中南大学冶金学院工厂设计课件第4章.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,5-1-1,2、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,5-2-1,(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,5-2-3,(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那部分面积,反射炉熔池横截面积,沸腾炉,5-2-4,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,5-2-5,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,5-2-6,1、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/(33094%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.,5-2-7,3、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.,5-2-8,5、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=0.31.35=0.405米/秒1/273F膛=5.52027.52+(1+950/273)63/(864000.45)=89.94米2D膛=1.13F膛1/2=1.1389.941/2=10.7(米),5-2-9,6、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=5.52027.52(1+950/273)6320/(8640089.94)=8.1米,5-2-10,(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3）V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),5-2-11,3、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,D,h2,h1,H,1200,椎体高度h1=(D/2)tg300=D/21/31/2=0.29Dh2=H-h1=H-0.29D,5-2-12,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)20.29D槽子总体积=(D/2)2(H-0.29D)+/3(D/2)20.29D4、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,5-2-13,(三)、按设备的负荷强度进行计算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/(14066)=24块,5-2-14,5-2-15,525,250,525,600,600,40,660,1400660,600,40,660,600,525,525,槽膛宽度=14002+250+5252=4100mm槽膛长度=66012+4011+6002=9560mm,电解质,阴极铝,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,5-2-16,3、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,5-3-1,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。,5-3-2,C:液体输送