炼锌厂配烧车间的设计方案毕业论文.doc

炼锌厂配烧车间的设计方案毕业论文目录1目录11.1概述51.1.1锌的历史51.2锌的性质51.2.1物理性质51.2.2化学性质61.3锌的基本用途61.4锌的矿物71.5锌冶炼方法81.5.1火法冶锌81.5.2湿法炼锌91.6我国锌冶炼的现状112炼锌厂配烧车间的设计方案122.1焙烧原料122.2焙烧车间的主要设备选择122.2.1沸腾焙烧炉炉型132.2.2气体分布板及风箱182.2.3流态化床层排热装置182.2.4排料口182.2.5烟气出口193流态化焙烧工艺213.1概述213.2焙烧的目的213.3原料要求223.4焙烧前的准备223.4.1配料的目的223.4.2配料方法233.4.3配料计算233.5锌精矿的干燥233.5.1锌精矿干燥的目的233.5.2锌精矿干燥的方法243.6锌精矿的破碎和筛分243.6.1破碎后干锌精矿的破碎253.6.2破碎后干锌精矿的筛分253.7锌精矿的流态化焙烧253.7.1炉体部分及加料系统273.7.1.1炉身273.7.1.2炉床273.7.2 沸腾焙烧的技术条件273.8炉气及收尘系统293.8.1机械除尘293.8.2电器除尘293.9沸腾焙烧炉的烘炉 开炉与停炉293.9.1烘炉293.9.2开炉303.9.3停炉304焙烧矿的浸出31 4.1锌焙烧矿浸出的目的31 4.2影响浸出速度的因素31 4.2.1浸出温度对浸出速度的影响31 4.2.2矿浆的搅拌强度对浸出速度的影响32 4.2.3酸浓度对浸出速度的影响32 4.2.4焙烧矿本身性质对浸出速度的影响32 4.2.5矿浆的黏度对浸出速度的影响32 4.3浸出的工艺流程33 4.3.1常规法浸出的一般操作及技术条件的控制33 4.3.2浸出过程的技术条件控制34 4.3.3浸出的主要技术经济指标35 4.4湿法炼锌其它浸出方法35 4.5锌浸出生产主要设备37 4.5.1浸出槽37 4.5.2空气搅拌槽38 4.5.3机械搅拌槽38 4.5.4液固分离设备395硫酸锌溶液的净化40 5.1净化成分及目的40 5.2净化方法40 5.2.1锌粉-黄药法40 5.2.2砷盐法40 5.2.3反向锑盐法41 5.3净化过程的主要设备41 5.3.1流态化净化槽41 5.3.2机械搅拌槽42 5.3.3厢式压滤机和板框滤机板426硫酸锌溶液的电沉积43 6.1锌电积生产过程43 6.2电沉积基本原理44 6.2.1阳极过程44 6.2.2 阴极过程44 6.3阴极锌熔铸的生产过程44 6.4锌电解生产的主要技术条件与指标分析45 6.4.1电锌质量45 6.4.2电流密度与电流效率45 6.4.3槽电压与电能消耗467物料平衡和热平衡47 7.1已知条件47 7.1.1炉料的物理化学性质47 7.1.2工艺条件47 7.1.3气象资料47 7.2锌精矿物相组成48 7.3烟尘产出率及其化学成分和物相组成计算50 7.4焙砂产出率及其化学成分和物相组成计算53 7.5焙烧需要的空气量及产出烟气量与组成的计算58 7.6 沸腾焙烧物料平衡598热平衡计算60 8.1热收入60 8.2热支出629炉型及炉体设计65 9.1炉型、操作气流速度和床能率65 9.1.1炉型65 9.2操作气流速度的确定65 9.3炉子主要尺寸的确定 66 9.3.3炉膛面积66 9.3.2流态化层高度66 9.3.1床面积67 9.3.4炉腹角67 9.3.5炉膛高度67 9.4气体分布板68 9.4.1风帽型式68 9.4.2孔眼率68 9.4.3风帽个数69 9.4.4风帽排列方式69 9.5 其他部件69 9.5.1风箱69 9.5.2排热装置69 9.5.3加料装置70 9.5.4排料口71 9.5.5排烟口71 9.5.6开炉煤气烧嘴71 9.6砖体7110锌精矿酸化焙烧车间配置75 10.1厂房安排75 10.1.1厂房平面布置75 10.1.2厂房垂直布置75 10.2厂房高度和跨度76 10.2.1主跨76 10.2.2加料跨76 10.2.3余热锅炉跨和吸尘跨7611流态化焙烧炉的主要结构参数及技术性能表77 11.1炉子的热平衡77 11.1.1热收入77 11.1.2热支出7712厂址选择79 12.1 厂址选择的目的和原则9 79 12.2 厂址选择的要求9 79 12.2.1工业布局问题 80 12.2.2原材料供应以及交通运输条件78 12.2.3供水，供电条件80 12.2.4环境保护和节约用地问题 80 12.2.5厂址的工程地质和水文地质条件 80 12.2.6 厂址协作条件80 12.3本次设计选址依据8013车间环境保护82 13.1废气的产生、治理与排放82 13.2废水的产生、治理与排放82专题83结语94参考文献95致谢97第 1 章 绪 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。 1.2锌的性质11.2.1 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比较低，质软，有展性，但加工后则变硬，融化后的流动性良好，其物理性质如表1-1所示。在熔点附近的锌蒸汽压很小，但液态锌蒸汽压随温度升高而急增，至906.97即沸腾。这是火法炼锌的基本原理。表1.1 锌的主要物理性质名称原子量熔点沸点比重比热（20）熔化热汽化热硬度20500800单位J/gJ/molJ/mol莫式数量65.37419.505906.977.1336.586.220.3837346.41148092.51.2.2锌的化学性质 锌是活性金属，在室温下，锌在干燥的空气中不起变化，但在潮湿的空气中锌表面生成致密的碱式碳酸盐ZnCO33Zn(OH)2薄膜，它可阻止锌的继续氧化。锌加热至225后氧化激烈，燃烧时呈绿色火焰。在一定温度下锌与氟、氯、溴、硫作用各生成相应的化合物。锌属负电性金属，易溶于盐酸、稀硫酸和碱性溶液中，也易从溶液中置换某些金属，如金、银、铜、镉等。锌的主要化合物为硫化锌(ZnS)、氧化锌(ZnO)、硫酸锌(ZnS04)和氯化锌(ZnCl2)。锌的标准电极电位为-0.763伏，锌的电化当量为1.220克(安培小时)。1.3锌的基本用途7 金属锌主要用于镀锌板即钢铁表面防止腐蚀和精密铸造。锌镀于钢板表面，牺牲自己保全了主体，所以又称为牺牲性金属。金属锌片和锌板用于制造干电池。由于锌能与多种有色金属组成锌合金和含锌合金，其中最主要的是锌与铜、锡、铅等组成的压铸合金，用于制造各种精密铸件。 锌的氧化物用于颜料工业和橡胶工业；硫酸锌用于制革、纺织和医药等工业，氯化锌用作木材的防腐剂。 我国锌的重要消费领域是：干电池、冶金产品镀锌、氧化锌、黄铜材、机械制造用锌合金及建筑、五金制品等。 氧化锌主要用于生产化工原料、颜料、涂料、催化剂和化学助剂、立德粉主要用于油漆(50)和橡胶工业(12)，目前生产的氧化锌和立德粉，折合耗锌量10万吨左右，大体上各占一半。锌与铜、锡、铅等制成黄铜，其导电性和导热性较高，在大气、淡水、海水中耐腐蚀，易切削和抛光，焊接性好且价格便宜，常用于制作导电、导热元件，腐蚀结构件，弹性元件，日用五金及装饰材料。锌的用途广泛，在国民经济中占有重要地位，其用量与铜、铅相近。锌的具体用途有：（1）锌的抗腐蚀性能好，世界上生产的锌几乎有一半用于镀锌，作为保护钢材或钢铁制品的覆盖物。（2）制造合金。主要是制造铜锌合金（黄铜），铜锌锡合金（青铜），铜锌铅锡抗腐蚀合金等。这些合金广泛用于机械制造、印刷、国防等工业方面。近年来，微晶锌板用于传真制版和压铸合金等方面，为锌的用途开辟新的领域。（3）高纯锌制造的银锌电池，具有体积小、能量大的特点，用作飞机及宇宙飞船的仪表电源。（4）锌的化合物也有许多用途。如氧化锌用于浸润木材、造纸、橡胶、颜料等；硫酸锌用于制革、陶瓷、纺织、医药等；氧化锌也用于浸渍木材，起保护作用。1.4锌的矿物 锌往往以硫化矿物和氧化矿物形态存在。在硫化矿物中，锌主要以闪锌矿（ZnS）和铁闪锌矿（nZnS.mFeS）状态存在，最多的还是闪锌矿状态存在。在氧化锌中锌主要以菱锌矿（ZnCO3）和硅锌矿（Zn2SiO4）状态存在。最主要的锌矿物及其特征见表1-2。表1-2：主要锌矿物及其特征矿物名称化学式含锌量（）硬度（kg/mm2）密度（g/cm2）颜色结晶系光泽解理闪锌矿ZnS67.13.543.94.1黄色、褐色、黑色等轴金刚石的很完全铁闪锌矿nZnS.mFeS外溢流排料口 流态化焙烧炉一般采用外溢流排料口，物料经由溢流口直接排出炉外。排料口溜矿面可采用混凝土捣制而成，其坡度应大于。外溢流排料处设有清理口。2底流排料口 当入炉物料存在粗颗粒，或在焙烧过程中生成粗颗粒，一般不能从溢流口排出，应采用底流排料口排料。所以本次设计采用的排料口为底流排料口。2.4.5烟气出口烟气出口的方式有侧面及炉顶中央两种。本设计烟气出口设在炉膛侧面，炉顶不承受负荷，不易损坏，检修方便。烟气出口与锅炉之间目前多采用软连接。第3章流态化焙烧工艺3.1概述湿法炼锌的锌精矿流态化焙烧应保证精矿中的硫化锌绝大部分转变成氧化锌和少量硫酸盐，同时最大限度地除掉砷、锑等杂质，硫生成SO2进入烟气，作为制酸的原料。根据浸出方法和溶液除铁方法的（黄钾铁钒法、针铁矿法等）的不同，考虑整个系统硫酸平衡的需要，可适当增加焙烧矿（焙砂和烟尘的混合物）的可溶硫量，以补偿过程中硫酸的损失，也可提高焙烧温度，简绍焙烧矿中的可溶硫量，以提高外加酸量的能力。为使锌最大限度的进入溶液，保证溶液易于澄清，要求精矿焙烧时尽可能避免生成铁酸锌、硅酸锌和硅酸铝等。要得到粒度细的焙砂，屹立浸出。湿法炼锌使用的流态化焙烧炉大致有带前室干式加料的直筒炉和扩散炉、浆式加料的道尔式炉和鲁奇式炉。前室干式加料的直筒炉在我国和前苏联采用，浆式加料的道尔式炉也为直筒型，多被日本采用。鲁奇式炉为上部扩大型，干式加料，世界各国普遍采用，我国西北铅锌冶炼厂等单位亦使用这种炉型。在干式加料的流态化焙烧炉生产系统中，锌精矿在焙烧前一般都要经过配料、干燥、破碎（松散）和筛分。焙烧产物可用配好的溶液直接进行连续浸出，或者冷却后集中贮存，待进行浸出。烟气系统配有废热锅炉、漩涡收尘器和电收尘器，其后与制酸系统连接。3.2焙烧的目的锌精矿焙烧的目的：除使大部分硫化锌转变成氧化锌外，根据过程需要，为补偿在电积和浸出系统中硫酸的损失，需要保留少部分硫呈硫酸盐形态，俗称硫酸化焙烧。硫化锌精矿焙烧的目的：(1)将精矿中的硫化锌尽量氧化变成氧化锌，同时，也使精矿中的铅、镉、砷和锑等杂质氧化变成易挥发的化合物或直接挥发而从精矿中分离；(2)使精矿中的硫氧化成二氧化硫，产出有足够浓度的二氧化硫烟气，以便制取硫酸。3.3原料要求 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（Zn