锌精矿沸腾焙烧设计.doc

第一章 设计概述1.1 设计依据根据冶金工程专业年处理5.6万吨锌精矿的沸腾焙烧车间设计（涂弢 编）下达课程设计指导书任务。1.2 设计原则和指导思想对设计的总要求是技术先进；工艺上可行；经济上合理，所以，设计应遵循的原则和指导思想为： 1、遵守国家法律、法规，执行行业设计有关标准、规范和规定，严格把关，精心设计； 2、设计中对主要工艺流程进行多方案比较，以确定最佳方案； 3、设计中充分采用各项国内外成熟技术，因某种原因暂时不上的新技术要预留充分的可能性。所采用的新工艺、新设备、新材料必须遵循经过工业性试验或通过技术鉴定的原则； 4、要按照国家有关劳动安全工业卫生及消防标准及行业设计规定进行设计； 5、在学习、总结国内外有关厂家的生产经验的基础上，移动试用可行的先进技术； 6、设计中应充分考虑节约能源、节约用地，实行资源的综合利用，改善劳动条件以及保护生态环境1.3 设计任务一、锌冶炼沸腾焙烧炉设计。二、锌精矿沸腾焙烧工艺流程设计。三、沸腾焙烧炉物料平衡和热平衡初算。四、设备的选型与计算。五、环保与安全。第二章 沸腾焙烧专题概述2.1 沸腾焙烧炉的应用和发展沸腾焙烧炉是流态化技术的热工设备，具有气固间热质交换速度快、沸腾层内温度均匀、产品质量好；沸腾层与冷却器壁间的传热系数大、生产率高、操作简单、便于实现生产连续化和自动化等一系列优点，而广泛应用于锌精矿的氧化焙烧。锌精矿和铜金矿的氧化焙烧和硫酸化焙烧，含钴硫铁精矿的硫酸化焙烧，锡精矿的氧化焙烧，高钛渣的氯化焙烧，汞矿石焙烧，以及氧化铜离析过程中的矿石加热等都已经使用沸腾炉，此外铅精矿、铅锑精矿的氧化焙烧，含镍、钴红土矿的加热和还原过程也利用沸腾炉成功的进行了工业性试验或小规模生产。在国外，沸腾炉还用于辉钼矿、富镍冰铜的氧化焙烧。沸腾炉的缺点是烟尘率高、热利用率低。目前，沸腾炉正向大型化、富氧鼓风、扩大炉膛空间、制粒焙烧、余热利用和自控控制话方面发展。2.2 沸腾炉炉型概述1.床型：沸腾床有柱形床和锥形床两种。对于浮选精矿一般采用柱形床，对于宽筛分物料，以及在反应过程中气体体积增大很多或颗粒逐渐变细的物料，可采用上大下小的锥形床。沸腾床断面形状可分为圆形或矩形（或椭圆形），圆形断面的炉子，炉体结构强大较大，材料较省，散热较小，空气分布较均匀，因此得到广泛采用。当炉床面积较小，而又要求物料进出口有较大距离的时候，可采用矩形或椭圆形断面。2.炉膛形状：炉膛形状有扩大型和直筒型两种。为提高操作气流速度、减少烟尘率和延长烟尘在炉膛内停留时间以保证烟尘质量，目前多采用扩大型炉膛。另外还有单层床和多层床之分，对吸热过程或需要较长反应时间的过程，为提高热和流化介质中有用成分的利用率，宜采用多层沸腾炉。2.3 锌精矿硫化焙烧工艺及主要设备的选择2.3.1 锌精矿硫化沸腾焙烧原理金属锌的生产，无论是用火法还是湿法，90%以上都是以硫化锌精矿为原料。硫化锌不能被廉价的、最容易获得的碳质还原剂还原，也不容易被廉价的，并且浸出电积湿法炼锌生产流程中可以再生的硫酸稀溶液（废电解液）所浸出，因此对硫化锌精矿氧化焙烧使之转变成氧化锌是很有必要的。焙烧就是通常采用的完全化合物形态转变的化学过程，是冶炼前对矿石或精矿进行预处理的一种高温作业。硫化物的焙烧过程是一个发生气固反应的过程，将大量的空气通入硫化矿物料层，在高温下发生反应，氧与硫化物中的硫花和产生气体SO2，有价金属则转变成为氧化物或硫酸盐。同时去掉砷、锑等杂质，硫生成二氧化硫进入烟气，作为制硫酸的原料。焙烧过程得到的固体产物就被成为焙砂或焙烧矿。焙烧过程是复杂的，生成的产物不尽一致，可能有多种化合物并存。一般来说，硫化物的氧化反应主要有：1)硫化物氧化生成硫酸盐: MeS + 2O2 = MeSO4 2) 硫化物氧化生成氧化物: MeS + 1.5O2 = MeO + SO2 3) 金属硫化物直接氧化生成金属: MeS + O2 = Me + SO24)硫酸盐离解MeSO4 = MeO + SO3SO3 = SO2 + 0.5O2此外，在硫化锌精矿中，通常还有多种化合价的金属硫化物，其高价硫化物的离解压一般都比较高，故极不稳定，焙烧时高价态硫化物离解成低价态硫化物，然后再继续进行其焙烧氧化反应过程。在焙烧过程中，精矿中某种金属硫化物和它的硫酸盐在焙烧条件下都是不稳定的化合物时，也可能互相反应，如： FeS + 3FeSO4 = 4FeO + 4SO2由上述各种反应可知，锌精矿中各种金属硫化物焙烧的主要产物是MeO、MeSO4以及SO2、SO3、O2。此外还可能有MeOFe2O3，MeOSiO2等。2.3.2 锌精矿硫酸化沸腾焙烧炉炉型选择沸腾焙烧工艺流程要根据具体条件和要求而定，焙烧性质、原料、地理位置等因素不同其选择的工艺流程也不尽相同。一般可分为炉料准备及加料系统、炉本体系统、烟气及收尘系统和排料系统四个部分。炉料准备及加料系统主要为沸腾焙烧炉提供合格的炉料，以保证焙烧炉的稳定性和连续性。加料方式分为干式和湿式两种。由于湿式加料缺点较多，国内没有工厂采用。固本设计采用干式加料。干式加料常采用圆筒干燥窑。圆筒干燥窑是一种最简单的机械干燥设备，窑身由钢板做成，窑内为耐火砖。焙烧炉是焙烧的主体设备，按床面积形状可分为圆形（或椭圆形）和矩形。矩形很少采用，圆形断面的炉子，炉体结构强度较大，材料较省，散热较小，空气分布较均匀因此得到广泛采用。工业生产常采用的锌精矿沸腾焙烧炉有道尔式和鲁奇式沸腾炉两类。鲁奇式沸腾炉上部结构采用扩大段，造成烟气流速减慢和烟尘率降低，延长了烟气停留时间，烟气中的烟尘得到充分的焙烧，从而使烟尘中的含硫量达到要求，烟尘质量得到保证，焙砂质量较高、生产率高、热能回收好。低的烟尘率相应提高了焙砂部分的产出率，减小了收尘系统的负担，本设计采用鲁奇式沸腾焙烧炉。其工艺流程如图21所示。烟气从焙烧炉排出是，温度一般在11231353K之间，须冷却到适当温度以便收尘。常见的烟气冷却方式分直接冷却和间接冷却两种。直接冷却主要采用向烟气直接喷水冷却，由于废热得不到有效利用，所以很少采用。间接冷却由表而冷却器、水套冷却器、汽化冷却器和余热锅炉。目前，国内最常用的是余热锅炉。本设计采用余热锅炉。焙烧炉生产的焙砂从流态化层溢流口自动排出，可采用湿法和干法两种运输方式。两种方法各具特点，企业可根据具体情况，悬着适宜的排料方法。本设计采用干法输送。沸腾焙烧炉炉体（图22）为钢壳内衬保温砖再衬耐火砖构成。为防止冷凝酸腐蚀，钢壳外表有保温层。炉子的最下部是风室，设有空气进口管,其上是空气分布板。空气分布板上是耐火混凝土炉床，埋设有许多侧面小孔风帽。炉膛中部分为向上扩大的圆锥体，上部焙烧空间的截面积比沸腾层的截面积大，以减少固体粒子吹出。沸腾层中装有冷却管，炉体还设有加料口、矿渣溢流口、炉气出口、二次空气进口、点火口等接管，炉顶有防爆孔。沸腾焙烧炉非为直筒型炉和上部扩大型炉两种：直筒型炉。多用于有色金属精矿的焙烧，焙烧强度较低，炉膛上部不扩大或略微扩大，外观基本上呈圆筒型。上部扩大型炉。早期用于破碎矿块（作为硫酸生产原料开采的硫铁矿，多成块状，习惯称块矿）的焙烧。后来发展到用于各种浮选矿（包括有色金属浮选精矿、选矿时副产的含硫铁矿的尾砂， 图21鲁奇式沸腾炉焙烧炉工艺流程图 图22沸腾焙烧炉以及为了提高硫铁矿品位而通过浮选得到的硫精矿，这些矿粒度都很小）的焙烧，焙烧强度较高。操作指标和条件主要有焙烧强度、沸腾层高度、沸腾层温度、炉气成分等。第三章 锌精矿焙烧工艺过程计算3.1 锌精矿的物相组成计算 设锌精矿的物相组成如图所示。 锌精矿化学成分组分ZnCdPbCuFeSCaOMgOSiO2其他含量%50.410.281.240.449.1131.161.030.050.143.023.12 根据锌糖矿的物相分析，精矿中各元素呈下列化台物形态：ZnS、CdS、PbS、CuFeS2、Fe7S8、FeS2、CaCO3、MgCO3、SiO2以100kg 锌精矿干量进行计算：（1）ZnS（2）CdS（3） PbS（4） CuFeS2 （5） Fe7S8和FeS2除去CuFeS2中的Fe量，余下的Fe量为：9.110.39=8.27kg。除去ZnS、CdS、PbS、CuFeS2中的含S量，余下的S量为：31.1624.670.080.190.44=5.78kg。这些剩余的Fe量和S量分布于FeS2和Fe7S8中。设FeS2中的Fe为x kg，S为y kg，则：解方程组得： （6） CaCO3（7）MgCO3（8） 其他3.12-0.81-0.05=2.26kg以上结果列表于下：锌精矿物相组成表组成50.4124.6775.080.280.080.361.240.191.430.440.390.441.270.140.160.308.585.6214.201.030.811.840.050.050.103.023.020.140.142.262.2650.410.281.240.449.1131.161.030.050.863.020.142.26100.00 3.2 烟尘产出率及物相组成计算焙烧有关指标焙烧锌金属直接回收率 99.5%脱铅率 50%脱铬率 60%空气过剩系数 1.25烟尘产出率及烟尘物相组成计算 以100kg锌精矿计算。按工厂生产实践，同类型沸腾炉硫酸化焙烧锌精矿时，烟尘中残硫以硫酸盐形态的盐为2.14%，硫化形态的硫为0.5%，镉60%进入烟尘，砷和锑为65%，铅为50%，元素锌及其他元素为45%，为方便起见，设设所有流化态的硫均与锌结合，PbO,与SIO2结合成PbOSiO2，Fe2O3有三分之一与ZnO结合生成ZnOFe2O3，其他金属为氧化物形态存在。设烟尘产出量为xkg各组分进入烟尘的数量为：Zn 50.410.45=22.68kgCd 0.280.60=0.168kgPb 1.240.5=0.62kgCu 0.440.45=0.198kgFe 9.110.45=4.10kgCaO 1.030.45=0.464kgMgO 0.050.45=0.023kgAl2O3 0.140.45=0.063kgSiO2 3.020.45=1.359kgSso4 硫酸盐形态的硫 0.0214x kgSs 硫化物形态的硫 0.005x其他 2.260.45=1.017 kg各组分化合物进入烟尘的数量为(1)ZnS量 其中：Zn 0.0102x kg，S 0.005x kg(2)ZnSO4量其中：Zn 0.0437x kg，S 0.0214kg，O 0.0428x kg(3)ZnOFe2O3量烟尘中的Fe先生成Fe2O3，量为Fe2O3有1/3与ZnO结合生成ZnOFe2O3 5.8621/3=1.954kgZnOFe2O3量其中：Zn 0.800kg，Fe 1.367kg，O 0.783kg剩下的Fe2O3： 5.862-1.954=3.908kg其中Fe 2.733kg，O 1.175kg（4） ZnO量Zn 22.68-（0.012x+0.0427x+0.800）=（21.88-0.0539x）kgZnO （21.88-0.539x）81.4/65.4=27.233-0.0671x kg（5） CdO量其中：Cd 0.168，O 0.024kg（6） CuO量其中：Cu 0.198kg，O 0.050kg（7） PbO.SiO2量PbO 其中：Pb 0.620 kg，O 0.048kg与PbO结合的SiO2量： 剩余的SiO2： 1.359-0.180=1.179kg（8） CaO量：0.464kg（9） MgO量：0.023kg（10） Al2O3量：0.063kg（11） 其他：1.017kg综合以上各项得：x=0.152x+0.1079x+2.950+3.908+（27.233-0.0671x） +0.192+0.248+0.848+1.179+0.464+0.023 + 1.017+0.063X=0.056x+38.1250.944x=38.125X=40.387 即烟尘产出率是焙烧干精矿的40.387%ZnS 量为： 0.015240.387=0.614kg其中：Zn 0.412kg，S 0.202kgZnSO4量为： 0.107940.387=4.358kg其中：Zn 1.765kg，S 0.864kg，O 1.729kgZnO量为： 27.233-0.067140.387=24.523kg其中：Zn19.703kg，O=4.820kg 组成ZnCdCuPbFeSsSso4CaOMgOAl2O3SiO2O其他共计ZnS0.410.2020.614ZnSO41.7650.8641.7294.358ZnO19.74.82024.523ZnO,Fe2O30.801.3670.7832.95Fe2O32.7331.1753.908CdO0.1680.0240.192CuO0.190.0500.248PbO.SiO20.620.180.0480.848CaO0.4640.464MgO0.0230.023Al2O30.0630.063SiO21.1791.179其他1.0171.017共计22.680.1680.190.624.100.200.860.460.020.061.358.621.01740.38%56.160.420.491.5410.150.502.141.150.060.163.3721.32.52100.3.3 焙砂产出率及物相组成计算设每焙烧100 kg干精矿产出的焙砂为y kg。沸腾被烧时，锌精矿各组分转入焙砂的量为：Cd 0.28-0.168=0.112kgCu 0.44-0.198=0.242kgPb 1.24-0.620=0.620kgFe 9.11-4.10=5.010kgCaO 1.03-0.464=0.566kgMgO 0.05-0.023=0.027kgAl2O3 0.14-0.063=0.077kgSiO2 3.02-1.359=1.661kg其他 2.26-1.017=1.243kg根据同类工厂生产统计数据，焙砂中Sso4取1.10%，Ss取0.3%，设Sso4和Ss全部与Zn结合，PbO与SiO2结合生成PbOSiO2;生产的Fe2O3有40%与ZnO结合生产ZnOFe2O3；其他金属以氧化物形态存在各组分化合物进入焙砂的数量为：Sso4=0.011y Ss=0.003y（1） ZnSO4量： （0.011y161.4）/32=0.0555ykg其中：Zn 0.0225y kg，S 0.011y kg（2） ZnS量： （0.03y97.4）/32=0.0091y kg其中：Zn0.0061y kg，S 0.003y kg（3） ZnOFe2O3量： 焙砂中的Fe先生成Fe2O3，其量为（5.01159.7）/111.7=7.163kgFe2O3中有40%与ZnO结合成ZnO.Fe2O3，其量为7.1630.40=2.856kgZnO.Fe2O3量为： （2.865241.1）/159.7=4.325 kg其中：Zn 1.173kg，Fe 2.004kg，O 1.148kg余下的Fe2O3量： 7.163-2.865=4.298kg其中：Fe 3.006kg，O 1.292kg（4） ZnO量：Zn 27.73-（0.0225y+0.0061y+1.173）=26.557-0.0286y kgZnO （26.557-0.0286y）81.4/65.4=33.054-0.0356y kg（5） CdO量： （0.112128.4）/112.4=0.128kg其中：Cd 0.112kg O 0.016kg（6） CuO量： （0.24279.5）/63.5=0.303kg其中：Cu 0.242kg，O 0.061kg（7） PbOSiO2量：PbO （0.62223.2)/207.2=0.668kg其中：Pb 0.620kg，O 0.048kg与PbO结合的SiO2量： （0.66860）/223.2=0.180kg剩下的SiO2量： 1.661-0.180=1.481kg（8） CaO量：0.566kg（9） MgO量：0.027kg（10） Al2O3量：0.077kg（11） 其他：1.243kg综合以上各项得：Y=0.0555y+0.0091y+4.325+33.045-0.0356+0.128+0.303+0.848+1.481+0.566+0.027+1.243Y=47.734%即焙砂产出率是焙烧干精矿的47.734%ZnSO4量为：0.055547.734=2.649 其中Zn 1.074kg，S 0.525kg，O 1.050kgZnS量：0.009147.734=0.434kg 其中Zn 0.291kg，S 0.143kgZnO量：33.054-0.035647.734=31.355kg 其中Zn 25.192kg，O 6.163kg将结果列于下表：焙砂的物相组成组成ZnCdCuPbFeSsSso4CaOMgOAl2O3SiO2O其他共计ZnS0.2910.1430.434ZnSO41.0740.5251.0502.649ZnO25.1946.16331.355ZnOFe2O31.1732.0041.1484.325Fe2O33.0061.2924.298CdO0.1120.0160.128CuO0.2420.0610.303PbOSiO20.6200.1800.0480.848CaO0.5660.566MgO0.2270.027Al2O30.0770.077SiO21.4811.481其他1.2431.243共计27.730.1120.2420.6205.0100.1430.5250.5660.0270.0771.6619.7781.24347.734%58.090.230.511.310.50.301.101.190.060.163.4820.482.6100 在湿法炼锌过程中，熔化阴极锌时会得到少量浮渣，经球磨水洗后分离出水洗浮渣和锌珠。锌珠或单独熔化铸锭，或与阴极锌一起熔化铸锭。水洗浮渣则返回加入沸腾焙烧炉内，脱去其中的氟、氯等。设投入100kg锌精矿，产出水洗浮渣0.903kg，含锌77.5，则水洗浮渣中锌量为0.7kg，设此锌量在水洗浮渣中全部以氧化锌形式存在，且在沸腾焙烧过程中这一部分氧化锌全部进入烙砂中。水洗浮渣各组分为：ZnO (0.90377.5%81.4)/65.4=0.871kg其中：Zn 0.7kg，O 0.171kg其他：0.903-0.871=0.032kg 所以进入焙烧炉的物料量为：精矿100kg ，水浮渣0.903kg，共计100.903kg。产出的烟尘量40.387kg，焙砂量=47.734+0.903=48.558 kg，共计焙烧矿88.878kg烟尘产出率占焙烧矿的45.37%，焙砂产出率占焙烧矿的54.63%。焙烧矿物相组成见下表：焙烧矿物相组成组成ZnCdCuPbFeSsSso4CaOMgOAl2O3SiO2O其他共计ZnS0.7030.3451.048ZnSO42.8391.3892.7797.007ZnO45.59511.15456.749ZnO.Fe2O31.9733.3711.9317.275Fe2O35.7392.4678.206CdO0.2800.0400.320CuO0.4400.1110.551PbO.SiO21.2400.3600.0961.696CaO1.0301.030MgO0.0500.050Al2O30.140.14SiO22.662.66 其他2.2922.292共计51.110.2800.4401.2409.1100.3451.3891.0300.0500.143.0218.5782.29289.024%57.410.310.491.3910.230.391.561.160.060.163.3920.872.581003.4 焙烧要求的空气量及产出烟气量与组成的计算3.4.1 焙烧矿脱硫率计算精矿中的硫量为31.16kg ，焙烧矿中的硫量为：0.345+1.389=1.734kg进入烟气的硫量为： 31.160-1.734=29.426 kg焙烧矿脱硫率为： 29.42631.16=94.44%3.4.2 出炉烟气计算 假定脱掉的硫中95%生成SO2，5%生成SO3，则：生成SO2需要的氧气量为： 29.4260.953232=27.955kg生成SO3需要的氧气量为： 29.4260.054832=2.207kg焙烧矿中氧化物和硫酸盐生成所需要的氧量：18.578kg，则100kg锌精矿（干精矿）焙烧需要理论氧量为：27.955+2.207+18.578-0.171=48.569kg空气中氧的质量百分比为23%，实际需要空气量：48.5690.23=211.7kg过剩空气系数取1.25，实际需要空气量为：211.171.25=263.96kg空气中各组分的质量百分比为N2 77%、O2 23%，鼓入263.96kg空气，其中N2 263.960.77=203.25kgO2 263.690.23=60.71kg标准状况下，空气密度为1.293kg/每立方米，实际需要空气的体积为 263.961.293=204.15m3空气中N2和O2的体积百分比分别为79%，21%，则N2 204.150.79=161.279m3O2 204.150.21=42.871m3焙烧炉排出的烟气量和组成：（1） 焙烧过程中产出：SO2 29.4260.956432=55.910kgSO3 29.4260.058032=3.678kg（2） 过剩的氧气量： 60.71-48.569=12.141kg（3） 鼓入空气代入的氮量：203.25kg。 （4） CaCO3 和MgCO3分解产生CO2量： 0.81+0.05=0.86kg（5） 锌精矿及空气代入水分产生的水蒸汽量进入焙烧炉的锌精矿湿度是6%，100kg干精矿代入的水分为空气代入的水分量计算： 假设该地区气象资料：大气压力100631.72pa，相对湿度77%，平均气温17.5，换算为此条件下的空气需要量： 空气中的饱和含水气量为0.0162kg/m3，代入的水分量： 218.7330.01620.77=2.728kg代入水分总量为：6.4+2.728=9.128kg或者 以上结果，列于表：烟气组成表组成质量/kg体积体积比/%SO255.91019.5699.62SO33.6781.0300.51CO20.860.4380.22N2203.25162.60079.90O212.1418.5004.18H2O9.12811.3595.58共计284.967203.496100根据计算结果，编制物料平衡表：沸腾焙烧物料平衡表加入的产出的名称kg%名称kg%干精矿10026.74烟尘40.38710.80水洗浮渣0.9030.24焙砂48.63713.00精矿中的水分6.41.71烟气284.96776.20干空气263.9670.58空气中的水分2.7280.73共计373.991100共计373.991100物料平衡 加入=产出第四章 沸腾焙烧炉热平衡计算4.1 热收入进入沸腾焙烧炉的热量包括反应热及精矿，空气和水分代入的热量（1）硫化锌按下式反应氧化放出之热量为Q1：ZnS+1O2= ZnO+SO2+443508kj生成ZnO的ZnS量：（19.703+0.800+25.192+1.173）=69.642公斤 Q1=kj（2）硫化锌按下式反应硫酸盐化放出之热量为Q2： ZnS+2O2=ZnSO4+774767 kj生成ZnSO4的ZnS量： （1.765+1.074）97.465.4=4.228kgQ2=7747674.228/97.4=34109kj（3）.ZnO与Fe2O3按下式反应生成ZnOFe2O3放出之热量为Q3： ZnO+Fe2O3=ZnOFe2O3+114300kj生成ZnOFe2O3的ZnO量：（0.800+1.173）=2.456kg Q3=1143002.456/81.4=3449kj（4）FeS2按下列反应氧化放出热量为Q4 4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2+3310084 kj Q4=33100840.30479.4=2071kj （5） FeS按下列反应氧化放出热量为Q5 2FeS+O2=Fe2O3+2SO2+1226774kjFe7S8分解得到FeS量： 8.58+5.62=13.50kgCuFeS2分解得到FeS量： 0.39+0.44=0.61kg得到FeS总量为： 13.50+0.61=14.11 kg Q5=（122677414.11）（287.85）=98519kj（6） CuFeS2和Fe7S8分解得到硫燃烧放出热量为Q62CuFeS2=Cu2S+2FeS+S2分解出S量： 1.2732366.8=0.111kg Fe7S8=7FeS+S2分解出S量： 14.232/646.95=0.702kg1kg硫燃烧放出热量为9303kj Q6=（0.111+0.702）9303=7563kj（7）PbS按下式反应放出热量为Q7 PbS+3/2O2=PbO+SO2+421569kj PbO+SiO2=PbOSiO2+8499kj生成PbO放出热量： 4215691.43/239.2=2520kg生成=PbOSiO2量： 0.848+0.848=1.696kg生成=PbOSiO2放出热量： 84991.696/283.3=51kg Q7=2520+51=2571kj（8）CdS按下式反应放出热量为Q8 CdS+3/2O2=CdO+SO2+413656kj生成CdO之CdS量： 0.28=0.36kg Q8=4136560.36/144.4=1031kj（9）Cu2S按下式反应氧化放出热量为Q9 Cu2S+2O2=2CuO+SO2+413656kj 生成CuO之Cu2S量：0.44=0.55kg Q9=（5336910.55）/159.1=1845kj（10） 部分SO2生成SO3放出的热量Q10 Q10=（3.678/80）98348=4522kj（11）锌精矿带进热量为Q11 进入沸腾炉焙烧的锌精矿温度为40，锌矿的比热取0.84kj/kg Q11=100.903400.84=3390kj（12）空气带进热量为Q12 空气比热取1.32kj/kg，空气温度为17.5 Q12=218.73317.51.32=5052kj（13） 入炉精矿含水6.4kg，水分比热容取4.1868kj/kg，精矿中的水分带入量Q13 Q13=6.4404.1868=1072kj热量总收入Q总收=Q1+Q2+Q3+.Q13=317113+34109+3449+2071+98519+7563+2571+1031+1845+4522+3390+5052+1072=482307kj4.2 热支出（1）烟气带走热量为Q烟 炉顶烟气温度900，各组分比热为（kj/m3）SO2 SO3 CO2 N2 O2 H2O2.215 2.303 2.181 1.394 1.465 1.687 Q烟=（19.5692.215+1.032.303+0.4382.181+162.61.394+8.51.465+11.3591.687）900 =304.952900=274457kj（2） 由烟尘带走的热量为Q尘（由炉中出来焙砂温度为900，其比热为0.84kj/公斤） Q尘=40.3879000.84=34727kj（3）焙砂带走热量为Q焙 由炉中出来焙砂温度为850，其比热容为0.84kj/kg.cQ溶=48.6378500.84=34727kj（4） 锌精矿水分蒸发带走的热量为Q蒸Q蒸= G水t水C水+G水r式中：G水精矿中水分的质量，kg； t水精矿中水分的温度，40； G水水的比热容kj/（kg.）。 r水的汽化热kj/kg，40摄氏度时r为2407Q蒸=6.4404.1868+6.42407=16477kj（5）精矿中碳酸盐分解吸收之热量为Q分，CaCO3分解吸热1583kj/kg，MgCO3分解吸收1315kj/kg。Q分=15831.84+13150.1=3044kj（6）CuFeS2和Fe7S8分解吸收之热量为Q分2（按1公斤Fe消耗热量为929kj）Q分=（0.39+8.58）929=8333 kj（7） 通过炉壁的炉顶的散失热量为Q散（散热损失均为热收入的5%）为简化计算，按生产实践，散热损失均为热收入的2.3%-5.5%。取5%Q散=4823075%=24115kj（8） 其他热量损失Q损 其他热量损失包括溢流口散热，清理孔打开时的辐射热损失等，这部分热损失按热收入的1%计Q损=4823071%=4823kj（9） 剩余热量Q剩Q剩=Q总收-（Q烟+Q尘+Q熔+Q蒸+Q分+Q分+Q散+Q损） =482307-（274457+30533+34727+16477+3044+8333+24115+4823）=482307-396509=85798kj计算结果列于表：锌精矿沸腾被烧热平衡热收入热支出项目kj%项目kj%焙烧反应热ZnS氧化成ZnO317113 烟气带走热27445756.91ZnS转化为ZnSO434109烟尘带走热305336.33ZnO和Fe2O3生成ZnO.Fe2O33449焙砂带走热347277.20FeS2氧化成Fe2O32071水分蒸发带走热164773.42FeS氧化成Fe2O398519碳酸盐分解30440.63分解硫燃烧7563CuFeS2和Fe7S8分解83331.73PbS生成PbOSiO22571炉壁及炉顶散热241155.00CdS氧化成CdO1031其他热损失48231.00Cu2S氧化成CuO1845剩余热8579817.78SO2生成SO34522精矿代入热3390空气代入热5052水分代入热1072共计482307100共计482307100第五章 沸腾焙烧炉的选型计算5.1 沸腾焙烧炉炉型选择本设计采用圆形断面，柱形床，直筒型沸腾焙烧炉5.2 床面积F=式中F需要的床面积A每日需要焙烧的精矿量，t