年产高档仿真面料3000万米

1、重庆科技学院课程设计 XXXXXXXX大学冶金工程设计课程设计报告 学 院: 专业班级: 学生姓名: 学 号: 设计地点（单位）_ _ 设计题目:_年产9.5万吨湿法炼锌厂焙烧车间设计_ 完成日期： 2013 年 12 月 30 日 指导教师评语: _ _ 成绩（五级记分制）:_ _ 指导教师（签字）:_ _ 摘要 本文是年产9.5万吨锌湿法冶金沸腾焙烧车间设计说明书。通过查阅相关的文献，本设计首先对锌的性质，用途，及当前生产和消费进行了介绍。在简单介绍了一些背景知识的前提下，本文对厂址进行了选择，鉴于锌冶金的生产工艺多样，本文对各种工艺流程进行了分析比较，并确定选用硫酸化焙烧-浸出-净化-电

2、积这一湿法炼锌工艺，在确定了工艺之后，本文又进一步对确定并对比论证了实际生产的工艺条件和经济技术指标，并进行了冶金计算，根据计算结果来进行沸腾炉尺寸的计算，最后本文对工业“三废”的处理也进行了相应的说明。本文可分为四大部分，第一部分为背景知识介绍，第二部分内容对厂址，工艺，及生产参数进行了选择。第三部分为冶金计算与炉体设计。第四部分为工厂附属设备及“三废“处理。关键词：工厂设计 湿法炼锌 焙烧 鲁奇型焙烧炉Abstract The paper is the design instruction book of roasting plant of hydrometallurgical facto

3、rywhich produces 950,000,000t zinc ingots per year.Through access to appropriate literature，First of all, the design manualthe introduced thenature of the zinc, uses, and the current production and consumption 。After a brief introduction ofsome background knowledge of the premise, this paper carried

4、 out on site selection, In view of zinc metallurgy production process varied，In this paper, a variety of processes are analyzed andcompared ，And determine the selection of sulfation roasting - leaching - purification -Electrowinning Process。After the process in determining，This article has identifie

5、d and demonstrated the Process conditions，Economic and technological indicators of this process。Andmetallurgical calculation，according to calculation results to calculate the size of fluidized bedboiler。At last, this article on industrial three wastes also had to deal with the description of thecorr

6、esponding.Most of this article can be divided into five,The first part is to introduce backgroundknowledge.The fourth part is the choice of ancillary equipment in the factory and the threewastes to deal with.The second part of the contents chosen the site，technology,and productionparameters.Part III

7、 is divided into metallurgical calculation and the furnace design.Key words: Plant design；Zinc hydrometallurgy；Roasting；Lurgi fluidized bed roasting furnace目录1 绪论11.1锌的性质和应用前景11.1.1锌的性质11.1.2锌的用途及前景11.2锌的原料和资源21.2.1锌的原料21.2.2世界铅锌矿资源的分布特征21.2.3我国氧化锌资源分布情况21.3 锌的消费22 工艺流程的选择与论证42.1锌冶炼方法42.1.1火法炼锌及其优缺点

8、42.1.2湿法炼锌及其优缺点42.2火法流程与湿法流程的选择论证42.3焙烧工段工艺选择流程论证52.3.1焙烧的目的与要求52.3.2焙烧设备的选择62.4配套设备的选择72.4.1配料72.4.2干燥82.4.3加料方式82.4.4排料方式82.4.5 烟气处理83 技术条件与经济指标（焙烧）93.1技术操作条件选择93.1.1鼓风量与鼓风压力及空气过剩系数93.1.2 焙烧温度93.1.3空气速度与空气过剩系数103.2 技术经济指标选择113.2.1焙烧炉床能率（又称焙烧强度）113.2.2锌精矿焙烧脱硫率113.2.3焙砂产出率和烟尘率113.2.4锌的回收率113.2.5焙烧矿可

9、溶锌率123.2.6炉子开动周期123 冶金计算134.1锌精矿流态化焙烧冶金计算134.1.1锌精矿物组成计算134.2烟尘产出率及其化学和物相组成计算154.3焙砂产出率及其化学和物相组成计算184.4 焙烧要求的空气量及产出烟气量与组成的计算214.5 流态化焙烧物料平衡224.6 热平衡计算234.6.1热收入234.6.2 热支出255 沸腾焙烧炉设计285.1 已知条件285.1.1炉料的物理化学性质285.2工艺条件285.3冶金计算结果285.4 操作气流速度和床能率315.4.1操作气流速度的确定315.4.2床能力325.5 炉子主要尺寸的确定325.5.1床面积325.5

10、.2流态化层高度325.5.3炉膛面积325.5.4炉腹角335.5.5炉膛高度335.6气体分布板345.6.1风帽型式345.6.2 孔眼率345.6.3 风帽个数355.6.4 风帽排列方式355.7 其它部件355.7.1风箱355.7.2排热装置356 沸腾焙烧车间配置说明376.1 车间厂房配置376.1.1车间位置376.1.2厂房高度和跨度376.2设备配置及土木建筑377 厂内运输及供电、供水387.1厂内运输387.2厂内供水、供电387.2.1厂内供水387.2.2生产及生活用电388 三废处理及环境保护398.1废气的处理398.2 废水的处理398.3 废渣的处理39

11、9 车间成本分析（焙烧）409.1劳动组织及定员409.2车间成本40参考文献4244重庆科技学院课程设计 1 绪论1.1锌的性质和应用前景 1.1.1锌的性质 锌是一种白而略带蓝灰色的金属，具有金属光泽。锌通常形成六面体结晶，其断裂面现出金属的结晶状况，晶粒的大小视铸造温度及冷却情形而定。锌是一种化学元素，它的化学符号是Zn，它的原子序数是30，相对原子质量为65。密度为7.14克/立方厘米，熔点为419.5。锌是一种浅灰色的过渡金属。在室温下，性较脆，表面生成一层薄而致密的碱式碳酸锌膜，可阻止进一步氧化。；100150时，变软；超过200后，又变脆。当温度达到225后，锌氧化激烈。锌（Zi

12、nc）是第四常见的金属，仅次于铁、铝及铜，不过地壳含量最丰富的元素前几名分别是氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁。外观呈现银白色，在现代工业中对于电池制造上有不可抹灭的地位，为一相当重要的金属。 1.1.2锌的用途及前景锌是重要的有色金属原材料，目前，锌在有色金属的消费中仅次于铜和铝，锌金属具有良好的压延性、耐磨性和抗腐性，能与多种金属制成物理与化学性能更加优良的合金。原生锌企业生产的主要产品有：金属锌、锌基合金、氧化锌，这些产品用途非常广泛，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

13、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。 随着科学技术的发展，使氧化锌的许多特性被人们重新认识。氧化锌所具有的特性功能被开发运用于新的科学领域和新的行业，成为国民经济建设中不可缺少的重要

14、基础化工原料和新型材料。如纳米氧化锌就被誉为二十一世纪的新材料。在冶金工业中用来从氰化溶液中置换金；湿法冶锌中用锌粉净液，除去铜、镉等杂质；用高纯铜锌合金滤材处理水中重金属；锌还用来提取粗铅中贵金属等。构件，弹性元件，日用五金及装饰材料。1.2锌的原料和资源 1.2.1锌的原料 锌矿石按其所含矿物不同分为硫化矿与氧化矿两种。在硫化矿中锌呈或nZnS mFeS状态，最多的还是ZnS状态。在氧化锌矿中锌多呈ZnCO3与Zn2SiO4H2O状态。氧化矿一般是次生的，它是在硫化矿床上部由于硫化物长期风化结果而产生的。在自然界的矿石中较多的还是硫化矿，因而目前炼锌的主要原料也是硫化矿。 1.2.2世界铅

15、锌矿资源的分布特征 (1)铅锌储量最多的是澳大利亚，拥有世界34%和21%的铅、锌储量，2010年分别达2700万吨和5300万吨。 (2)中国也是铅锌资源大国，2010年分别达1300万吨和4200万吨，分别占世界储量的16%和17%。 (3)美国铅、锌储量分别占世界的9%和5%，2010年的铅储量700万吨，锌储量1200万吨。 (4)2010年墨西哥的铅、锌储量分别为560万吨和1500万吨，分别占世界储量的7%和6%。 (5)2010年秘鲁铅、锌储量分别为600万吨和2300万吨，分别占世界储量的8%和9% (6)加拿大铅、锌储量分别占世界1%和2%，2010年铅、锌储量为65万吨和6

16、00万吨。 1.2.3我国氧化锌资源分布情况 我国探明的锌资源储量为3300万吨。我国有铅锌矿产地700多处，主要为：黑龙江省的西林；辽宁省的红透山、青城子；河北省的蔡家营子；内蒙古自治区的白音诺、东升庙、甲生盘、炭窑口；甘肃省的西成(厂坝)；陕西省铅硐山；青海省的锡铁山；湖南省的水口山、黄沙坪；广东省的凡口；浙江省的五部；江西省的冷水坑；江苏省的栖霞山；广西壮族自治区的大厂；云南省的兰坪、会泽、都龙；四川省的大梁子、呷村等铅锌矿。1.3 锌的消费 我国锌的主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。 轻工业：轻工业是耗锌大户，以干电池行业耗锌最多，约

17、占轻工业耗锌的近80%，多年来干电池产量持续增长，目前年产量已达1300108（2000年数据）以上，居世界第一，年耗锌量约26104t左右。干电池产量经久不衰，主要受民用市场和出口需求旺盛影响。我国干电池主要以糊状和纸板电池为主，碱锰电池比例仅占10%左右，而发达国家碱锰电池比例占50%以上，美国达80%，这方面我国还有发展潜力。除了干电池大量耗锌外，日用五金（制锁、炊事用具、包装容器）、日用机械（自行车、钟表）、家用电器耗锌量也不少，约占轻工业耗锌量的15%左右。冶金产品镀锌：冶金产品镀锌包括镀锌板和金属制品镀锌两大类。镀锌板是冶金行业产品结构调整的重点之一。全国2000年镀锌板生产能力1

18、70104t，包括宝钢、武钢、本钢等重点企业在内，2005年镀锌板需求量约400104t，通过改造和已批复机组的建设，生产能力增加到247104t；估计，针对汽车、家电、建筑和轻工业产品需求耗锌量将增加到我国的第一位。 氧化锌和立德粉：氧化锌主要用于生产化工原料、颜色、涂料、催化剂和化学助剂。立德粉主要用于油漆和橡胶工业。油漆用量占50%，橡胶用量占12%。黄铜用锌：锌能和多种有色金属制成锌合金，最主要的是锌与铜、锡、铅等制成黄铜。黄铜导电性和导热性较好，在大气、淡水和海水中耐腐蚀，亿切削和抛光，焊接性能好且价格便宜，常用于导电元件、导热元件、耐蚀结构件、弹性元件、日用五金及装饰材料。2000

19、年我国铜材生产中黄铜耗锌量近15104t。其他行业：锌与镁、铝、铜等制成的压铸合金，广泛用于机械制造以及汽车、摩托车生产，还有胶印印刷板、建筑用屋面板、日用五金等，这部分今后也会有增长。2 工艺流程的选择与论证2.1锌冶炼方法现在锌冶金工艺分为两大类：火法炼锌和湿法炼锌。目前，世界主要炼锌方法是湿法，80%以上的原生锌锭是通过湿法炼锌的方法生产出来的。 2.1.1火法炼锌及其优缺点火法炼锌的方法有平罐、竖罐、电热法和密闭鼓风炉法等。火法炼锌首先将锌精矿经行氧化焙烧或烧结焙烧，使精矿中ZnS 变成ZnO，以便被碳质还原剂所还原。由于锌的沸点较低，在高于其沸点的温度下还原出来的锌将呈蒸气状态从炉料

20、钟挥发出来，这样，锌便与炉料中其他组分分离。锌蒸汽随炉气一道进入冷凝器，在冷凝器内冷凝成液体锌。与锌一道呈蒸汽状态进入气相的还有其他易挥发的杂质金属，如镉和铅，这些元素会影响锌的纯度，须将冷凝所得的粗锌进行精炼25-30。火法炼锌的精炼方法是利用锌和杂质金属的沸点不同，采用蒸馏的方法来提纯的，称为锌蒸馏。将精馏锌浇铸成锭，得到纯度在99.99%以上的精锌。锌的火法冶金由于使用还原剂和消耗大量的能源，因此产生大量的气体，在不同程度上对环境都有污染。火法炼锌因还原设备的不同分为如下几种方法：平罐炼锌、竖罐炼锌、电炉炼锌、ISP炼锌。 2.1.2湿法炼锌及其优缺点湿法炼锌是1916年美国蒙大拿州的A

21、nacond锌厂首先工业化应用，它能实现设备的大型化和消除火法冶金的有些缺陷，有利于环境保护，1960年后得到迅速发展和应用。湿法炼锌由焙烧、浸出、净化和电积四个工序组成。在20世纪60年代以前，湿法炼锌厂都是采用简单的浸出流程，一部分锌损失在浸出渣中，锌的直接回收率只有80%左右，因此需设置渣处理设备，以回收渣中的锌。自湿法炼锌本质是用稀硫酸（即废电解液）浸出焙烧矿中的锌，锌进入溶液后再以电解法从溶液沉积出来。当浸出焙烧矿时锌按下列反应溶入溶液中：ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O 60年代末以来，高酸高温浸出法以及各种沉铁方法（黄钾铁矾法和针铁矿法等）投入工业生产以来，有效地解决了浸出

22、渣的处理，整个流程锌的回收率最高可达98%。在焙烧、浸出和电积车间实现了设备的大型化、机械化和自动化，明显地减轻了劳动强度，提高了劳动生产率。湿法炼锌能综合回收十多种有价元素。对环境的影响小，可以产出高品位锌。目前世界锌总产量的80%以上是由湿法炼锌技术产出的。2.2火法流程与湿法流程的选择论证 湿法炼锌最早于1916年投入生产，由于它具有生产规模大、能耗低、劳动条件好、易于实现机械化和自动化等优点而得到迅速发展。在此过程中，它经历了回转窑火法处理浸出渣和用热酸浸出处理浸出渣的两种工艺流程的发展变化，使湿法炼锌更趋完善。在工业上湿法炼锌工艺种类繁多，主要有：硫化锌精矿焙烧一常压酸浸工艺；硫化锌

23、精矿加压直接酸浸工艺及氧化锌精矿直接酸浸工艺等。在60年代以前中性酸浸渣通常采用火法熔炼处理，一般根据渣中铅、锌及其他有价金属含量和各自的条件采用不同的方式处理。其中主要有：回转窑还原挥发，用作密闭鼓风炉炼锌及炼铅的烷结配料；也有的将其烷结脱硫后用电炉蒸锌或浸出渣硫酸化焙烧等。 60年代以后由于湿法炼锌渣处理技术的进步，克服了火法处理浸出渣工艺能耗高、流程长、贵金属回收率低等缺点。湿法炼锌与火法炼锌相比湿法炼锌可直接得到很纯的锌，因而具有产品质量好(含锌9999)；锌冶炼回收率高(97一98)、伴生金属回收效果好，以及易于实现机械化自动化和易于控制环境影响等优点。不象火法蒸馏炼锌大多还须精炼。

24、该法操作所需劳动力较少，劳动条件也较好，但电能消耗也大。2.3焙烧工段工艺选择流程论证 2.3.1焙烧的目的与要求 焙烧是用蒸馏法、鼓风炉法、电热法或电解法从硫化锌精矿中炼得锌的第一步冶金过程。对于金属锌的生产，由于ZnS 不能被廉价的、工业上最广泛应用的碳质还原剂还原，也不容易被廉价的、在浸出- 电积湿法炼锌生产流程中可以再生的硫酸的水溶液（废电解液）浸出，因此对硫化锌精矿浸出是很必要的。在氧化锌气氛下，将 ZnS 转化为ZnO ，以便下一步被浸出。在焙烧过程中脱去的硫形成 SO2进入烟气，用于生产硫酸。这种硫化物焙烧所得的产物中的主金属化合物形态是氧化物的焙烧过程称为氧化焙烧。硫化锌精矿的

25、焙烧是典型的氧化焙烧过程。锌精矿焙烧的目的： （1）将精矿中的 ZnS 尽量氧化变成ZnO ，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）使精矿中的硫氧化变成SO2 ，产出足够的浓度的二氧化硫烟气，以便制取硫酸。 近代炼锌工厂锌精矿粉状焙烧所用方法有多层焙烧、悬浮焙烧和沸腾焙烧。烧结焙烧多采用直线型烧结机或回转窑。鼓风炉炼锌时烧结焙烧既为脱硫又为结块；而蒸馏法炼锌时烧结焙烧主要是为了达到死焙烧的目的。如横罐炼锌的焙烧可用直线型烧结机焙烧，所得烧结矿破碎至15毫米颗粒，适于蒸馏用。这样颗粒的料具有较大孔隙度，可加速蒸馏过程，改进蒸馏的技术经济指标

26、，如节省燃料消耗、提高锌的实收率等。竖罐炼锌的死烧矿不需要大颗粒，因此焙烧可不在直线型烧结机上进行，只要达到死焙烧的目的就行。粉状焙烧已达死焙烧就适于竖罐炼锌用，如粉状焙烧不能达死焙烧时，可在回转窑内进行二次焙烧以除尽硫，同时也除去铅和镉.火法炼锌中平罐炼锌在20世纪前是唯一的炼锌方法，是一种简单而又落后的炼锌方法，由于能耗高，生产率低，目前已基本淘汰。竖罐炼锌和电热炼锌于20 世纪初用于工业生产，在生产能力和连续化操作等方面比平罐优越得多，但因煤耗、电耗大，现今世界只有个别厂家采用。50年代出现的密闭鼓风炉炼锌，既能处理铅锌混合精矿及含锌氧化物料，又能在同一座鼓风炉中可生产铅、锌。目前该法锌

27、产量占世界锌总产量的14% 左右。 湿法炼锌厂内的焙烧也是氧化焙烧，但有部分硫酸盐化焙烧。这样做是为了使焙烧矿中形成少量硫酸盐以补偿电解与浸出循环系统中硫酸的损失。湿法炼锌对焙烧的要求是：尽可能完全地氧化金属硫化物，并在焙烧矿中得到氧化物及少量硫酸盐；使砷与锑氧化，并以挥发物状态从精矿中除去；在焙烧时尽可能少地得到铁酸锌，因为铁酸锌不溶于稀硫酸溶液；得到SO2浓度大的焙烧炉气以制造硫酸；得到细小粒子状的焙烧矿以利浸出的进行。 本次设计为设计 9.5万吨硫酸锌的焙烧车间，而在火法炼锌各种方法中，横罐炼锌早已淘汰，而竖罐炼锌虽然在国外已经淘汰，但在我国还是主要的炼锌方法之一。我国对原有的竖罐炼锌技

28、术做了不断的改进：用锌精矿高温氧化流态化焙烧技术取代低温流态化焙烧加带式烧结机两段流程；简化制团工艺；竖罐大型化；实现了蒸馏过程连续化和全过程的机械化竖罐炼锌具有对原料适应性强、回收率较高等优点，但由于在能源消耗、单罐生产能力和环保方面的劣势，其发展潜力不会太大。 密闭鼓风炉炼锌，对于本设计的硫化锌精矿来说，物相并不复杂，没有太多的复杂物料处理，所以其在难分选铅锌矿、复杂物料处理等优势方面没有用武之地，而其固有缺点如返粉制备过程复杂等难以掩饰。 电热炼锌由于耗电，基本上只在电力充沛的建设小厂使用，对于年产 9.5 万吨锌厂来说很不合适。而湿法炼锌有着环境卫生，劳动条件好，金属回收率高，产品质量

29、高，易于实现大规模的连续化、自动化生产等许多优点，历经 90 多年的发展，技术已趋完善，实现了生产的连续化，设备的大型化与高效化，综合回收达到了较高水平。且我国新厂已经基本采用湿法炼锌建厂。 综上所述，由于本设计为大型车间，年产 9.5 万吨锌，对大型化等各种要求严格，所以本次设计采用湿法炼锌工艺。其工艺流程是硫化精矿鲁奇式炉沸腾焙烧热酸浸出（中性浸出底流送高温高酸浸出后再进行黄钾铁矾沉铁）锌粉-锑盐法净化中酸中电流法电积沉积感应电炉熔铸锌锭。具体各工段的工艺选择将在下面叙述。 2.3.2焙烧设备的选择 硫化锌精矿的焙烧曾采用过反射炉、多膛炉、复式炉（多膛炉与反射炉的结合）、飘悬焙烧炉，目前则

30、主要采用流态化焙烧炉。流态化技术最早于1944年首先用于硫铁矿的焙烧，以后有色金属工业中推广，从上世纪50年代起迅速在炼锌厂中得到推广和应用，成为当前生产中的主要焙烧设备。沸腾焙烧炉在发展过程中出现了道尔型和鲁奇型两种炉型，下面是对两种炉型的对比。 （1）道尔型沸腾焙烧炉。早期的道尔型沸腾焙烧炉为直筒型，后期炉型略有变化，上部断面稍有扩大。风嘴多为菌形，孔眼方向分为侧孔式或倾斜式。这种炉型使得物料速度变化不大，经常出现焙烧不彻底，脱硫率不高等问题。我国在西北铅锌厂建成以前，锌精矿焙烧炉基本类似于道尔炉，焙砂由溢流口排出，无底部放出口，侧孔式风嘴虽可防止焙砂漏入风箱，但加工复杂，维修工作量大，更

31、主要的缺点是加工精度差，阻力偏差大，能耗高。由于不设底部排料口，粗颗粒沉积在床层底部，不得不定期清理，影响了炉子的连续作业率。可见道尔型沸腾焙烧炉存在着许多严重的问题。 （2）鲁奇型沸腾焙烧炉。新建锌厂的沸腾炉多采用鲁奇技术。鲁奇炉的特点不仅在于提高了焙烧炉的空间高度，更主要的是炉身上部面积显著增大。上部直径与沸腾床直径之比为 1.31.5，鲁奇型炉上部结构采用扩大段，造成烟气流速减慢和烟尘率降低，延长烟气在炉内的停留时间，烟气中的烟尘得到从分焙烧，从而使烟尘中的含硫量达到要求，烟尘质量得到保证。低的烟尘率相应提高了焙砂部分的产出率，减少了收尘系统的负担 鲁奇炉沸腾层线速度比道尔炉大，处理能力

32、较高，可达 6.58 t/( D)，较高的线速度也有利于防止结块。高度的增加，上部面积的增加，可以防止由于下部线速度增大而导致烟尘率增加的趋势，同时也可保证足够的停留时间，以提高烟尘质量。由于该炉操作稳定，且实现了大型化，即使对于一些大型生产厂也可以采用单台炉生产，明显地降低投资和生产成本。 鲁奇沸腾焙烧炉之所以能发挥明显的优势，其主要原因除炉型改进外，还在于以加料方式直至焙砂的冷却、运输、锅炉结构、收尘系统烟尘排放的密封方式都进行了一系列的改进。鲁奇沸腾焙烧技术自 1964 年以来得到了广泛的应用，而且装备水平越来越高。世界上最大的沸腾焙烧炉是澳大利亚里斯顿炼锌厂的焙烧炉，其面积为 123

33、，由鲁奇公司设计，自 1975 年投产以来一直很正常。 采用上部扩大形流态化炉，上部炉膛直径与下部床层处直径之比约为1.41.6，炉腹角一般为2030。 本设计的设计能力为年产9.5万t金属锌，将是一座大型湿法炼锌厂，处理原料主要是硫化锌精矿，综合上述理论和实际经验，从技术上先进可靠，易于实现大型化、连续化、自动化，经济上降低投资和节约成本的角度上讲，采用鲁奇型沸腾炉具又生产率高，氧化速度快，不需要外加燃料，炉内温度均匀分布和易于调控及实现大型化、连续化、自动化等优点，因此本设计采用鲁奇型沸腾焙烧炉。 2.4配套设备的选择 2.4.1配料 锌冶金所用的精矿来自不同的矿山，为解决不同矿山精矿成分

34、差异这一问题，要进行配料，一般采用的配料方法有圆盘配料法和堆式配料法，由于圆盘配料不需要庞大的配料场地，且能够灵活及时地改变配料比例，故本设计采用圆盘配料法。 2.4.2干燥 配料后的精矿一般含水在 815%，雨季运输的精矿水分还会更高，精矿含水高时不能进入沸腾焙烧。必须要对精矿进行干燥，现在通用的干燥方法有：自然干燥法，铁板干燥法，气流干燥法，回转窑干燥法。其中自然干燥法需要较大的场地，且速度慢，受天气影响大，不适于本设计；铁板干燥法热利用率低，劳动条件差；气流干燥法的投资过多，且要较大的收尘设备，经过比较，本设计采用回转窑干燥法对精矿进行干燥。干燥后的精矿通常在鼠式破碎机中进行因此它还能起

35、到混合作用。破碎后的精矿可在振式筛中筛分。本设计采用复式振式筛。 2.4.3加料方式 流化床焙烧炉有干式加料和浆式加料之分，浆式加料要求加料装置耐磨、耐腐蚀，烟气的收尘与制酸系统较为庞大，在应用上受到限制。本设计采用干式加料。干式加料又有抛料机散式加料和前室管点式加料两种。 本设计加料选用斜插加料管加料。 2.4.4排料方式 焙烧炉产出的焙砂，一部分由溢流放出口排出，一部分随烟气带出，少量大颗粒焙砂由设置于底部的排料口排出。溢流排放口和炉气出口带出的焙砂比例主要取决于精矿的粒度、软化点，炉子的线速度和焙烧温度。由烟气带出的焙砂粒度较细，残硫稍高，经收集后与溢流口、底排料口焙砂一起作为合格产品。

36、底部排料装置是鲁奇沸腾焙烧技术措施之一，虽然排出量少，但它却防止了大颗粒的沉积，通过连续和间断地排出块状物，有效地延长了炉期。 2.4.5 烟气处理 为了回收烟气中的余热，焙烧炉烟气出口直接与余热锅炉相连，生产的过热蒸气可用于发电。该锅炉为水平单通道锅炉，对流室由过热管束和蒸发管束组成，它们与辐射段间设有扫渣管以防止大量的高温尘进入过热段和对流段，清灰方式为机械振打。为便于清灰和受热膨胀，锅炉采用悬吊式支撑。这种余热锅炉与垂直式旧式锅炉相比具有改善烟尘的粘结状况，易于清灰，阻力小，结构严密，漏风率仅为5%左右，受热膨胀时管束不会产生过大应力的优点。进入余热锅炉的烟气温度约为980排出烟气温度3

37、50 ，烟尘在余热锅炉的沉降率均为30%。余热锅炉排出的烟气经两组高效旋风收尘器除尘后再经热烟风机送电收尘除尘，开炉时可直接由热烟风机送开炉烟窗放空。为了保证电收尘出口烟气的含尘量，设计应比较重视粗收尘的效果。为了防止旋涡漏风而影响收尘效率，烟灰的排放设置了溢流密封螺旋，料封高度可根据档板调整，旋涡灰斗的负压设置了报警器，随时监视溢流密封螺旋料封的可靠性。此外，为了改善车间的环境，所有热料的排料管都采取了软连接密封措施，有效地防止烟管和热料溜管因膨胀而带来的麻烦。3 技术条件与经济指标（焙烧）3.1技术操作条件选择 3.1.1鼓风量与鼓风压力及空气过剩系数 流态化床单位面积的鼓风量表征了流态化

38、层空间的直线速度，它不仅影响流态化层的稳定性，而且影响流态化焙烧炉的温度和烟气中 SO2 的浓度。在通常情况下，炉料的粒度越细，则需要的鼓风量和直线速度就越低，在炉子下部空间焙烧的细料就越多，烟气温度和烟尘率以及烟气二氧化硫浓度越高。理论鼓风量可以按照精矿中硫化物氧化反应来计算。锌精矿焙烧是一氧化过程，可认为硫化物都转变为相应的氧化物。但又由于焙烧过程本身的特点以及后续工艺的要求，氧化过程也会生成少量的硫酸盐。因此，鼓风量则需要根据各厂的具体情况而定。实际生产中，为了加速反应进行，提高设备的生产率，鼓风量一般都比理论鼓风量要大。过剩系数为1.11.3（一般火法炼锌取下限值而湿法炼锌取上限值）。

39、这样的风量足以使气流速度处于临界直线速度以上，维持流态化状态。选用鼓风机的额定风量比实际需要风量大30% 以上。一般情况下，鼓风量对于一定加料量是不变的，称之为风料比。对于有前室的炉，鼓风量分为炉本体和前室两部分，可以在它们的进风管上分别安装流量计测定。由于前室下料量大，炉料须迅速扩散，故按单位炉床面积计算，前室风量通常比炉本体风量约大5%。火法炼锌厂采用较高的焙烧温度，过剩系数对铅、镉、硫脱出率有很大影响，见表3.1（液态化床温度为1363K ） 表3.1 焙烧过程的过剩空气系数对脱硫和除铅、镉的影响项目过剩空气系数1.02 1.06 1.091.141.10 脱铅率/%94.892.388

40、7858脱镉率/%98.298.297.997.093.5脱硫率/%94.695.9969696 对流态化来说，实测每 100 mm 高度床层的压力降约为 11.1 kPa。根据压力降大小的变化可以判断焙烧过程中料层正常流态化的状态。因此压力降的设定，乃是控制焙烧过程的重要条件，也是流态化炉和选用鼓风机时的重要数据。除了床层的压力降以外，焙烧的鼓风压力还要加上空气分布板与送风管道的阻力。空气分布板阻力和流化床压力降的总和又称为炉底压力，炉底压力一般为915kPa 。炉底压力反映流态化层的正常运行状态，随着开动时间的延续，压力降一般总是日趋上升的。当压力降上升至一定数值（17kPa 以上）后就应

41、停炉检修。 3.1.2 焙烧温度 硫化层温度是通过调整加料量、鼓风量以及二者之间的比例来控制的。在鼓风量固定的情况下流态化层温度主要决定于加料的均匀性。在正常操作下炉内的流态化层的温度都是比较稳定的。有时由于精矿含硫品位、加料量和鼓风量的波动会使炉内流态化层波动。有前室的炉子前室温度波动较大，这是由于前室下料不均匀所致。在正常情况下，前室温度有1020的波动。 当鼓风量和其他条件一定的前提下，焙烧温度对焙烧产物的质量影响很大， 表3.2所示为某锌厂焙烧温度对焙烧质量的影响。表中数据说明，提高焙烧温度有利于脱硫，但可溶性硅会增加，可溶性铁和可溶性锌会降低。各冶炼厂采用的焙烧温度一般为850950

42、（1123 K 1223K ）。 表3.2焙烧温度对焙烧矿质量的影响 温度/ 830850850870870890 10001020可溶锌/%93.89591.75 91.57可溶铁/% 4.584.563.21 3.20可溶硅/% 1.10 1.52 2.33 2.70 含硫/% 3.112.882.191.94 近年来许多工厂采用高温焙烧，最高温度可达1150 。新建湿法炼锌厂大都采用鲁奇式流态化焙烧炉，焙烧温度大多为910980。提高焙烧温度有利于提高脱硫率并使可溶性锌率提高2%3%，同时床能力也有提高。 传统的火法炼锌厂（如竖罐炼锌）是采用高温焙烧，要求在获得最大生产能力的同时，一次获

43、得火法炼锌所需质量（铅、镉、硫含量低）的焙砂，并最大限度的减少烟尘率。欲达到这一要求，可采用高温（10801100 ）和低过剩空气系数（ 85 2沸腾层温度 90040 3入窑精矿粒度mm100 4 入窑精矿水分% 5 5破碎后精矿粒度mm14 6物料停留时间h 5-77空气直线速度 m/s0.6 8空气过剩系数-1.15 3.2 技术经济指标选择 3.2.1焙烧炉床能率（又称焙烧强度） 焙烧炉床能率是指单位床面积每昼夜处理的干精矿量，一般为5.57.0 t/（d ），采用高温焙烧时为6.58.0 t/（d ）。 3.2.2锌精矿焙烧脱硫率 焙烧脱硫率是指精矿在焙烧过程中氧化脱去进入烟气的流量

44、与精矿中硫量的比例百分数，一般为 86% 95% ，温度升高脱硫率也有所升高。如葫芦岛锌厂高温焙烧的实际脱硫率为95% 98% 。 3.2.3焙砂产出率和烟尘率 焙砂产出率和烟尘率分别为30% 55% 和40% 60% （占处理量）。葫芦岛锌厂的高温焙烧溢流焙砂产出率（直产率）一般为 64% 68% ，最高达 70% ；烟尘率为16% 25% ；焙烧矿烧成率（焙烧产物总量与加入干精矿量之比率）为85% 90% 。 3.2.4锌的回收率 流态化焙烧过程中锌的损失主要是电收尘出口烟气带出烟尘和飞扬损失。正常生产时，当收尘设备完善、操作指标正常时，锌回收率99.5%。 3.2.5焙烧矿可溶锌率 可溶

45、锌率是湿法炼锌中焙烧工序的一项重要的生产指标. 焙烧矿中可溶于稀硫酸的锌量与总锌量的比值称为可溶锌率.可溶锌率一般为90% 95%。 3.2.6炉子开动周期 流态化焙烧炉在开动一定时间后因大颗粒沉积 风帽堵塞或损坏等原因须定期清理.一般开动周期为510个月，最长可连续开动1 年。采用高温焙烧时因操作温度接近于炉料熔点,炉内易粘结,故开动周期略短，一般为38 个月。 根据生产经验，和以上的对比，将选择的技术经济指标列表如下： 表3.5焙烧工序经济指标序号 项目单位 指标 1床能力t/(d) 5.92脱硫率% 93.343烟尘率% 49.34焙烧率% 50.75烧成率%87.226锌回收率% 99

46、.57焙砂中硫%Ss ：0.4 Sso4 ：1.108烟尘中硫% Ss ：0.5 Sso4 ：2.149电收尘口烟气中二氧化硫% 6.5 4 冶金计算 4.1锌精矿流态化焙烧冶金计算 4.1.1锌精矿物组成计算 本次设计精矿化学成分如下表： 表4.1锌精矿成分表成分ZnCdPbCuFe SCaOMgOSiO2其他含量470.140.150.3514.3133.921.050.31.30.33 根据精矿的物相分析，各元素在精矿中的存在形态分别为：Zn、Cd、Pb、Cu、Fe 呈硫化物ZnS 、CdS 、PbS 、CuFeS 2 、Fe 7 S8 、FeS；脉石中的Ca、Mg、Si 分别呈CaCO

47、3 、MgCO3 、SiO2 形态存在。 下面以100 公斤锌精矿（干量）进行计算： 1、 ZnS量：（9745.3）/65=67.60kg 其中：Zn：45.3 kgS: 67.60-45.3=22.30kg2、 CdS量：（144.400.54）/112.40=0.69kg 其中：Cd：0.54kg S：0.69-0.54=0.15kg3、 PbS量：（239.190.56）/207.19=0.646 kg 其中：Pb ：0.56 kgS ：0.646-0.56=0.086kg4、CuFeS2量：（1840.5）/64=1.44 kg 其中： Cu ：0.5 kg Fe ：0.44 kg

48、S ：0.5 kg5、Fe7S8和FeS2的量： 除去CuFeS2中含有的Fe，余下Fe量：14.94-0.44=14.50 kg 除去ZnS、CdS、PbS、CuFeS2中含有的S，余下S量：33.74-（22.30+0.15+0.086+0.5）=10.704 kg剩下的S分布于FeS2 和Fe7S8 中，设FeS2 中含Fe为x kg，S为y kg，则：2*32x=56y (14.50-x)*32*8=56*7(10.704-y) 由上述方程、联立解得：x= 1.84 kgy=2.10 kg即：FeS2 ：1.84+2.10=3.94 kg其中：Fe：1.84 kg S：2.10 kg由

49、此可知Fe7S8中的Fe:14.50-1.84=12.66 kg s:10.704-2.10=8.604 kg故Fe7S8的量为：12.66+8.604=21.264 kg6、CaCO3 量：（1001.05）/56=1.675 kg 其中： CaO量为：1.05 kg CO2量：0.625 kg7、MgCO3 量：（840.2）/40=0.42 kg 其中： MgO 量：0.2 kg CO2量：0.42-0.2=0.22 kg8、SiO2量：1.2 kg9、其它成分中一部分为 CO2 的量，故剩余的其它成分量为： 0.93-0.625-0.22=0.085kg根据以上计算结果列于表4.2表4.2 混合锌精矿物相组成，kg 组成ZnCdPbCuFeSCaOMgOCO2SiO2其他共计ZnS45.322.3067.6CdS0.540.150.69PbS 0.560.0860.646CuFeS 20.50.440.51.44FeS21.842.103.94Fe7S812.668.60421.264CaCO31.050.6251.675MgCO30.20.220.44SiO21.21.2其它 1.971.97共计45.30.540.560.514.9433.741.050.21.0451.21.11004.2烟尘产出率及其化学和物相组成计算硫酸化焙烧有关指标