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毕业设计摘要Most studies of hot galvanizing alloy at home and abroad is still at the laboratory stage, only a handful of alloy has been applied in production, research on the effect mechanism of the alloy elements there are many problems remain to be further studied and discussed. With the progress of science and technology and the development of economy, hot galvanizing technology will be widely used in steel material protection. The quality requirements for hot dip galvanized products continue to improve, people also will promote the development of hot galvanizing technology. The quality of hot dip galvanized coating, mainly reflected in the coating of good corrosion resistance, adhesion, and smooth appearance, on the premise of guarantee performance, as far as possible to reduce zinc consumption and energy consumption, save material and cost. Therefore, zinc alloy plating and the corresponding hot galvanizing is the main way of the future development of hot galvanizing technology research. Based on the discussion of two main zinc smelting method, based on the yearly produces one hundred thousand tons electrolytic zinc leaching workshop design as example, from all details of the plant design to clarify the problem encountered in the process of design, and material supply and demand, equilibrium, the deployment of personnel, this paper also briefly introduces the smelting slag processing, the choice of site and, in detail, this paper introduces the equipment selection and environmental protection, etc. The article is divided into nine parts, the first part of this paper briefly introduces the properties and USES of zinc, selection and demonstration on the site of factory (chapter one). The second part through to the zinc smelting method comparison and development at home and abroad, contrast analysis of the existing technological process selection roasting, leaching, purification, electricity product of wet zinc smelting process, the technology of wet zinc smelting are economic indicators and the choice of technical conditions and (2, 3, 4). The third part is the metallurgical calculation, including material balance and heat balance calculation (chapter 5). The fourth part is the use of the main equipment in metallurgy design calculation results, and some of the main auxiliary equipment design and selection (chapter 6). Auxiliary production in the fifth part is to design some of the problems is analyzed, including the comprehensive utilization and environmental protection, workplace organization and economic analysis (chapter 7 to 8).第95页第一章 总论1.1概述1.1.1锌的历史世界上最早发现并使用锌的是中国，在 10-11 世纪中国是首先大规模生产锌的国家。明朝末年宋应星所著的天工开物一书中有世界上最早的关于炼锌技术的记载。17501850 年人们已开始用氧化锌和硫化锌来治病。1869 年 Raulin 发现锌存在于生活机体中，并为生活机体所必需。1963 年报告了人体的锌缺乏病，于是锌开始列为 1869 年 Raulin 发现锌存在于生活机体中,并为生活机体所必需。锌的生产过程非常简单，将炉甘石（即菱锌矿石）装满在陶罐内密封，堆成锥形，罐与罐之间的空隙用木炭填充，将罐打破，就可以得到提取出来的金属锌锭。另外，我国化学史和分析化学研究的开拓者王链（18881966）在 1956 年分析了唐、宋、明、清等古钱后，发现宋朝的绍圣钱中含锌量高，提出中国用锌开始于明朝嘉庆年间的正确的科学结论。锌的实际应用可能比天工开物成书年代还早。锌是一种重要而又“古老”的有色金属，锌在有色金属的消费中仅次於铜和铝。锌的消费结构相当稳定，其消费中的百分之五十用作防腐蚀镀层，百分之十九用于生产黄铜，百分之十六用于生产锌基合金，其余的则用于轧制锌板，锌的化工及颜料生产，我国早在唐朝以前就掌握了生产锌与铜的合金、黄铜技术。是世界上最早生产和使用黄铜的国家。金属锌的生产方法也是首先由我国发明的，已有九百年多年的历史。后来金属锌的冶炼技术从我国输入欧洲，到十八世纪欧洲才有了锌的冶炼技术。建国以后我国的锌工业突飞猛进，成为世界前列的产锌大国，另外，我国的锌消费也居世界前列。二十世纪以来，世界锌产量增长速度较快，尤其是六十年代以后增长迅速，我国铝、锌精矿及精炼铅，锌的生产大国。2001年至2010年两个五年计划期间。产量变化趋势大致相同。均呈现总体上升趋势，同时我国也是锌消费大国，2000年我国的锌消费水平就已经超过美国，成为世界锌消费国并一直维持在至今。截至2010年，我国的锌产量占到了全球产量的百分之四十四点五，其消费量占全球的百分之三十八点八，产量和消费量均居世界第一位，如国内锌的加工成本低于世界平均水平。锌冶炼行业均有一定盈利，所以我国锌产品迅速增长，但与工业发达国家仍存在一定差距。如锌的人均消费低，劳动生产率低，个别工艺滞后，二次金属回收率低，研究开发力不够，如在上述几方面可达到一个新的高度，全面赶上世界先进水平。我国锌资源丰富，自古以来就是锌出口国，是当今世界上锌生产大国之一。我国最早的炼锌方法是土法、竖罐、横罐等。由于这些方法能耗高、劳动条件差、污染严重，现在已经基本上被淘汰。电热炼锌也占一定的比例，锌冶金的发展趋向于湿法炼锌，湿法炼锌工艺自1915年投产以来，已得到广泛的应用，国内近百分之八十五的锌由湿法炼锌得到，而火法和电热法仅占百分之十五左右。考虑到湿法炼锌技术先进可行、经济合理能耗少、环境保护好、成本低等优势，本设计采用湿法炼锌工艺。其工艺流程为锌精矿焙烧、浸出、净化、电积。1.1.2 研究的意义及其主要内容1. 研究的意义：本课题研究使得学生充分了解锌浸出车间的工艺流程和生产方法，学习锌浸出车间的设计。2. 主要内容：1) 工艺流程的选择及主要技术经济指标、条件、厂址的选择与论证； 2) 经济核算及“三废”治理的论证；3) 冶金计算及主要设备选型的计算。1.2锌的性质和用途1.2.1锌的物理性质锌是白略带蓝灰色的金属，它的物理性质特点为熔点和沸点都较低，质软，有展性。但加工后则变硬，熔化后的流动性良好。锌的相对原子质量为 65.37。熔点为 419.505。沸点为 906.97。密度在 20时为 7.133g/cm3。500时为 6.58g/cm3。800时为 6.22g/cm3。2O时比热为 25.0236J/(mol.k)。熔化热为 7386J/mol。气化热为 114754J/mol。莫氏硬度为 2.5。锌有三种结晶状态：、和锌，其同质异形变化温度为 170和 330。在熔点附近的锌蒸气压很小，但液态锌蒸汽压随温度升高而急增，906.97时即达 103125Pa,这是火法炼锌的基础。1.2.2锌的化学性质锌在常温下不被干燥的氧或空气所氧化，在潮湿空气中往往形成一层灰白色的致密碱式碳酸锌ZnCO3.3Zn(OH)2 而防止了锌的继续被侵蚀。熔融的锌能与铁形成化合物并保护了钢铁，此一特点被用在镀锌上。常温下无空气的水对锌没有作用，但在红热温度时，锌易分解水蒸气，生成氧化锌。在空气中加热金属锌至 505 摄氏度即可燃烧生成非晶形氧化锌。商品锌易为硫酸或盐酸所溶解并放出氢气，也可溶于碱中，但溶解速度不及在酸中快。锌可与水银生成汞齐。二氧化碳与水蒸气混合的气体可使锌迅速氧化成氧化锌，这是火法炼锌的极其重要反应。锌的电化极电位较负，这一特点被应用于从含金溶液中加锌粉提金和湿法炼锌中加锌置换净液上。1.2.3锌的用途锌的消耗量与铜、铅的差不多。主要消耗在镀锌方面，作为覆盖层以保护钢材和钢铁制品。锌能与许多金属形成性质优良的合金。如铜锌形成的黄铜，铜锡形成的青铜，铜锡铅形成的抗磨合金等，在机械工业、国防工业和交通运输业中得到广泛的应用。高纯锌制造的 Ag-Zn 电池，体积小而能量大，多用于飞机和航天仪表上。由于锌的熔点低和流动性良好，适于压铸制造各种精密铸件。锌的抗腐性良好，可用于制造火药箱、家具和无线电装置零件。在化学工业中，锌可供制造颜料。氧化锌还用于橡胶制造业。在冶金工业中，锌可用来从含金溶液中置换金；在湿法炼锌中，用锌粉净液除铜、镉等。表1-1 具有市场前景的锌产品序号产品名称主要用途1锌基稀土合金新型涂层材料2一水硫酸锌用于化工、医药、化纤等部门及饲料添加剂3特级锌用于合金制造、镀锌、延压、油漆、医药、化工、电气4PX系列喷涂锌丝防腐层喷漆用5锌基铝镁三元合金铸造用新型合金6新型高阻尼锌合金用于生产薄壁和轻质压铸件7超细锌粉做特殊料8醋酸锌化纤触媒和木材防腐剂9活性氧化锌橡胶硫化剂、合成氨催化剂10硫化锌荧光粉做磷光剂11低铁电池锌饼做Zn-Mn干电池负极整体锌筒1.3设计的基本原则与目标本设计参考了大量国内外先进技术经验，考虑到南丹的实际技术与资经力量，在实际力量情况下，本设计采用了国内成熟技术方案。本设计的基本原则如下:（1）遵循国家安全有关文件、标准、设计规范及行业规范的规定。（2）按照可行性研究的内容及深度要求进行设计。（3）重视环境保护，尽可能减少各污染物的排放量并确保达标排放。（4）重视节能降耗。（5）重视劳动安全、工业卫生及消防措施。（6）以经济效益中心，重视社会效益，在经济适用的前提下，追求先进，处理好投资与先进性及适用性之间关系。本设计的目标是在南丹电锌厂的基础上加以改善，本设计将会在生产中不断完善改进，将南丹电锌厂发展成为现代化的湿法炼锌厂。1.4设计规模方案根据国家新建锌项目的规定，新建锌项目的规模必须达10万吨年及以上，本设计的主导产品是GB/T470-1997标准Zn99.99的要求，设计产量为10万吨/年。此外，还有副产品:金属镉锭、铅银渣、铜渣、硫酸、锌粉、铟锭等。1.5厂址的选择与论证厂址选择对工业企业的建设速度、建厂投资、生产发展、经济效益、环境保护及工农关系等具有重要意义。1.5.1厂址的选择一般应考虑适合全国和地区工业布局以及产品供需安排的要求符合城市规划或工业区域规划尽可能节约占地面积少占或不占良田耕地企业生产所需的资源能够落实原料燃料及辅助材料的供应经济合理有充足可靠的水源和电源交通运输条件比较方便经济不污染环境不破坏文物古迹不妨碍文化旅游及其他精神文明建设对拟建项目留有适当发展馀地地质条件较好施工难度小建设投资省项目建成投产后经济效益良好。除上述一般原则和要求外还要根据不同工业部门不同性质企业的技术经济特点着重考虑不同的建设项目所选厂址必须具备的主要控制条件。如核电站的厂址必须具备良好的地质条件环境影响符合安全要求具有充足可靠的水源。大型碱厂要靠近盐石灰石等原料产地运输便利有适宜的排渣场地。铁路公路的选线要根据沿线运量的发展前景必须穿经连接的城镇地形地质条件的好坏土石方量多少控制性工程大小难易来定等等。厂址选择可分两个阶段首先确定建厂选址的范围然后具体确定厂址最後位置的比较方案提出选址报告。在中国选厂工作可由筹建单位单独进行通常则是按项目隶属关系由主管部门组织有关规划设计地质交通及地方有关单位联合进行。凡在城市辖区内选址的要取得城市规划部门的同意并且要有协议文件。不论单独选厂或联合选厂都应对比选的各个地点认真细致地收集有关的自然环境社会经济情况有关的厂矿企业的现状和发展规划等方面资料经过实地勘察综合研究进行充分的论证再比较确定。1.5.1.1选址原则1、节约土地是我国的基本国策；2、 必须服从于当地规划和城市建设总结规划要求；3、有得于节约投资，降低造价，提高经济效益； 4、要全面的规划，合理的工业布局；5、注意环境保护和生态平衡，保护名胜古迹； 6、有利于生产、交通施工、方便生活； 7、有良好的交通运输、水、电、燃料以及辅助材料的供应条件；1.5.1.2 选址注意问题1. 工业布局问题：建设一座有色冶金厂，对全国的工业布局、一个区或一个城市的合理发展、个工业区之间的经济协调以及农业发展等起着重要作用，应根据工业布局“大分散、小集中、多搞小城镇”的方针，按“工农结合，城乡结合，有利生产，方便生活”的原则，进行厂址选择和居住区规划，使之符合工业布局总体规划及城市建设规划的要求。 2原材料供应及交通运输条件：有色金属冶炼是连续性的，物料吞吐量一般较大，大型冶炼厂每昼夜要处理数千吨物料，产处数百吨至数千吨产品。例如，每年产量为 40 万 t 的氧化铝厂，昼夜货运量可达 810 千吨以上；铜和铅锌企业的货运量，按每吨产品计算，分别为 1520 吨和 510 吨，如年产 9 万吨阳极铜、 3436 万吨硫酸的某冶炼厂，每年运输量为 172 万吨，按每吨铜计，运输量达 19 吨。可见运输量是非常可观的，如不及时“吞吐”。势必影响生产，因此在选择厂址时，必须充分考虑交通运输问题。为了减少运输费用，在保证良好的运输条件下，应使厂址尽可能接近原材料基地和销售市场。我国铜、铅、锌、锡的生产， 50%以上的产量靠近原材料基地，有的还组成了采、选、冶联合企业。 3.供水供电条件：有色冶炼厂一般是大量用水和耗电多的企业。列入某厂在炼铜和制酸过程中，日耗新水两 27.8 万吨，其中每吨粗铜耗水量大 400650 吨；湿法炼锌厂每厂一吨粗铜耗水量达 300400 吨；某烧结法氧化铝厂，根据设计数据，每吨氧化铝耗新水 25 吨，耗循环水 95 吨。耗电量则随产品和方法而异，如生产一吨电铜耗电 10001300kwh，生产一吨电锌耗电 30006000kwh,生产一吨铝锭耗电 1500020000 kwh，建设一座年产 10 万吨铝锭的电解铝厂，需要一座容量为 25104kw 左右的发电站作保证。因此希望厂址附近有充分的水源和电源。 4.环境保护和节约用地问题：有色冶金生产特点之一是无一例外的产出大量造成环境污染的“三废”物质，除必须有完善的“三废”治理工程设计外，在选择厂址时，必须尽量考虑在主导风向和主要水流的下游位置，安排好“三废”处理场地和废渣堆放场地，要有良好的自然通风条件，并应考虑厂址附近居民点，城市发展规划。农牧渔业及旅游胜地，自然保护区等问题。我国是农业大国，人口多，土地相对较少，耕地也较少。我国土地总面积约 9.61012 ,人均为 8.93102 ，远低于世界人均量 3.2104 ;耕地约 11012 ，人均量约为 9.33102 ，约为世界人均量的 30%。因此在选择厂址时，必须节约用地，不占或少占耕地，不拆或少拆建筑物，尽可能选择荒山野岭或坡地建厂。 5.厂址的工程地质及水文地质条件：冶炼厂的土建投资是相当大的，厂址地震等级不同会对建筑结构及基础工程的投资带来很大影响，因此厂址不能选在发震断层地区和基本烈度为9级以上的地震区。此外，所选厂址的地耐力应不低于 147.1196.1kpa，地下水位最高也要低于基础底面 0.5m，厂址最低洼处要高于历年最高洪水位 0.5m 以上；不能选在厚度较大的级自重湿陷性黄土地区和有泥石流或滑坡等危害的山区，厂址地下不宜有有用矿物矿藏或已开采的矿坑和溶洞等。 6.厂址的协作条件：冶炼厂一般是机械化自动化水平较高的现代化企业，为保证生产顺利进行，必须有充足的设备及备品备件供应，要有强有力的机械加工和维修能力。若厂址附近具备这些条件，便可发挥专业化协作的优越性，减少辅助设施投资和降低生产成本。工厂在建设过程中的施工条件诸如砖瓦、沙石、石灰、水泥木材等能否就地取材，施工力量和施工场地是否具备等，都对建设进度起着一定的作用。在选择厂址时，应该充分考虑长治附近是否具备这些条件，那种片面强调“小而全”不重视专业化协作的做法是不恰当的，甚至是错误的。然而，在具体确定厂址时，并不是每项条件都能满足要求，只能考虑一些主要因素。例如，耗电量极大的电解铝厂，首先就应考虑建在水电资源丰富并又足够电力供应的地区；物料“吞吐”大的氧化铝厂，首先就要考虑建在铝土矿资源丰富和交通运输条件较好的地区等等。在拟建一个新的有色冶炼厂往往要到工厂厂址的选择问题，厂址的选择是有色冶炼在设计中的主要任务之一，也是工业项目可行性研究中不可缺少的主要环节。厂址选择所涉及的范围很广，厂址选择恰当与否，不公关系到建厂的总投资费用，施工条件的好坏，建设周期的长短，工厂能否近期投产，而且对建设和发展都有很大的关系，并且对工厂及本地区其它工厂的生产，居民的卫生条件有很大的影响，厂址的选择是一项极为重要和复杂的工件，它是到政治，经济技术，党的方针政策和政府法令的综合性工作，必须给予高度的重视，认真对待。1.5.2建厂的可行性厂址选择即新建项目具体位置的选择。是工业布局的最终环节和工业基本建设的前期工作，也是工业项目可行性研究的组成部分。它根据工业地区布局和新建项目设计任务书的各项要求，由规划与设计部门共同承担，在实地踏勘及区域性技术经济调查的基础上，对各地建设条件分析评价，并选择若干个能基本满足建厂要求的厂址方案作定性与定量相结合的技术经济综合论证，从而确定最优的建设地点和具体厂址。厂址选择通常分为两个阶段：确定选址范围和建厂地点。侧重考虑厂址的外部区域经济技术条件，包括：距离原材料、燃料动力基地和消费地的远近；与各地联系的交通运输条件；当地的厂际生产协作条件；供水、排水及电源的保证程度；原有城镇基础和职工生活条件；有否可供工业进一步发展、工业成组布局和城镇发展的场地；是否与城镇规划及区域规划相协调；土地使用费用、建筑材料来源及施工力量等。确定厂址最后具体位置。主要考虑项目设计任务书和厂区总平面布置的有关要求及投资约束条件。包括：厂址场地条件，如建设用地的面积与外形、地势坡度、工程地质与水文地质状况、地震裂度、灾害性威胁（如土石方量、洪水、泥石流等），土地征用的数量、质量及处理难度，厂址下有无矿藏等；距水源地的远近和给排水的扬程；修建铁路专用线、厂外公路等交通设施的工程量与投资；供电、供热设施的工程量及投资；距已有城镇生活区与公共服务设施的远近；“三废”排放对城镇和周围环境的影响及环保费用等。厂址一经选定，不仅对所在地区的经济发展、城镇建设和环境质量产生重要影响，而且直接关系到新建项目的基本建设投资和建厂速度，并长期影响企业的经营、管理等经济效果。1.5.3建厂条件厂址选择，即建厂地理位置的合理选定。根据国民经济建设计划技术经济政策结合资源情况和工业布局的要求确定，是落实工业生产力分布实现建厂计划的重要环节。原料和燃料：1. 接近原料厂地及产品销售地区，运输方便；2. 燃料质量符合要求，保证供应；面积：1. 厂区用地面积应满足生产工艺和运输要求，并预留扩建用地2. 有废料、废渣的工厂，其堆存废料、废渣所需面积应满足工厂服务年限的要求3. 居住用地应根据工厂规模及定员，按国家、省、市所规定的定额，计算所需面积4. 施工用地应根据工厂建设规模、施工人数、临建安排等因素考虑外形与地形：1.外形应尽可能简单，如为矩形场地长宽比一般控制在1：1.5之内，较经济合理 2.地形应有手电于车间布置、运输联系及场地排水；一般情况下，自然地形坡度不大于5，丘陵坡地不大于40，山区建厂不超过60为宜气象： 1.虑高温、高湿、云雾、风砂和雷击地区对生产的不良影响2.考虑冰冻线对建筑物基础和地下管线敷设的影响水文地质：1. 地下水位最好低于地下室和地下构筑物的深度；地下水对建筑基础最好无侵蚀性2. 了解蓄水层水量工程地质：1. 应避开发震断层和基本烈度高于九度地震区，泥石流、滑坡、流砂，溶洞等危害地段，以及较厚的三级自重湿陷性黄土、新近堆积黄土、一级膨胀土等地质恶劣区2. 应避开具有开采价值的矿藏区、采空区，以及古井、古墓、坑穴密集的地区3.场地地基承载力一般应不低于0.1Mpa 交通运输：1.根据工厂运货量、物料性质、外部运输条件、运输距离等因素合理确定采用的运输方式（铁路、公路、水运、空运）2.运输路线应最短，方便，工程量小，经济合理给水排水：1. 靠近水源，保证供水的可靠性，并符合生产对水质、水量、水温的要求2. 污水便于排入附近江河或城市下水系统协作：应有利于同相邻企业和依托城市（镇）要科技、信息、生产、修理、公用设施、交通运输、综合利用和生活福利等方面和协作能源供应：1. 靠近热电供应地点，所需电力、蒸汽等应有可靠来源2. 自备锅炉房和煤气站时，宜靠近燃料供应地；煤质应符合要求，并备有贮灰场地居住区：1. 要有足够的用地面积和良好的卫生条件，有危害性的工厂应位于居住区夏季最小风向频率的下风侧并要有一定的防护地带2. 配合城市建设，宜靠近现有城市，以便利用城市已有的公共设施3. 靠近工厂，职工上下班步行不宜超过30min，高原与高寒地区步行不宜超过15 20min 。施工条件：1. 了解当地及外来建筑材料的供应情况、产量、价格，尽可能利用当地的建筑材料2. 了解施工期间的水、电、劳动力的供应条件，以及当地施工技术力量、技术水平、建筑机械数量、最大起重能力等安全防护：1. 工厂与工厂之间，工厂与居住区之间，必须满足现行安全、卫生、环保各项有关规定2. 必须满足人对水、电源的要求其它1. 厂址地下如有古墓遗址或地上有古代建筑物、文物时应征得有关部门的处理意见和同意建厂文件2. 避免将厂址选择在建筑物密集、高压输电线路地工程管道通过地区，以减少拆迁3. 在基本烈度高于七高地区建厂时，应选择对抗震有利的土壤分布区建厂4. 厂址不应选择在不能确保安全的水库下游与防洪堤附近1.6主要设计方案1.6.1冶炼工艺综合考虑到锌矿。水电资源的丰富等多方面的因素，本设计湿法炼锌的工艺为硫化锌精矿的沸腾焙烧、三段连续浸出、两端净化、电积、熔铸。最终得到锌含量为百分之九十九点九九的锌锭。另外，其浸出渣采用回转窑挥发处理。1.6.2总图运输本改扩建项目在河池市高新技术开发园区内，地处南丹县车河镇原国营林场的山地上，利用地新高差，使工艺流程中的流体尽量靠为差流动而不用或少用泵输送，以节约电能。对于本项目用电量占百分之八十一的电解沉积厂房的旁边，则布置整流变压器，减少减少线路电能的损失。为保障消防的安全，各个台阶的车间通道应该是顺利通过消防车的环形通道，并有足够的转弯半径。按新的建筑设计防火规范卸料场应有不少于18米*18米回车场地。在各个台阶边缘，应该有1、2米高的防护栏确保安全。本地主导风向为西南风，所以，原料及磨放在场地的下风向。而较干净的配电、变电、电积，则放在上风向。全场运输很大，建议主干道为双车道，人流物流分开通行。全场运输量为66、47万吨/年。这意味着每天大约有400辆车进出本厂，建议主干道住双车道，人流物流分道行驶，以策安全。外部运输委托社会运输力量承担，内部运输主要是废渣，由本厂内自行解决。1.6.3供电新增生产能力新增10万吨/年之后，新增用电量约4亿度，可以从车河变电站引入。有色冶金厂一般是大量用水和耗电多的企业。例如湿法炼锌厂生产每吨锌的水耗达300400t，电耗1800kWh。因此希望厂址附近有从分的水源和电源。以供电为例，厂址距离电源每增加1 公里，就需要增加外部高压输电线投资34万元，如自行建设火电站，每千瓦的投资达1000 元以上，这不仅大大增加投资，而且影响建设进度，所以冶金企业应尽可能选择在供电网经济供电半径之内是至关重要的。1.6.4供水及污水处理工厂日用水量15800立方米每天，其中循环水量14000立方米每天。新水补给量1800立方米每天。水的循环利用率大于百分之八十八点六。制酸系统的冷却水、锌电解整流器冷却水、回转挥发窑冲渣水各自建立循环水系统，保证水循环利用率大于百分之八十八点八。新水主要用于锅炉补给用水和锌冶炼生产补充用水。设计在江边设一抽水站，从江边引水进入厂内山顶800立方米高位水池。江泵站设2台扬程100米，流量各位80立方米每小时的高程水泵，其中1台备用。高位水池引出2条各位半径为150的供水管，分别引至焙烧制酸车间和锌冶炼，共消防和生产用。本项目界区内排水采用清污分流制，生产系统产生的废水经废水处理系统净化合格后返回供生产系统使用，不需外排。雨水单独排入到界区外的排水沟。1.6.5供热蒸汽主要使用在锌的制液系统，少量用于铟的回收蒸汽用量15、15吨/小时，年用量12万吨，蒸汽主要有制酸车间的锌焙烧余热锅共给，所设置余热锅炉产汽量5、0至5、5吨/小时后。4台足够供给炼锌生产用。但由于制酸车间生产天数300天/。炼锌车间为330天以上。生产配合不可能平衡。故本项目另设2台8吨锅炉供气，供气压力大于0、4兆帕。1.6.6环境保护本设计时该厂废气、废水、废渣均采取措施进行处理。对废渣设有专门的废渣排放：对废水设专门污水处理站，正常条件下废水不外排。废水中含有大量的重金属和酸性物，需要对其进行中和沉淀：对废气根据不同排放点采用收尘、吸收设备，均能达到排放标准。有色冶金生产特点之一是无一例外地产出大量造成环境污染的“三废”物质，除必须有完善的“三废”治理工程设计外，在选择厂址时，必须尽量考虑在主导风向和主要水流的下游位置，安排好“三废”处理场地和废渣堆放场地，要有良好的自然通风条件，并应该考虑厂址附近居民点、城市发展规划、农牧渔业及旅游胜地、自然资源保护区等问题。1.7 综合技术指标（1）电锌锭产量：10万t；（2）锌的总回收率：95%；（3）电解槽电压：3.3V；（4）总电流强度：25000A；（5）阴极电流密度：480A/m2；（6）电流效率：90%（7）年处理精矿量：206377.7t;（8）年工作日：330天；（9）直流电单耗：3006.697Wh/t析出锌；（10）电锌生产成本：14848.84元/t锌。第二章 工艺流程的选择与论证2.1国内外炼锌发展的比较与发展动态2.1.1锌冶炼技术发展状况由于锌的快速发展，现代锌冶金工艺分为两大类，火法炼锌和湿法炼锌。火法炼锌的方法有平罐炼锌、竖罐炼锌、ISP 炼锌、电炉法、密闭鼓风炉，目前世界主要炼锌的方法是湿法，世界上 85%以上的锌由湿法炼锌生产出来的，现代湿法炼锌工艺主要由焙烧、浸出、净化、电积、熔铸等五个工序构成。湿法炼锌将锌焙砂或其他氧化锌物料和硫化锌精矿中的锌溶解在水溶液中，从中提取金属锌或锌化合的过程，为现代炼锌的主要方法。由锌浸出、硫酸锌溶液净化、锌电解沉积三大环节组成。工艺流程湿法炼锌流程大体可分为传统的湿法炼锌流程、热酸浸出炼锌流程和硫化锌精矿直接浸出炼锌流程等三类。上世纪 90 年代以来，我国湿法炼锌技术水平有了比较明显的提高。白银公司建设的 109 平米焙烧炉、黄钾铁矾法处理、锑盐除钴等技术日趋成熟，国内很多企业都纷纷效仿，目前这种冶炼工艺已经在全国推广。株洲冶炼集团的湿法工艺经过几十年的完善，在国内湿法冶炼技术上也独树一帜。需要特别提到的是云南氧化锌矿资源非常丰富，目前黄木冶炼厂和祥云飞龙公司在处理低品位氧化矿方面取得突破，并形成新的生产能力，祥云飞龙实业公司已经申请多项技术专利，并正在扩建产能。锌电积车间一括电解沉积、电解液冷却、极板制造和电解槽清理等设施。从 20 世纪初采用湿法炼锌以来，电积在工艺上无多大变化，只在电解槽材质、电解液冷却方式、冷却设备、熔铸设备和操作制度上有不同程度的改进，并向大型化、机械化和自动化方向发展。世界上锌的全部消费中大约有一半用于镀锌，约 10用于黄铜和青铜，不到 10用于锌基合金，约 7.5用于化学制品。通过在熔融金属槽中热浸镀需要保护的材料和制品，锌可用于防蚀。对金属制品，可分批镀锌；对轧制钢带卷，可连续镀锌。近年来，钢带热浸镀锌量有显著增长。电镀锌也有使用，但该法一般用于较薄的镀层和不同的表面光洁度。使用含锌粉的涂料是涂层的另一种方法；对于与水连续接触的物体，如用于船舶、桥梁和近海油气井架的大的钢构件，只须和大的锌块连接，便可得到保护，不过锌块要定期更换。压铸是锌的另一个重要应用领域，它用于汽车、建筑、部分电气设备、家用电器、玩具等的零部件生产。锌也常和铝制成合金，以获得强度高、延展性好的铸件。在制成薄板时（一般是用连铸连轧法生产薄板），锌还常和少量铜和钛制成合金，以获得必需的抗蠕变性能。国际铅锌研究组预测， 2004 年全球锌消费量会比 2003 年的 985 万 t 增长 4.8%，2005 年将再增长 4.3%，预计 2005 年中国将占世界锌消费总量的四分之一，它的消费增长的部分原因是镀锌钢用量的增长。相比之下，美国可能只占全球锌需求的十分之一。根据金融危机前 CRU 等机构做的预测，到 2020 年，世界锌需求将增加。日本金属经济研究协会预测，到 2014 年，世界锌的需求将达到 1300 万吨，之后需求将停滞。这个预测是根据中国在 2014 年锌需求将达到顶峰，而亚洲其他的发展中国家和新兴工业国的锌需求也将增加的预测做出的。总之，所有预测都认为 2014 年后亚洲锌的需求不会出现大幅度的下降或增加。但是许多分析家认为，2009 年2010 年世界锌矿山产量和金属产量将减产 10%15%，锌矿山关闭的数量也将增加，2011 年锌价格将超过 2000 美元/吨。因此可以认为，到 2016 年世界锌矿山产量和金属产量将恢复到 2007 年的水平。但是，由于印度和中国基础设施投资和汽车产量将持续增加，因此预计到 2020 年前，亚洲的锌矿石产量和锌金属产量将会保持持续增长势头。尽管今后几年中国锌业的发展趋势将与世界锌业的发展趋势大致相同，但中国锌业的发展将决定着世界锌业的未来。尽管根据预测的需求，亚洲有必要新建一个锌金属冶炼厂，但对冶炼厂的投产时间和生产能力需要进行认真的研究。如果亚洲新兴工业国中现有冶炼厂增加产量，加上一、两个 10 万吨20 万吨级的新冶炼厂投产，那么基本可以满足亚洲 2020 年前不断增长的锌需求。但是，受世界金融危机影响，无法看清未来亚洲经济恢复和发展的前景，因此很难对需求的增长做出准确的预测。对于亚洲的矿山生产来说，现有冶炼厂的生产能力已经完全能够满足新投产矿山矿石的加工需求。2.1.2我国锌冶金的发展方向1、大力发展循环经济发展循环经济是缓解资源约束矛盾的根本出路。我国铅锌矿产资源有以下主要特点：（1）矿产地分布广泛，但储量主要相对集中几个省区。目前，已有27 个省区发现并勘查了铅锌资源，但从富集程度和保有储量来看，主要集中在云南、内蒙古、甘肃、广东、湖南和广西，这6 个省区的铅锌合计储量占全国铅锌合计储量的64%。从三大经济地区分布来看，主要集中于中西部地区，铅储量占73.8%，锌储量占74.8%。（2）成矿区域和成矿期也较相对集中。从目前已勘探的超大型、大中型矿床分布来看，主要集中在滇西、川滇、西秦岭-祁连山、内蒙古狼山和大兴安岭、南岭等五大成矿集中区。成矿期主要集中在燕山期和多期复合成矿期。（3）大中型矿床占有储量多，矿石类型复杂。在全国700 多处矿产地中，大中型矿床的铅、锌储量分别占81.1%和88.4%。矿石类型多样，主要矿石类型有硫化铅矿、硫化锌矿、氧化铅矿、氧化锌矿、硫化铅锌矿、氧化铅锌矿以及混合铅锌矿等。以锌为主的铅锌矿床和铜锌矿床较多，而铅为主的铅锌矿床不多，单铅矿床更少。（4）铅锌矿床物质成分复杂，共伴生组分多，综合利用价值大。大多数矿床普遍共伴生Cu、Fe、S、Ag、Au、Sn、Sb、Mo、W、Hg、Co、Cd、In、Ga、Ge、Se、Tl、Sc 等元素。有些矿床开采的矿石，伴生元素达50 多种。特别是近20 年来，通过综合勘查和矿石物质成分研究，证实许多铅锌矿床中含银较高，成为铅锌银矿床或银铅锌矿床，其银储量占全国银矿总储量的60%以上，在选冶过程中综合回收银的产量，占全国银产量的70%80%，金的储量和产量也相当可观。可以看出资源“瓶颈”凸现成为影响经济持续健康稳定发展的最大障碍，发展循环经济是提高经济效益的重要措施。我国有色金属工业的资源利用效率与能耗水平还相当落后。目前我国湿法炼锌平均能耗比国际先进水平高39.9%。大力发展循环经济，提高资源利用效率，增强国际竞争力，已经成为我们面临的一项重要而紧迫的任务。2、提高产业集中度我国冶炼企业产业集中度很低，众多小厂的上马，造成了，低水平重复建设，使得大量资金投入的同时，行业整体竞争力不高。同时，大型冶炼厂有能力采用先进的技术，环保过关，资源利用率高，这都是有利于行业发展的，因此，我国锌冶炼行业应适度减少企业数量，扩大企业规模，提高行业竞争力。2.2原料的来源与特点锌在自然界多以硫化物状态存在，主要矿物是闪锌矿（ZnS），但这种硫化矿的形成过程中有FeS 固溶体，称为铁闪锌矿（nZnSmFeS）。含铁高的闪锌矿会使提取冶金过程复杂化。硫化矿的地表部位还常有一部分被氧化的氧化矿，如菱锌矿（ZnCO3）、硅锌矿（Zn2SiO4）、异极矿（H2Zn2SiO5）等。锌资源的特点是铅锌共生。世界上极少发现单独的铅矿和锌矿。闪锌矿和方铅矿（PbS）在天然矿床中常常紧密共生。由于各种多金属矿物的成分不一，含锌范围约为8%16%。含锌的多金属硫化矿一般采用优先浮选法进行选矿，已获得各金属的精矿。硫化锌精矿是生产锌的主要原料。炼锌厂的硫化锌精矿成分见表1-912。由表中可以看出硫化锌精矿的成分一般为：锌45%60%，铁5%15%，硫的含量变化不大，为30%33%。可见，锌精矿的主要组分为Zn，Fe 和S，三者共占总重量的90%左右。从经济价值来考虑处理锌精矿的目的，首先应该回收锌和硫，因为二者加起来占精矿总量的80%左右。从冶炼过程和回收率来考虑，铁是最主要的杂质金属，采用的冶金工艺流程要有利于原料的锌铁分离，相近的化学性质决定了它们在冶金过程中的行为相似，应使铁全部进入熔炼渣或湿法冶金浸出后的铁渣中，且渣量要少，分离性能要好，从而减少随渣带走的金属损失。硫化锌精矿的粒度要细小，95%以上小于40m，堆密度为1.72g/cm3。在选用精矿氧化焙烧脱硫设备时，应当充分利用精矿粒度小、表面积大、活性高、硫化物也是一种“燃料”的特点，使硫化锌能迅速氧化生成氧化锌，又能充分利用精矿自身的热量。2.2.1世界锌矿资源分析世界范围内铅锌资源是丰富的，全球大陆已知铅锌资源除南极洲外，其他五大洲的约50 余个国家均有分布。世界铅锌储量和储量基础较多的国家有中国、澳大利亚、美国、加拿大、墨西哥、秘鲁、哈萨克斯坦、南非、摩洛哥以及瑞典等14，15。澳大利亚、中国、美国、哈萨克斯坦四国的矿石储量占世界锌储量的57%左右，占世界储量基础的64.66%14,16。据美国地质调查局资料显示，2004 年世界锌储量22 000 万吨，储量基础为46 000 万吨(见表1-5)。由表中我们可以看出锌储量较多的国家依旧是中国、澳大利亚、美国、加拿大、哈萨克斯坦、秘鲁和墨西哥等。国家储量储量基础20012002200320042001200220032004中国34003300330033009300920092009200澳大利亚32003300330033008000900080008000美国25003000300030008000900090009000加拿大11001100110011003100310031003100哈萨克斯坦30003000300030003500350035003500秘鲁8001600160016001300200020002000墨西哥600800800800800250025002500其他国家7400690059005900130001100087008700世界总计19000200002200022000440004500046000460002.2.2原料特点本设计的原料主要来自本地和进口矿，其特点为：1、由于精矿绝大部分来自广西本地精矿成分比较复杂；2、精矿中的Cu、Cd、In等有价金属具有回收价值。设计的工艺流程，除考虑主要金属锌的回收利用外，还应考虑Cu、Cd、In等有价金属的综合回收利用，以提高精矿的综合利用率。3、原料中的In的含量较高，应注意尽量多的回收，以增加产值。2.3 湿法炼锌工艺流程的选择与论证2.3.1 湿法炼锌的概述湿法炼锌（又称电解法炼锌）最早于1915 年在美国蒙大拿州的Anacong 锌厂首先工业化应用19，由于它具有生产规模大、能耗较低、劳动条件较好、易于实现机械化和自动化等优点而得到迅速发展。自20 世纪80 年代以来，世界锌产量的80%85%以上是由湿法炼锌生产的。湿法炼锌处理硫化锌精矿一般要预先进行焙烧，使硫化锌变成易于被稀硫酸溶解的氧化锌。在浸出过酸锌浸出液中的这些杂质将严重影响下一步的电积过程，因此必须将这种溶液进行净化。净化过程得到的杂质金属的滤渣送去回收有价金属（镉、钴、铜等），净化后的硫酸锌溶液经电解沉积后，阴极析出锌最终熔化铸锭，即产出电锌。在湿法炼锌中，焙烧、浸出、浸出液净化和电解是生产上的主要工艺过程，其中浸出又是整个湿法流程中的最重要环节，湿法炼锌厂的主要技术经济指标在很大程度上取决于所选择的浸出工艺及操作条件。锌焙砂是硫化锌精矿流态化焙烧的产物，也是浸出过程的主要原料，用于焙砂浸出的稀硫酸是来自锌电解沉积车间的废电解液。根据浸出作业所控制的最终溶液酸度，锌焙砂浸出分为中性浸出、酸性浸出和高温高酸浸出（又称热酸浸出）。为了提高锌的浸出率和整个生产流程的锌的回收率以及其他经济技术指标，酸性浸出和热酸浸出带来的生产问题集中在铁锌的分离的过程，因而湿法炼锌方法又分为常规浸出法、热酸浸出黄钾铁矾法、热酸浸出针铁矿法和热酸浸出赤铁矿法。在20 世纪80 年代，还发展了取消锌精矿焙烧工艺的硫化锌精矿氧压浸出法。湿法炼锌是炼锌技术的发展方向，它将朝改善对环境的影响、提高金属回收率和综合利用水平、降低能耗、实现设备的大型化、机械化和自动化的方向进一步发展。湿法炼锌的生产流程如下图。图2-1 湿法炼锌工艺流程图2.3.2 车间配置及介绍工艺过程主要包括备料