渣中湿法回收锌的研究进展J. 湿法冶金，2007,2:37-40.3 陈爱良，赵中伟，贾希俊，等. 氧化锌矿综合利用现状与展望J. 矿业工程，2008,28:62-66. 4 陈卫亮，李秋霞，宋宁，等. 氨配合法制活性氧化锌的研究J. 云南大学学报，2007,29:291-296. 5 赵明蕊. 氨配合法制备活性氧化锌工艺条件研究D. 郑州大学，2004. 6 Burrows W H，Boxewood C N E. Zinc oxide recovery process. US Patent 3849121, 1974.7 魏志聪，刘洋，张文彬. 我国氧化锌矿直接浸出提锌技术研究现状与进展J.矿业研究与开发，2011,31:40-43. 8 商连弟，武换荣. 氧化锌生产方法及研究进展J. 无机盐工业，2008,40:4-7. 9 王 敏. 利用含锌工业废渣回收氧化锌J. 四川有色金属，2009,4:41-42. 10 蒋雅林，俞建明. 西北铅锌厂含锌废渣综合利用研究J. 甘肃环境研究与监测，1996,9:54-56. 11 Jacques J B, Belgium A L. Recovery of Zinc values from Zinc plant residue. US Patent 3652264, 1972.12 许文林，王雅琼. 氨配合法制备活性氧化锌过程研究J. 化学工业与工程，2001,18:417-420. 13 杨国华. 氨水与碳酸氢馁联合浸取络合制备高纯度活性氧化锌的方法P. CN00112249, 2003.5.21.14 李立本，杨国华，戴书斌. 氨水循环络合法生产高纯度活性氧化锌的工艺P. CN95112746, 1997.05.14. 15 张从良，彭国胜，段平，等. 氨配合氧化法由氧化锌烟灰制备活性氧化锌J. 化工矿物与加工，2003, 7:13-1516 Donald R S, Murry C R. Hydrometallurgical production of zinc oxide from roasted zinc concentrates. US Patent 5028410, 1991. 17 魏国兴，尚殿辉. 采用氨浸法从含锌废渣中提取高纯度氧化锌J. 环境科技，1989,14:48-50.18 彭清静，段友构，杨朝霞. 氨浸-碳化法制活性氧化锌J. 化工生产与技术，2001,8:15-17.19 王雅琼，许文林，鲁萍. 氨配合法制活性氧化锌除杂净化过程研究J. 化学工业与工程，2002,19:197-200.附录 锌提取条件的优化实验条件及结果 2012-2-17 氨浸锌渣：50g 氨水：69.7g/L 碳酸氢铵： 108g/L 液固比：2:1 反应温度：40 浸出时间：3h 搅拌速率：300r/min得滤液及洗液：164ml（在电炉稍加热蒸发后出现大量白色沉淀，过滤后在120烘干，得到6.7g固体，450下煅烧1h，得5.3g固体，该固体锌含量为89.93%） 滤饼：38.6g（渣含锌13.51%）浸出率为：55.32% 可能原因：碳酸氢铵浓度太低；铁酸锌难以浸出。2012-2-20 酸浸锌渣：50g 98%的浓硫酸：134.5 g/L液固比：3:1 反应温度：80 浸出时间：3h 搅拌速率：350r/min得滤液及洗液：330ml 滤饼：39.7g浸出率为：77.61%（根据原渣中锌含量计算）2012-2-21 碱浸锌渣：50g 氢氧化钠：200g/L液固比：4:1 反应温度：85 浸出时间：1.5h 搅拌速率：300r/min得滤液及洗液：320ml 滤饼：35.14g浸出率为：44.83%（根据原渣中锌含量计算）2012-3-26 球磨锌渣氨浸球磨锌渣：30g 氨水：35g/L 碳酸氢铵：54.25g/L 液固比：4:1 反应温度：40 浸出时间：3h 搅拌速率：300r/min得滤液及洗液：187ml 滤饼：25.2g滤饼：S=25.20.093212.1210-38165=4.124g原料含锌：M=3022.24%=6.672浸出率为：=（M-S）/M=38.20%2012-3-26 球磨锌渣碱浸球磨锌渣：30g 氢氧化钠：200g/L液固比：4:1 反应温度：85 浸出时间：1.5h 搅拌速率：300r/min得滤液及洗液：216ml 滤饼：23.2g滤饼：S=23.20.094514.7410-38165=4.510g原料含锌：M=3022.24%=6.672浸出率为：=（M-S）/M=32.31%2012-3-27 球磨锌渣酸浸球磨锌渣：30g 98%的浓硫酸：134.6g/L液固比：3:1 反应温度：80 浸出时间：3h 搅拌速率：350r/min得滤液及洗液：107ml 滤饼：25.3g滤液：L=0.10757.2558165=4.837g滤饼：S=25.30.09798.84310-38165=2.847g浸出率为：=L/(L+S)=65.75%2012-4-1 双氧水+氨浸锌渣：30g 氨水：35g/L 碳酸氢铵：54.25g/L 双氧水：50 g/L液固比：4:1 反应温度：40 浸出时间：3h 搅拌速率：300r/min得滤液及洗液：174ml 滤饼：23.4g滤液：L=0.17450.4018165=0.435g滤饼：S=23.40.1.3517.5910-3=4.956g浸出率为：=L/(L+S)= 8.07%2012-4-5 煅烧+氨浸锌渣30g 在850下煅烧1h氨水：35g/L 碳酸氢铵：54.25g/L 液固比：4:1 反应温度：40 浸出时间：3h 搅拌速率：300r/min得滤液及洗液：161ml 滤饼：19.3 g滤液：L=0.16150.2668165=0.267g滤饼：S=19.30.099725.8710-3=6.24g浸出率为：=L/(L+S)= 4.10%2012-5-2 加压氧化浸出锌渣：40g 氨水：150.8g/L（8mol/L） 碳酸氢铵：100g/L（1.6mol/L） 双氧水：25 g/L液固比：7:1 反应温度：55 浸出时间：3h 浸出压力：0.7MPa 搅拌速率：440r/min得滤液及洗液：416ml 滤饼：26.22g滤液：L=0.41654.570=9.506g滤饼：S=26.220.09778.39910-3=2.254g浸出率为：=L/(L+S)= 80.83%2012-5-3 锌渣：50g 氨水：135ml（6mol/L） 碳酸氢铵：35g（1.5mol/L） 液固比：6:1 反应温度：55 浸出时间：2h 搅拌速率：300r/min得滤液及洗液：320ml 滤饼：34.81g滤液：L=0.32057.579=12.126g滤饼：S=34.810.09569.59310-3=3.493g浸出率为：=L/(L+S)= 77.64%2012-5-5-1 锌渣：50g 氨水：90ml（4mol/L） 碳酸氢铵：23.34g（1.0mol/L） 液固比：6:1 反应温度：55 浸出时间：3h 搅拌速率：300r/min得滤液及洗液：345ml 滤饼：35.21g滤液：L=0.34556.312=10.89g滤饼：S=35.210.098415.7510-3=6.20g浸出率为：=L/(L+S)=63.72%2012-5-5-2 锌渣：50g 氨水：135ml（6mol/L） 碳酸氢铵：35g（1.5mol/L） 液固比：6:1 反应温度：40 浸出时间：2h 搅拌速率：300r/min得滤液及洗液：335ml 滤饼：34.24g滤液：L=0.33558.188=13.715g滤饼：S=34.240.09239.09210-3=3.373g浸出率为：=L/(L+S)= 80.26%袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂