职业学院冶金专业课程设计--闪速炉设计计算书.

安徽工业职业技术学院课程设计设计题目： 闪速炉 姓 名 学 号 班 级 11冶金 系 部 资源开发系 指导教师 杨 1 闪速炉冶金计算本论文采用的闪速炼铜冶金计算主要计算思路为：确定初始条件各物料及成分等计算物料衡算闪速炉热平衡计算(分反应塔、沉淀池和上升烟道三个部分)闪速炉总热平衡。1.已知条件：a 生产规模10t/a(转炉粗铜)，粗铜含铜品位 98.5%。b 操作条件(1)闪速炉渣采用电炉贫化处理。转炉渣采用选矿处理。(2)送风条件 反应塔 25 沉淀池 25 上升烟道 25(3)送风含氧量 反应塔 50% 沉淀池 21% 上升烟道 21%(4)燃料(重油)，低热值=41595kJ/kg燃料（重油）成分CNH0SW85.50.0511.50.20.651(5)闪速炉渣 (6)年工作日 330dc 物料成分(见表5-1)表1-1 物料成分(%)物料名称Cu SFeSiO2CaO铜精矿21.0029.5028.5010.002.00渣精矿32.0012.0030.0011.00石英熔剂2.5075.00闪速炉铜锍50.00闪速炉炉渣0.81.00闪速炉烟尘11.0015.0024.006.00电炉炉渣0.55转炉炉渣5.0050.00转炉烟尘55.0015.5014.504.50符号说明铜精矿成分(%数之分子，下同)渣精矿成分混合精矿成分铜锍成分烟尘成分p精矿量，kgm铜锍量，kgF石英熔剂量，kgG熔渣量，kgD烟尘量，kgQFe氧化造渣氧，kg量燃烧硫量，kgL空气量，m3/tV烟气量，m3/tQ热收入量，MJ/hq热支出量，MJ/hJ燃料量，kg/h1.2物料平衡计算1.2.1各种物料及成分等计算以1000kg铜精矿为计算基础。(1)铜锍成分计算(设定)(2)渣精矿量式中 返回闪速炉渣精矿量，kg； 转炉渣量影响修正系数，0.951.05，取1； 转炉渣选矿铜回收率，0.910.93，取0.91。Pg=27.761kg(3)混合精矿成分(%)C精=21.7S精=28.7Fe精=28.05SiO2精=10.2 (4)闪速炉产出烟尘量： kg式中 对混合精矿量的闪速炉烟尘率，610，取8.5。 kg(5)返回闪速炉烟尘量： kg式中 闪速炉烟尘返回率，0.71，取0.75。 kg(6)返回转炉烟尘量：，kg式中 转炉烟尘返回闪速炉率，0.50.7，取0.5； 闪速炉炼铜回收率，0.980.985，取0.98； 转炉吹炼对铜锍量的烟尘绿，25，取4.5。D转=9.392kg(7)闪速炉铜锍产量： kg式中 闪速炉铜直收率，0.970.98，取0.97。m=418.6651kg(8)石英熔剂量：式中 闪速炉渣Fe/SiO2比值的倒数，=； 石英熔剂效率，F=257.491 kg(9)铁氧化造渣需氧量：=56.155 kg(10)闪速炉渣量： =683.803 kg(11)闪速炉铜直收率：=0.975kg(12)闪速炉熔炼铜回收率：之中闪速炉渣处理铜回收率。 采用电炉贫化处理： 渣=0.938闪=1.04(13)闪速炉渣成分(%)：XCu,渣=0.8，XS,渣=0.9。=27=40.897=2.924(14)燃烧硫量： =184.5224kg(15)精矿反应空气量(不计入漏入空气)： m3/t矿式中 反应塔氧效率，0.950.99，取0.99； 反应塔送风含氧浓度，2190，取50。L干n矿=340m3/t矿l湿n矿=350.208m3/t矿(-当地空气平均相对湿度，取90%。空气预热温度为25。-空气的饱和水汽含量，根据空气温度，查表得，=25.95)(16)精矿反应产生烟气： 324.1002 m3/t矿其中：Vso2=129.165m3/t矿Vco2=9.2m3/t矿VH2O=15.9m3/t矿VO2=1.7m3/t矿VN2=170.176m3/t矿5.2.2物料平衡(1)新精矿处理量： t/d式中 设计产铜品位，t/a，取转炉粗铜100000 t/a； 产品含铜品位，取转炉粗铜含铜98.5%； 、分别为转炉吹炼、阳极炉精炼及电解精炼铜回收率，取=99.7%； 铜机械损失回收率，可不计； 年工作日数，取320d。PN=1470.184t/d(2)渣精矿量：Pg=40.8 t/d(3)总混合精矿量：P=1510.999t/d(4)石英熔剂量：F=389.0685t/d(5)返回闪速炉烟尘量：D返闪=96.326t/d(6)返回转炉烟尘量：D转=14.191t/d(7)总炉料量：R=2010t/d(8)铜锍产量：m=632t/d(9)闪速炉渣量：G1033.225t/d(10)闪速炉烟尘产出量：D闪128.4349t/d(11)闪速炉烟气含硫量：（bs）=278.8131t/d(12)精矿反应需氧量：O=363.665t/d (13)精矿析出二氧化碳量：CO2=27.19797t/d(14)矿用空气量：L湿n矿=22048.54 m3/h(15)矿用烟气量：V矿=20404.79m3/h其中：VSO2=8132.048m3/hVCO2=579.2161m3/hVH2O=1001.813m3/h VO2=107.1399m3/hVN2=10713m3/h 闪速炉日物料平衡见表5-2。表5-2 闪速炉日物料平衡表物料t/dCuSFeSiO2CaOt/d%t/d%t/d%t/d%t/d%加入铜精矿1064.62266.1525.00308.7429.00303.4228.5085.178.0020.761.95渣精矿27.09.9235.002.8310.008.2229.003.1211.000.853.00石英148.654.463.00104.0570.00返闪速炉尘69.688.3612.009.7514.0016.7224.004.887.00返回转炉尘12.176.4553.001.9516.001.8215.000.564.60氧363.6635共计1560.00290.88323.27334.64197.7821.61产出铜锍618.665271.3650125.9123.2121.0222.3炉渣546.484.400.84.920.9191.2134.99191.2134.9921.643.96烟尘92.9011.1512.0013.0114.0022.3024.006.507.00SO2358.74179.37CO219.18误差+3.97+0.06+0.11+0.07-0.03共计1560.00323.27334.64197.7821.61- 59 -2.3热量平衡计算2.3.1反应塔热平衡计算(基准温度t0=25)1.热收入(1)化学反应热： =2007.45MJ/h Q塔1=126385.41.MJ/h式中 化学反应热修正系数，一般取1。(2)矿用送风显热：Q塔矿2=0MJ/h式中 湿空气比热，kJ/(m3)；0100 1.32 100300 1.33300500 1.35 5001000 1.40反应塔送风温度，。(3)炉料显热：Q塔矿3=3769.85MJ/h合计Q塔=130155.25MJ/h2.热支出 (1)铜锍显热|：q塔1=27583.16MJ/h(2)炉渣显热：q塔2=6685093.15MJ/h(3)烟尘显热：q塔3=8091.40MJ/h(4)水蒸气发热：q塔4=628.31MJ/h(5)矿产烟气显热： =50342.15MJ/h式中 修正系数，当常氧送风时为1，富氧送风时为1.051.19，取1.00。(6)反应塔热损失：=6264.00MJ/h式中 热损失修正系数，0.81.1，取0.8； 反应塔内径，取6m； 反应塔内高度，取7m。合计=158002.16MJ/h热差值=27846.91MJ/h3.反应塔燃料燃烧计算设燃料重油成分为(%)：C 85.5 H 11.5 S 0.65 N 0.05 O 0.2 W 1.00(1)重油燃烧空气量：=4.48/kgl干塔n燃=4.532m3/kg =4.663428m3/kg(-当地空气平均相对湿度，取90%。空气预热温度为25。-空气的饱和水汽含量，根据空气温度，查表得，=25.95)(2)烟气量：V塔燃SO20.00455V塔燃CO21.59885V塔燃H2O1.447526V塔燃O20.022661V塔燃N22.266488V塔燃5.340075 (3)燃料显热： MJ/kg式中 燃料比热容，重油1.9kJ/(kg)； 燃料温度，100。 MJ/kg(4)空气显热： MJ/kg(5)烟气显热：=25 MJ/kg(6)燃料净发热值：Q塔净=28.807MJ/kg(7)反应塔燃料量：J塔=966.6669kg/h(8)重油燃烧热：Q塔燃烧=40346.26MJ/h4.反应塔燃料燃烧空气量及烟气量(1)空气量：L湿塔n燃4507.982V塔燃5162.073V塔SO24.398334V塔CO21545.555V塔H2O1399.276V塔O221.90552V塔N22190.9395.反应塔总空气量及烟气量L湿塔n26556.52V塔总25566.86V塔总SO28136.446V塔总CO22124.771V塔总H2O2401.088V塔总O2129.0454V塔总N212904.936.反应塔空气及烟气显热 (1)空气显热：=0MJ/h(2)烟气显热：q塔烟=62841.5MJ/h7.反应塔热平衡计算。见表3-3。8.反应塔热负荷q=1241.139MJ/ (m3h) 若计算的反应塔热负荷不合适，则应重新设定反应他尺寸，并作新的反应塔热平衡计算。反应塔热负荷一般为10002000 MJ/ (m3h)。反应塔热平衡计算燃烧计算l干塔0燃4.486854H2007.45 l干塔n燃4.532175K51.00 l湿塔n燃4.663428Q塔1126385.41 V塔燃SO20.00455C空1.32 V塔燃CO21.59885Q塔矿20.00 V塔燃H2O1.447526t塔空25.00 V塔燃O20.022661Q塔矿33769.85 V塔燃N22.266488Q塔130155.25 V塔燃5.340075q塔127583.16 燃料显热C燃1.9q塔265093.15 t燃100q塔38091.40 t025q塔4628.31 t塔烟25K61.00 Q塔燃0.1425q塔550342.15 Q塔燃空0K70.80 烟气显热Q塔烟12.93036D5.00 Q低41.595h7.00 Q塔净28.80714q塔66264.00 燃烧量J塔966.6669q塔158002.16 重油燃烧热q塔-Q塔27846.91 Q塔燃烧40346.26 表3-32.3.2沉淀池热平衡计算1.热收入：(1)铜锍显热：Q池1=27583.16MJ/h(2)炉渣显热：Q池2=65093.15MJ/h(3)烟尘显热：Q池3=8091.40MJ/h(4)烟气显热：Q池4=62841.49635MJ/h(5)造渣热：Q池5=5381.378MJ/h合计 =168990.58 MJ/h2.热支出：(1)铜锍显热：q池1=24907.866MJ/h(2)炉渣显热：q池2=58032.784MJ/h(3)烟尘显热：q池3=8423.1874MJ/h(4)烟气显热：q池4=71695.3726MJ/h式中 修正系数，取1.1。(5)沉淀池热损失：q池5=7884MJ/h式中 沉淀池热损失是修正系数，0.91.1，取1；反应塔与上升烟道中心距，取12 m。合计 =170943.211MJ/h热差值=1952.63MJ/h3.沉淀池燃料燃烧计算：(1)重油燃烧空气量：l干池0燃10.68299V池SO20.60502C池21V池CO2212.6013池氧0.95V池H2O205.031l干池n燃11.24525V池O215.70061l湿池n燃11.63883V池N21181.337V池燃SO20.00455V池总27182.14V池燃CO21.59885V池总SO28137.051V池燃H2O1.541918V池总CO22337.373V池燃O20.118075V池总H2O2606.119V池燃N28.884145V池总O2144.746V池燃12.14754V池总N214086.27Q池燃0.1425空气及烟气显热Q池燃空0Q池空0Q池烟27.05291q池烟75292.63Q池净14.68459J池132.9714Q池燃烧5511.996空气量及烟气量L湿池n燃1547.631V池燃1615.2752.3.3上升烟道热平衡计算1.热收入：(1)沉淀池烟气显热：Q上1=75292.64MJ/h(2)沉淀池烟尘显热：Q上2=8423.18MJ/h合计 Q总=83715.82231MJ/h2.热支出：(1)烟气显热：q上1=69730MJ/h式中 修正系数，一般取0.99。(2)烟尘显热：q上2=7818.4732MJ/h(3)上升烟道热损失：q上3=4730.4MJ/h式中 上升烟道热损失系数，0.50.6，取0.6。(4)上升烟道辐射热： MJ/h式中 辐射热系数，0.070.08，取0.08。q上4=5578.4556MJ/h合计 =87858MJ/h热差值 =4142.2MJ/h3.上升烟道燃料燃烧计算：(1)重油燃烧空气量(同沉淀池)：燃料燃烧计算燃烧空气量及烟气量l干上0燃10.682985L湿上n燃2934.301l干上n燃11.24524737V上燃3062.552l湿上n燃11.63883103V上SO21.147114V上燃12.14753858V上CO2403.0909V上燃CO21.59885V上H2O388.7376V上燃SO20.00455V上N22239.809V上燃H2O1.541918066V上O229.76827V上燃O20.118075097出口总烟气量V上燃N28.884145421V上总30244.69Q上燃0.1425V上总SO28138.198Q上燃空0V上总CO22740.464Q上燃烟25.30755993V上总H2O2994.857Q上净16.42994007V上总O2174.5143J上252.1130064V上总N216326.08Q上燃烧10522.5666烟气成分SO2%26.90786CO2%9.060975N2%53.97998H2O%9.902091O2%0.577008空气及烟气显热Q上空0q上烟76111.063 主要设备选择及计算3.1单位生产率及反应塔主要尺寸计算3.1.1单位生产率反应塔单位生产率，一般按生产实践确定，可按下式计算：aF=151.93355式中 塔烟气通过反应塔平均速度，m/s为2.53.8； V烟熔炼每吨精矿产生的烟气量，m3/t算确定； Ti 时间换算系数，等于86400s/d t塔反应塔内平均温度，1370 作业率，一般取0.950.98，这里取0.98；3.1.2主要尺寸3.1.2.1反应塔直径 d 塔内=3.5150取d塔内=4式中 A 每日处理精矿量，t/d考虑反应塔炉衬寿命和热稳定性的要求，正式生产的设备其内径宜不小于3m。6.1.2 .2反应塔高度H塔=12.25式中 烟气从反应塔顶至沉淀池液面的停留时间，一般取2.53.5s，这里取3.5s。H塔筒=8.48式中 F 反应塔横截面积，m2；Q 反应塔在单位时间内所产生的热量，MJ/h；qv 反应塔容积热强度，MJ/(m3h).3.2沉淀池主要尺寸的计算.3.3沉淀池高度净空高度：式中B上沉淀池上部宽度，m，按B上=d内+2b计算；b取0.6m 炉墙倾斜角，一般取10；h上弓 沉淀池上部弓形高度，m；F梯 沉淀池上部净空梯形面积，