4第4章设备的选型与设计.ppt

第四章有色冶金厂设备的选型与设计 1 有色冶金厂设备的选型与设计的任务主体设备 完成主要工艺过程辅助设备 生产过程中起辅助性作用1 精心设计主体设备2 正确选择辅助设备3 全车间乃至全厂设备能力的平衡统计 2 冶金主体设备设计包括以下几个内容 1 设备的选型与主要结构的分析研究2 主要尺寸的计算与台数的确定3 某些结构的改进4 相关设备的配备5 主要结构材料的选择与消耗量的估计一 主体设备的选型与结构的改进1 深入了解冶金过程的主要目的 即发生的主化学反应是什么 有什么特点如硫化物精矿的焙烧过程MS s O2 g MO g SO2 g 为气固多相反应 a b c d 矩形 直筒形 带加料前室 扩大形 5 2 2 2 设备类型确定后 详细研究设备的具体结构 例如 闪速炉反应塔的高度 H 二 冶金主体设备规格及台数的确定三种类型1 按设备的主要反应带的单位面积生产率 t m2d 计算2 按设备的单位容积生产率计算3 按设备负荷强度计算 一 按单位面积生产率计算F A aF 设备主要反应带的有效面积 m2 A 冶金过程一天处理的物料量 t a 单位面积生产率 t m2d 应注意 A 公式中所指的面积是设备的哪部分面积 反射炉熔池横截面积 沸腾炉 风口 风口 鼓风炉 闪速炉 B 单位面积生产率a的选择要恰当F A a 例 年产50000吨金属锌沸腾焙烧炉 1 2 H3 H2 H1 H膛 H层 3 4 5 6 7 8 9 D膛 D床 1 排烟口 2 炉膛 3 溢流口 4 本床5 气体分布板 6 风箱 大斗 7 前室风箱 小斗 8 前室 9 加料管 1 炉型选择床形柱形椎形炉型断面圆形矩形炉膛直筒形扩大形 2 炉床面积确定F A aF 炉床面积A 每日处理锌精矿量 吨 日a 单位面积生产率 吨 m2d1 确定单位面积生产率a可用公式计算 也可取经验数据 一般为5 6吨 天米2 这里取5 52 确定A年产50000吨锌 锌回收率94 年工作日330天 锌精矿含Zn46 5 A 50000 330 94 46 5 346 64 吨 天 3 F床 A a 346 64 5 5 63 米2 沸腾炉的选择一般趋向大炉 42 55 69 72 84 92 109m2这里可选一台69m2 3 加料前室面积及沸腾炉床直径的确定前室有矩形和扇形两种 一般为1 5 2米2 这里取F前 2米2D床 4 F床 F前 1 2 1 13 F床 F前 1 2 1 13 63 2 1 2 8 83米4 沸腾层高度H层可用公式计算 也可根据同类设备取经验数据 一般为0 9 1 3米 这里取1 2米 5 炉膛面积和直径F膛 aV烟 1 t膛 F床 86400W膛 m2 a 沸腾炉单位面积生产率 吨 米2天V烟 单位炉料烟气产出量 标米3 每吨锌精矿 由物料平衡计算 2027 52t膛 炉膛温度 9500C F床 炉床面积 米2 63米2 W膛 KW带 W带 颗粒带出速度 一般为1 35米 秒 和精矿粒度有关 K取0 3 0 55 这里取小值0 3 W膛 0 3 1 35 0 405米 秒 1 273F膛 5 5 2027 52 1 950 273 63 86400 0 45 89 94米2D膛 1 13 F膛1 2 1 13 89 941 2 10 7 米 6 炉腹角根据物料流动性 安息角确定 这里Q取2007 炉膛高度1 未扩大直筒部分H1 根据操作和安装方便而定 一般取2 6米 2 扩大部分高度H2H2 1 2 D膛 D床 ctg200 1 2 10 7 8 33 2 75 2 6米3 炉膛高度H膛H膛 aV烟 1 t膛 F床 86400F膛 烟气在炉内必须停留的时间 秒 取20秒H膛 5 5 2027 52 1 950 273 63 20 86400 89 94 8 1米 铅鼓风炉的设计计算 二 按设备有效容积生产率计算常压浸出槽的设计1 确定所需设备总体积 米3V总 V液t 24 米3 V总 所需设备总体积 米3 V液 每天处理的矿浆或溶液的总体积 米3t 矿浆在槽内停留的总时间 小时 设备容积的利用系数 一般为0 8V液 Q L S Q r 米3 Q 日处理的固体物料量 吨 天L S 液固比r 混合料浆密度 吨 米3 2 确定台数N V总 V0 nN 所需槽数n 备用槽数V0 选定的单个槽容积 米3 3 浸出槽具体尺寸的确定一般采用椎底圆柱型 其椎底角度一般为1200 高径比H D与搅拌方式有关 机械搅拌为1 0 1 3 空气搅拌为2 5 槽子柱形部分体积 D 2 2 H 0 29D 槽子椎形部分体积 3 D 2 2 0 29D槽子总体积 D 2 2 H 0 29D 3 D 2 2 0 29D4 浸出槽壁厚的确定 对承受一定的压力的浸出槽S PD 2 P CS 壁厚 mm P 设计压力 Kg cm2 D 内径 mm 材料在工作温度时的许用压力 Kg cm2 焊缝系数C 壁厚附加量 2 高压湿法冶金容器的设计计算 氧化铝生产过程中用到的压煮器为例流出的矿浆总量为144 037t h 计算出矿浆密度1 47t m3 则从压煮器排出的被稀释的矿浆量为 Vs 144 037 1 47 97 98m3 h 0 0268m3 s溶出时间2h 反应压煮器的总容积为 97 98 2 200m3选用一台总容积25m3 则需要200 25 8台设计这种压煮器的内径D 1 6m 高14m 器壁厚34mm 则线速度 矿浆在压煮器的总停留时间为2h 全部压煮器的总高度为 H t 0 0134 7200 96m所需压煮器总台数 n H 14 96 14 7台为了满足高压浸出设备机械强度的要求 希望采用下述的压煮器几何尺寸 RB RI Rd一台反应压煮器的工作容积为 V VSt n 0 0268 7200 7 27 6m3 1 水溶液电化冶金过程设计一个年产10万t电锌的湿法冶炼锌厂 设计电解槽数及主要尺寸消耗 2 5 工作时间330d 直收率96 5 每天需要产出阴极锌数量 阴极电流密度520A m2 电流效率90 锌的电化当量1 2195g A h 日产322t阴极锌所需阴极的有效总面积为 三 按设备的负荷强度进行计算 取阴极规格1000mm 666mm 4mm 阴极边上涂有绝缘物 每边各占去7mm 阴极浸没于电解液深度0 87m 每片阴极的有效面积为 f阴 0 87 0 666 0 007 2 2 1 13m2所需阴极总片数 n总 F f阴 23500 1 13 20796片电流强度18000A 电流密度520A m2 单个电解槽的阴极总有效面积 f总 18000 520 34 6m2单个电解槽内所装阴极片数 n槽 f总 f阴 0 5 34 6 1 13 0 5 31片电解槽长度 L n槽 1 d l1 l2 l3 mm 电解槽宽度 B b阴 2b1电解槽的深度 H h1 h2 h3 2 熔盐电解槽的结构计算大型预焙阳极铝电解槽 I 16万安培 阳极电流密度d阳 0 72A cm2所需阳极总面积 S阳 I d阳 160000 0 72 222222 cm2 阳极尺寸需阳极块数 222222 140 66 24块 石油焦 沥青焦为骨料 预焙阳极或阳极炭块 煤沥青为黏结剂制造而成 5 2 15 525 250 525 600 600 40 660 1400 660 600 40 660 600 525 525 槽膛宽度 1400 2 250 525 2 4100mm槽膛长度 660 12 40 11 600 2 9560mm 电解质 阴极铝 铜电解精炼设备计算实例 年产5万吨电解铜的铜电解车间精炼设备设计计算 三 冶金主体设备的构筑材料及计算1 适当选择材料2 材料量估计冶金炉筑炉材料一般有 钢材 耐火材料 保温材料 防腐材料 3 冶金辅助设备的选择一 选用辅助设备的基本原则1 满足生产过程的要求2 适应工作环境的要求3 选用设备的容量应在满负荷下运转4 必须满足节能的要求二 选用辅助设备的方法1 根据工艺过程的要求适当选择设备类型a 如物料破碎设备 是按原料的初始粒度和破后产品的粒度要求而定粗碎 颚式破碎机 粒度50 100mm中碎 标准圆锥破碎机 粒度25 50mm细碎 短头圆锥破碎机 粒度5 8mm细磨 球磨机 粒度小于1mm b 液固分离设备1 沉降槽 处理固体颗粒较大 液固比差别大 粘小的浆液 特点 处理量大 连续操作2 离心过滤机 处理颗粒较细 滤渣含水要求低的料 特点 过滤动力大 效率高 周期长 处理量小 3 真空过滤机 处理容易过滤的物料 对渣含水量要不严 特点 连续操作 处理量大 4 板框压滤机 以压力为动力的间歇设备 特点 结构简单 使用范围广 5 管式过滤器 采用微孔材料 金属陶瓷等 或缠绕层滤布 适用于渣粒细小 渣量少的悬浮液 C 液体输送设备 泵 离心式清水泵泥浆泵隔膜泵螺杆泵涡流泵活塞泵 2 根据