毕业论文年产十万吨电锌浸出车间的设计

1、江 西 理 工 大 学 专 科 毕 业 设 计（论文） 题 目：年产十万吨电锌浸出车间的设计 学 院：江西理工大学南昌校区 专 业：有色冶金 班 级：08 冶金（2）班 学 生：宋玉来 学 号：08351274 指导教师：李亮星 江 西 理 工 大 学 专科毕业设计（论文）成绩评审表 1 （理工科类） 指导教师评阅意见及评分 评价 内容 具 体 要 求满分评 分 调查论调查论 证与开证与开 题报告题报告 能独立查阅文献和从事其他调研；能正确翻译外文资料；能提 出并较好地论述课题的实施方案；有收集加工各种信息及获取 新知识的能力。 10 分 结构建 模实验 能正确设计实验方案，独立进行实验工作，

2、如设备安装、调试 和操作等。 20 分 分析与 解决问 题能力 能运用所学知识和技能去发现和解决实际问题；能正确处理实 验数据；能对课题进行理论分析，并得出有价值的结论。 20 分 工作量 及工作 态 度 按期圆满完成规定的任务，工作量饱满，难度较大；工作努力， 遵守纪律；工作作风严谨扎实。 20 分 论文撰 写质量 综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理； 实验正确，分析处理问题科学；文字通顺，技术用语准确，符 号统一、编号齐全、图表完备、整洁、正确，符合专科生学 位论文统一格式规定 。设计（论文）有应用价值。 20 分 创新 工作中有创新意识；对前人工作有改进或突破，或有独

3、特见解。10 分 累计缺席及耽误时间超过教学计划规定时间的 23 以上，不得参加答辩。 是否同意该学生参加答辩 是 评阅意见（不得少于评阅意见（不得少于 200 字）：字）： 该同学的毕业论文年产 10 万吨电锌浸车间的设计选择浸出的相 关问题进行研究，选题合理。在锌的湿法冶金中，锌精矿的浸出是关键技 术之一，如何提高锌焙砂中锌的浸出率是目前炼锌技术发展的重要问题， 选择该题目进行研究有较强的现实意义。 论文搜集较多的相关文献资料，讨论了锌焙砂浸出方法的优缺点以及 对工艺选择进行了技术论证。 总分总分 备注：其他学科门类可参照制定评分标准 指导教师签字：李亮星 2011 年 4 月 22 日

4、江 西 理 工 大 学 专科毕业设计（论文）成绩评审表 2 （理工科类） 评 阅 人 意 见 及 评 分 评价 内容 具 体 要 求满分评分 翻译资料、 综述材料 查阅文献有一定的广泛性；翻译外文资料的质量较好；有综合归 纳各种信息和资料的能力和有自己的见解。 15 分 文章 质量 综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合 理；实验正确，分析、处理科学；文字通顺，技术用语准确， 符号统一，编号齐全，图表完备、整洁、规范、正确，符合 专科生学位论文统一格式规定 ；设计（论文）有应用价值。 50 分 工作量 难度 工作量饱满，难度较大。25 分 创新对前人工作有改进或突破，或有独特见解

5、。10 分 没有按照学校专科生学位论文统一格式规定要求撰写的设计（论文） ， 不得参加答辩。是否同意该学生参加答辩 是 评阅意见（不得少于 150 字）： 该同学选择“电锌浸出车间”相关问题进行研究，选题有一定的实际意 义，该题目有一定难度，工作量饱满，符合专业培养目标。 该论文从锌精矿的浸出问题出发，分析了目前国内在该领域的研究 现状，较全面的分析了锌精矿浸出的相关问题，设计的电锌浸出车间符 合要求。 论文表明，该同学查阅了较多的文献资料，具备了一定的文献综述 和资料整理能力。论文内容较完整，层次结构清晰，主要观点突出，逻 辑性较强，表明该同学具备了一定的独立工作能力。论文文字较流畅， 语言

6、功底较好，达到了培养目标，同意论文答辩。 总总 分分 评阅人签字： 皮国民 2011 年 4 月 22 日 备注：其他学科门类可参照制定评分标准，此表可自主延伸。 江 西 理 工 大 学 专 科 毕 业 答 辩 记 录 及 成 绩 表 建资系 冶金技术专业 2008 级（2011 届） 2 班 学生 宋玉来 题目：年产 10 万吨电锌浸出车间的设计 学 生 答 辩 情 况 记 录 1.硫酸锌溶液中的杂质主要是什么？ 答：硫酸锌溶液中主要杂质有铜、镉、钴、镍、砷、锑以及氟、氯等阴 离子。 2.除铜、钴的方法各是什么？ 答：硫酸锌溶液除铜的方法是用锌粉置换法；除钴的方法有砷盐净液法、 锑盐净液法、

7、黄药除钴以及 -萘酚除钴法。 答 辩 小 组 综 合 评 价 在答辩过程中，该同学介绍了论文的主要观点、内容并回答了答辩委 员的提问。答辩表明:该同学对湿法炼锌的浸出过程作了较深入的研究，整 理了较多的文献资料，具备了一定的文献综述能力，在锌精矿的浸出研究 方面较熟悉。该同学对教师提出的问题，回答基本正确。 综合指导教师、评阅人意见和学生答辩过程的表现，答辩小组经过认 真讨论，一致同意通过该同学的毕业论文答辩。 答辩小组教师签名：徐迎春 皮国民 徐慧 李亮星 2011 年 4 月 22 日 综合 成绩 开题报 告评分 (5) 指导教 师评分 (30) 评阅人 评分 (25) 答辩 评分 (40

8、) 答辩小组教师平均给分： 答辩 委员 会评 语 总成绩 答辩委员会主任签字： 年 月 日 注：答辩评分以最高级别的答辩评分为准 (此表可自主延伸) 2 任 务 书 江 西 理 工 大 学 南 昌 校 区 毕 业 设 计（论文）任 务 书 建资系 冶金技术专业 2008 级（2011 届）2 班 学生 宋玉来 题 目：年产 10 万吨电锌浸出车间的设计 专题题目（若无专题则不填）： 原始依据： 世界上 85%以上的锌由湿法炼锌生产出来，以株洲冶炼厂浸出车间为参考， 选择常规湿法炼锌工艺，主要对矿粉浸出率、浸出渣含锌率、氧化锌浸出率， 锌总回收率等主要技术指标的论证，冶金相关计算及主要设备选型与

9、论证。 主要内容和要求： 1、主要内容： 1）湿法炼锌工艺流程的选择与论证，分析目前湿法炼锌的工艺流程并选择 最佳的工艺流程； 2）主要技术经济指标的选择与论证； 3）技术条件的选择与论证；根据工艺条件选择最佳的技术条件； 4）主要设备的选择与论证计算，湿法炼锌过程中浸出工艺的设备选型。 2、主要技术要求： 矿粉浸出率83% 矿粉浸出渣含锌21.115% 氧化锌浸出率96% 氧化锌直收率94.52% zno 浸出渣含锌12.931% zno 浸出渣率27.368% 上清液质量(g/l)zn:150 cu:0.15-0.45 cd:0.6-1.2 日程安排： 第 1 周： 资料收集 第 2 周：

10、 湿法炼锌物料平衡计算 3 第 3 周： 工艺设备选型、图纸的绘制 第 4 周： 论文成文、修改，论文评阅、答辩 主要参考文献和书目： 1. 编写组.铜铅锌冶炼设计参考资料中册m， 冶金工业出版社，1978.6 2. 编委会.铅锌冶金学m，科学出版社，2003.3 3. 陈国发.重金属冶金学m，冶金工业出版社，1992.5 4傅崇说.有色冶金原理m，冶金工业出版社，1989 5陈枫.有色冶金工厂设计基础m，江西理工大学，2002.2 6万林生.冶金工程专业课程设计指导书m，江西理工大学，2003.1 7刘天齐.环境保护概论m，中国环境科学学会环境教育委员会编印， 1980.7 8唐永銮，刘育民

11、.环境学导论m，高等教育出版社，1987.9 9邱竹贤.有色金属冶金学m，冶金工业出版社，1988 10.杨家宝.冶金工业经济学m，冶金工业出版社，1986.6 11.北京有色冶金设计研究总院.重有色金属冶炼设计手册铅锌铋卷m，冶 金工业出版社，1996 12.彭容秋.有色金属提取冶金手册m，冶金工业出版社，1992 13.杨显万，邱定蕃.湿法冶金m，冶金工业出版社，1998 14.梅光贵.湿法炼锌学m，中南大学出版社，2001 指导教师签字 ： 年 月 日 教研室主任签字： 年 月 4 日 注：本表可自主延伸，各专业根据需调整 1 江 西 理 工 大 学 南 昌 校 区 毕业设计（论文）开题

12、报告 建资系 冶金技术专业 2008 级（2011 届）2 班 学生 宋玉来 题 目：年产 10 万吨电锌浸出车间的设计 本课题来源及研究现状： 通过调研我们认为，上世纪 90 年代以来，我国湿法炼锌技术水平有了比较 明显的提高。白银公司建设的 109 平米焙烧炉、黄钾铁矾法处理、锑盐除钴等 技术日趋成熟，国内很多企业都纷纷效仿，目前这种冶炼工艺已经在全国推广。 株洲冶炼集团的湿法工艺经过几十年的完善，在国内湿法冶炼技术上也独树一 帜。需要特别提到的是云南氧化锌矿资源非常丰富，目前黄木冶炼厂和祥云飞 龙公司在处理低品位氧化矿方面取得突破，并形成新的生产能力，祥云飞龙实 业公司已经申请多项技术专

13、利，并正在扩建产能。 目前传统的焙烧、浸出、净化和电积湿法炼锌工艺，由于其技术的成熟稳 定仍将是锌冶金中最主要的炼锌生产工艺；硫化锌精矿直接浸出和悬浮电解炼 锌工艺由于其基本上消除了环境污染，且过程能耗降低，将来可能成为锌冶炼 中较有发展前途的工艺。而氧化锌矿直接酸浸出工艺由于能处理低品位的矿石 也将成为较有发展前途的工艺。 当前锌冶炼企业竞争日趋激烈，提高工艺流程原料适应性强，减少投资， 减少投资，降低生产运营成本，减少环境污染，是企业生存发展的当务之急。 常规浸出法、硫化锌精矿氧压浸出法的发展过程就是以上要求的具体表现。随 着科学技术的不断发展和设备制造水平的不断提高，低污染黄钾铁矾法、氧

14、压 浸出法将会不断改进、完善，发展前景良好，从而进一步被推广应用。 我国处于工业化初期的发展阶段，锌作为国民经济的基础性原材料，其生 产仍然是今后相当长一段时期需要发展的基础性工业，如何实现节能排放、和 谐发展、科学发展是从事锌冶炼的企业、科研院所、设备制造企业的研究方向。 中国不仅对有色金属的消费而且对高新技术都是一个巨大的市场。改革开 放以来，许多先进的冶金工艺被引入如各种铜冶炼工艺。对锌工业而言，绝大 部分工艺如竖炉、isp、焙烧浸出、加压浸出和直接浸出等都在中国出现。一 些预测表明中国未来几年新上锌冶炼项目的生产能力将达到 110 万/a。 课题研究目标、内容、方法和手段： 1、课题研

15、究目标： 2 矿粉浸出率83% 矿粉浸出渣含锌21.115% 氧化锌浸出率96% 氧化锌直收率94.52% zno 浸出渣含锌12.931% zno 浸出渣率27.368% 上清液质量(g/l)zn:150 cu:0.15-0.45 cd:0.6-1.2 2、研究内容 1）湿法炼锌工艺流程的选择与论证，分析目前湿法炼锌的工艺流程并选择 最佳的工艺流程； 2）主要技术经济指标的选择与论证； 3）技术条件的选择与论证；根据工艺条件选择最佳的技术条件； 4）主要设备的选择与论证计算，湿法炼锌过程中浸出工艺的设备选型。 3、方法和手段 锌精矿湿法冶炼过程中将锌从固体物料转换为可溶态主要有两种方法：一

16、种是先将锌精矿焙烧，然后浸出焙砂，另一种是直接浸出锌精矿。锌精矿焙烧 过程中产生的二氧化硫，必须经过处理转化为硫酸。而直接浸出锌精矿过程中 通常硫是以元素硫的形式收集。故形成湿法炼锌的三大主要工艺是：硫化锌精 矿焙烧浸出；硫化锌精矿直接浸出工艺；氧化锌矿和氧化锌烟尘直接酸浸出。 1）硫化锌精矿焙烧浸出工艺 常规浸出 硫化锌精矿经焙烧使硫化物转变为成易溶于稀硫酸的 zno，然后经中性和 酸性连段浸出，由于浸出条件不足以使焙砂中的呈铁酸锌形态的锌溶解，常规 进出产生的进出渣含锌 20%左右，一般采用回转窑烟化法回收其中的锌。这种 火法处理锌浸出渣传统法所产生出的窑渣，在自然环境中处于较稳定状态，可

17、 溶性的盐类和其他化合物少，便于堆存，从环保的角度来看有其优点，且 in，ge 等稀散金属富集在烟尘中，有利于综合回收。但由于是高温处理，存在 燃料、还原剂和耐火材料消耗大等的缺点。 热酸浸出黄钾铁矾法 根据统计国内外目前有 20 多家工厂采用此法生产，如挪威锌公司电锌厂、 澳大利亚里斯顿锌厂。从 1973 年以来，国内冶金研究所及研究院等单位对其进 行了研究，并获得了良好的试验结果。1983 年广西柳州市有色金属冶炼厂率先 进行了黄钾铁矾法的工业试验，并与 1985 年应用于工业生产，获得了良好的工 3 业实验结果和较好的生产技术指标。80 年代以来，我国采用黄钾铁矾法投产的 还有，陕西商洛

18、冶炼厂、西北铅锌冶炼厂以及广西来宾冶炼厂等近十多厂家。 该法的主要优点为：流程简单、投资省、见效快、锌浸出率较常规法有明 显提高，可达 9597%，但 pb、ag 及稀散金属进入矾渣中，不利于综合回收， 矾渣中含有少量 cd、as、cu 等，易造成环境污染。为了改进常规黄钾铁矾法 工艺，降低铁矾渣中的 zn，pb，ag，au，cd 和 cu 的损失。20 世纪 90 年代 澳大利亚电锌有限公司首先研究成功了低污染黄钾铁矾法，该法其基本原理是 在铁矾沉淀前调整溶液的成分，使沉矾过程中不需要加中和剂就能达到满意的 除矾效果。以减少有价金属在矾渣中的损失并改善矾渣对环境的污染故称为低 污染黄钾铁矾。

19、 我国长沙矿冶研究院马荣骏等在 20 世纪 80 年代开展了低污染铁帆法冶炼 工艺的研究，可使高酸浸出液的铁含量由 27g/l 左右降到 1g/l 以下，并得到了 几乎不被浸出残渣污染的纯铁矾渣，实现了无中和剂沉矾过程。此法已在赤峰 冶炼厂成功地用于工业生产。 我国西北冶炼厂 19961998 年通过技术改造和生产实践，基本上形成了一 套适合系统操作的“低污染”“或半污染”的铁帆工艺，主要是减少沉矾焙砂的加 入量，并用碱式硫酸锌、尾矿氧化锌替代部分焙砂，降低了矾渣中不溶锌的含 量，并使渣率下降约 2%，既改善了环境状况，又增加了经济效益。 热酸浸出针铁矿法 19651969 年比利时老山公司研

20、究成功针铁矿法，简称 v.m 法。该法先将 硫酸锌溶液中的 fe2+采用 zns 精矿还原为 fe2+，再用空气缓慢氧化为 fe3+，以 针铁矿形成沉淀。针铁矿法 1971 年率先在比利时老山公司巴伦厂投产。随着 v.m 针铁矿法的深入研究，相继还采用了 znco3，so2，pbs 等作为还原剂进行了大 量的研究工作，并取得了较好的试验结果。 高压浸出赤铁矿法 19681970 年赤铁矿法由日本同和矿业公司发明，1972 年在日赤饭岛冶炼 厂投入生产。该法基于在高温（200） 、高压（1820kg|cm2）条件下，fe3+ 以赤铁矿（fe2o3）形式沉淀。80 年代日本帮助西德建成了 dalt

21、en（达梯尔）世 界上第二个赤铁矿法冶炼厂（后已改为氧压浸出法） 。该法优点是金属回收率高， 原料的综合利用好，适于处理含 au、ag、cu、in、ge、ga 高的原料，产出的 石膏可作为商品出售，赤铁矿渣含铁高，经焙烧脱硫后可作为炼铁原料，实现 “无废渣”冶炼，但因需要昂贵的钛材制造耐高温、高压的设备，投资费用高， 蒸汽消耗大，工艺也较复杂，因此尚未得到广泛采用，但随着环保要求的日益 严格，材料设备的不断改进，该法今后必将获得很好的发展。 2） 硫化锌精矿直接浸出工艺 硫化锌精矿的氧压浸出 sherritt 工艺，sherritt 法是加拿大 sherrittinc 开发出 4 来的一种锌冶

22、金技术，该技术是用硫化锌精矿直接加压氧化浸出来取代传统的 火法焙烧和浸出工序，减少了 so2制酸和环境污染的问题。该技术于 1981 年在 加拿大科明科的 trial 锌冶炼厂投入工业化，现有 4 家工厂采用该技术，其中加 拿大的 flin.flon 电锌厂完全用该工艺取代焙烧炉焙烧。 我国目前正采用该工艺进行锌的试生产已取得了成功。sherritt 工艺对原料 的适应性强，能很好地处理通常对锌冶炼极为不利的含铁、铅、硅高的锌精矿； 锌回收率高，可达 97%以上，可取代传统的焙烧、制酸系统及渣处理工序，因 而基建费用大幅度降低；不产生 so2废气及湿法废渣，可减少了硫及湿法废渣 对环境的污染，

23、产出的元素硫便于运输和储存；对 pb、cd 及贵金属的综合利 用，也较常规方法有利。但因其对浸出设备的要求较高，引进技术的费用较大。 故目前没有被广泛采用。随着国内外环保要求的日益严格，设备制造水平的不 断提高，新材料研制的不断创新以及自动化程度的日益改进，相信这个先进工 艺将在今后锌的生产上越来越多地被采用。 3）其它炼锌工艺 细菌冶金 对于硫化锌矿，特别是低品位硫化锌矿，采用细菌冶金的方法进行氧化进 出，同样可取代现有湿法炼锌的焙烧和浸出工序。细菌氧化法现仅被用于硫化 铜矿和含金硫化物矿石处理。采用细菌氧化法工艺建成的生产厂有巴西的 saobento 和加纳的 ashnti 等。细菌氧化应

24、用于低品位硫化锌矿是近年来的事， 该技术还停留在实验室和扩大试验的研究中。细菌氧化法的优点是直接处理难 选的低品位矿石，可使资源得到充分利用。 悬浮电解工艺 悬浮电解法也称为矿浆电解。1967 年，美国 c.g.fleming 提出一种铜电解 精炼的新装置，在电解槽的阴极和阳极之间用一个搅拌装置将加入到阴、阳极 间的铜矿搅拌成悬浮状，在阴极析出铜。1969 年美国的 e.c.brace 也提出一种 铜电解沉积的新装置，电解槽被一个多孔的隔膜分为阴极区和阳极区，矿石在 阳极区中被浸出，cu 在阴极区被还原沉积，这就是悬浮电解的雏形。 我国在 1978 年开始进行悬浮电解的研究。19911995

25、年，北京矿冶研究 总院建立 1m3的悬浮电解试验研究装置，进行了黄铜矿、方铅矿、氧化锰矿、 多金属硫化矿、含金银铜铅矿、硫化铋精矿、铋中矿等的悬浮电解试验研究， 于 1997 年将该技术在柿竹园铋冶炼厂投入工业化应用，此后，将该技术推广到 云南、广东等地。悬浮电解的电解液体系主要集中在氯化物及盐酸的体系中， 使得其应用受到一定的限制。澳大利亚的 dextec 在用悬浮电解处理闪锌矿时采 用的氯化物体系，由于氯化物对阴极过程有许多不利的影响而导致该工艺无法 正常应用。云南冶金研究院将悬浮电解液从氯化物体系扩展到硫酸盐体系，消 除了氯化物体系对锌电解过程的不利影响，使悬浮电解工艺能够应用于闪锌矿

26、5 等矿物的悬浮电解中。 设计（论文）提纲及进度安排： 1、设计（论文）提纲 第一章 绪论 第二章 工艺流程的选择与论证 第一节 近代炼锌方法的评述 第二节 湿法炼锌具体方法的评述 第三节 选择工艺流程的选择与论证 第四节 设计流程的优缺点 第三章 主要技术经济指标的选择与论证 第一节 焙烧 第二节 浸出 第一节 净液 第二章 湿法炼锌冶金计算 第一节 锌精矿沸腾焙烧冶金计算 第二节 锌焙烧矿浸出冶金计算 第三章 主要设备的选择与计算 第一节 氧化锌焙烧矿部分设备选择与计算 第二节 氧化锌浸出部分设备选择与计算 2、进度安排 第 1 周： 资料收集 第 2 周： 湿法炼锌物料平衡计算 第 3

27、周： 工艺设备选型、图纸的绘制 第 4 周： 论文成文、修改，论文评阅、答辩 主要参考文献和书目： 1. 编写组.铜铅锌冶炼设计参考资料中册m， 冶金工业出版社，1978.6 2. 编委会.铅锌冶金学m，科学出版社，2003.3 3. 陈国发.重金属冶金学m，冶金工业出版社，1992.5 4傅崇说.有色冶金原理m，冶金工业出版社，1989 5陈枫.有色冶金工厂设计基础m，江西理工大学，2002.2 6万林生.冶金工程专业课程设计指导书m，江西理工大学，2003.1 7刘天齐.环境保护概论m，中国环境科学学会环境教育委员会编印， 1980.7 8唐永銮，刘育民.环境学导论m，高等教育出版社，19

28、87.9 6 9邱竹贤.有色金属冶金学m，冶金工业出版社，1988 10.杨家宝.冶金工业经济学m，冶金工业出版社，1986.6 11.北京有色冶金设计研究总院.重有色金属冶炼设计手册铅锌铋卷m，冶 金工业出版社，1996 12.彭容秋.有色金属提取冶金手册m，冶金工业出版社，1992 13.杨显万，邱定蕃.湿法冶金m，冶金工业出版社，1998 14.梅光贵.湿法炼锌学m，中南大学出版社，2001 指导教师审核意见： 锌是重要的有色金属之一，其生产规模及效率的提高，对整个国民经济具 有重要的作用。该设计题目“年产 10 万吨电锌浸出车间的设计”具有一定的现实 意义，体现了有色冶炼技术，尤其是湿

29、法冶金技术在解决实际问题中的实用性、 高效性，符合冶金的发展。该设计的完成具有一定的难度，能充分锻炼学生的 理论与实践相结合的能力、独立思考能力以及分析问题和解决问题的能力，工 作量较大，符合毕业设计（论文）的有关要求。同意开题。 7 教研室主任签字： 年 月 日 注：本表可自主延伸 摘 要 目前国内外对热镀锌合金的研究大多数仍停留在试验室阶段，只有少数合 金已应用于生产，对于各合金元素的作用机理研究还存在许多有待进一步研究 和探讨的问题。随着科技的进步和经济的发展，热镀锌技术将更加广泛地应用 于钢铁材料的防护。人们对热镀锌产品的质量要求不断提高，也将促进热镀锌 技术的发展。热镀锌镀层的质量，

30、主要体现在镀层良好的耐蚀性、粘附性和均 匀光滑的外观上，在保证性能的前提下，尽可能减少锌耗和能耗，节省材料和 成本。为此，锌合金镀层和相应的热镀锌技术研究是今后热镀锌发展的主要方 向。 本文通过讨论两种主要的锌冶炼方法，以年产十万吨电锌的浸出车间设计 为例，从工厂设计的各个细节阐明了在设计过程中所遇到的问题，以及材料的 供需平衡、人员的调配，本文还简要介绍了冶炼渣的处理、厂址的选择与论证， 详细介绍了设备的选型以及环境保护等。 关键词：锌合金；热镀锌；电锌；冶炼渣 abstract in present the galvanizing alloy stays in the laboratory

31、 research most stage, only a few alloy has been applied in production, and for the various alloy element mechanism research still exists many needs further research and discussion questions. with the progress of science and technology and the development of economy, galvanizing technology will be mo

32、re widely used steel materials protection. the quality of the product of galvanizing people, constantly increasing demand will also promote the development of hot galvanizing technology. galvanized coating quality, mainly reflects in coating good corrosion resistance and adhesion and even smooth app

33、earance, on the premise of function, reduce energy consumption, save the zinc materials and cost. therefore, zinc alloy plating and corresponding galvanizing technology research is the main development direction of future galvanizing. this paper discusses two major kinds of zinc smelting method, in

34、order to annual of zinc leaching 100,000 tonnes electricity from design, for example, workshop of factory design of each detail expounded the design of the problems encountered and material supply and demand balance, personnel deployment, this paper briefly introduces the processing, metallurgical s

35、lag site selection and demonstration, detailed introduces the equipment selection and environment protection, etc. keywords: zinc alloy; galvanized; electricity zinc; smelting slag i 目 录 第一章 绪论 1.1 锌的性质及用途1 1.1.1 锌的性质1 1.1.2 锌的用途1 1.2 国内外锌冶炼技术发展状况2 1.2.1 国外锌冶炼技术水平2 1.2.2 我国锌冶炼技术水平及发展状况2 1.3 研究的意义及其主

36、要内容2 1.3.1 本设计研究的意义2 1.3.2 本设计研究的主要内容2 第二章 工艺流程的选择与论证 2.1 火法炼锌方法的评述4 2.2 湿法炼锌方法的评述4 2.2.1 浸出渣的火法处理5 2.2.2 浸出渣的湿法处理5 2.3 工艺流程的选择与论证6 2.3.1 锌精矿的焙烧6 2.3.2 锌精矿的浸出7 2.3.3 浸出渣的处理7 2.3.4 硫酸锌溶液的净化8 第三章 主要技术经济指标的选择与论证 3.1 焙烧矿的质量11 3.1.1 可溶锌率11 3.1.2 焙烧矿的直收率11 3.2 浸出率11 3.2.1 矿粉浸出率11 3.2.2 矿粉浸出渣率12 3.2.3 矿粉浸出

37、渣含锌12 3.2.4 氧化锌浸出率13 3.2.5 氧化锌浸出渣率13 3.2.6 氧化锌浸出渣含锌率13 ii 3.2.7 氧化锌浸出直收率13 3.2.8 上清液质量要求13 3.3 浸出液净化15 3.3.1 除 ni15 第四章 技术条件的选择与论证 4.1 矿粉中性浸出17 4.1.1 液固比17 4.1.2 温度17 4.1.3 时间17 4.1.4 粒度17 4.1.5 ph 值17 4.1.6 搅拌强度18 4.2 矿粉酸性浸出18 4.2.1 液固比18 4.2.2 温度18 4.2.3 时间18 4.2.4 ph 值18 4.3 zno 中性浸出18 4.3.1 液固比1

38、8 4.3.2 温度18 4.3.3 时间19 4.3.4 ph 值19 4.4 zno 酸性浸出19 4.4.1 温度19 4.4.2 时间19 4.4.3 ph 值19 4.5 矿粉中性浓缩19 4.6 矿粉酸性浓缩19 4.7 矿粉酸性浓缩底流过滤20 4.7.1 木耳过滤20 4.7.2 圆盘过滤20 4.8 净化除铜镉20 4.9 黄药除钴20 iii 第五章 厂址的选择与论证 5.1 选址原则22 5.2 选址注意问题22 第六章 浸出车间加工成本核算 6.1 工段定员23 6.2 岗位定员23 6.3 原辅材料消耗23 6.4 生产成本24 第七章 湿法炼锌冶金计算 7.1 锌精

39、矿沸腾焙烧冶金计算25 7.1.1 精矿沸腾焙烧冶金计算25 7.1.2 烟尘产出率及其化学和物相组成计算26 7.1.3 焙砂产出率及其化学和物相组成计算28 7.1.4 焙砂需要的空气量与组成的计算30 7.1.5 沸腾焙烧物料平衡32 7.2 锌焙砂矿浸出冶金计算32 7.2.1 锌焙烧矿浸出渣率及化学与物相组成计算32 7.2.2 锌焙烧矿浸出金属平衡计算35 7.2.3 净液除铜镉的金属平衡37 7.3 锌电解沉积冶金计算37 7.3.1 电解物料平衡计算37 7.3.2 阴极锌熔铸金属平衡计算40 7.4 焙烧矿浸出渣挥发窑处理冶金计算40 7.4.1 备料计算40 7.4.2 氧

40、化锌产出率、化学成分与物料组成计算41 7.4.3 窑渣产出率、化学成分与物相组成计算43 7.4.4 烟气量及成分计算46 7.4.5 综合物料平衡48 7.5 挥发窑氧化锌处理冶金计算49 7.5.1 氧化锌产出率及化学成分的计算49 7.5.2 集斗尘与冷却管尘量及成分的计算50 7.5.3 滤袋烟尘量及成分的计算51 7.5.4 氧化锌焙烧综合物料平衡51 iv 7.5.5 砂氧化锌浸出渣率及其化学成分的计算51 7.6 年度综合物料平衡计算54 第八章 主要设备选型 8.1 矿粉浸出56 8.1.1 氧化槽56 8.1.2 中性浸出槽56 8.1.3 中性浸出浓密机56 8.1.4

41、酸性浸出槽56 8.1.5 酸性浓缩槽56 8.1.6 上清液储槽57 8.1.7 木耳过滤机57 8.1.8 圆盘过滤机57 8.1.9 真空泵57 8.2 氧化锌浸出58 8.2.1 氧化锌料仓58 8.2.2 球磨机58 8.2.3 中性浸出槽58 8.2.4 酸性浸出槽58 8.2.5 中性浸出浓密机58 8.2.6 酸性浸出浓密机58 8.2.7 木耳过滤机59 8.2.8 圆盘过滤机59 8.2.9 真空泵59 参考文献 致谢 附录 附录 工艺流程图 附录 浸出车间平面配置图 附录 设备连接图 附录 湿法炼锌搅拌浸出槽 江西理工大学 2011 届专科生毕业设计（论文） 1 江西理工

42、大学 2011 届专科生毕业设计 第一章 绪论 1.1 锌的性质及其用途 1.1.1 锌的性质 （1）物理性质 锌是略带蓝灰色的金属，它的物理性质特点为熔点和沸点都较低，质软， 有展性，但加工后的流动性好。它有三种结晶状态：、 和 锌，其同质异性 变化温度为 170和 330。在熔点附近的锌蒸气压很小，但液态锌蒸气压随温 度升高而急增，906.97时即达 101325pa，这是火法炼锌的基础。 （2）化学性质 锌在常温下不被干燥的氧或空气所氧化，在潮湿空气中往往形成一层灰白 色的致密碱式碳酸锌 zn3zn（oh）2而防止了锌的继续被侵蚀。熔融的锌能与 铁形成化合物并保护了钢铁，此一特点被用在镀

43、锌上。 常温下无空气的水对锌没有作用，但在红热温度时，锌易分解水蒸气，生 成氧化锌。在空气中加热金属锌至 505即可燃烧生成非晶形氧化锌。商品锌 易为硫酸或盐酸所溶解并放出氢气，也可融入碱中，但溶解的速度不及在酸中 快。锌可与水银生成汞齐。 二氧化碳与水蒸气混合的气体可使锌迅速氧化成氧化锌，这是火法炼锌的 极为重要的反应。锌的电化极电位较负，这一特点被应用于从含金溶液中加锌 粉提金和湿法炼锌中的加锌置换净液上。 1.1.2 锌的用途 锌的消耗量与铜、铅差不多。主要消耗在镀锌方面，作为覆盖层以保护钢 材和钢铁制品。 锌能与许多金属形成性质优良的合金。如铜锌形成的黄铜，铜锡形成的青 铜，铜锡铅锌形

44、成的抗磨合金等，在机械工业、国防工业和交通运输业中得到 广泛的应用。 高纯锌制造的 ag-zn 电池，体积小而能量大，多用于飞机和航天仪表上。 由于锌的熔点低和流动性好，适于压铸制造各种精密铸件。锌的抗腐蚀性良好， 可用于制造火药箱、家具、储存器和无线电装置零件。 在化学工业中，锌可供制造颜料。氧化锌还可用于橡胶制造业，氯化锌可 作为木材防腐剂。在冶金工业中，锌可用来从含金溶液中置换金；在湿法炼锌 中，用锌粉净液除铜镉等。 江西理工大学 2011 届专科生毕业设计（论文） 2 1.2 国内外锌冶炼技术发展状况 1.2.1 国外锌冶炼技术水平 锌是常用的有色金属，是重要的工业原材料，锌冶炼工艺分

45、为火法和湿法 两大类。20 世纪前基本上是火法冶炼，自从 1916 年湿法炼锌问世以来，由于 它自身的优势而迅速得到发展，在锌冶炼工艺中逐渐占据优势。现在，湿法炼 锌是世界上最主要的炼锌方法，其产量占世界总产量 80以上，新建和扩建的 锌冶炼企业均采用湿法炼锌工艺。 1.2.2 我国锌冶炼技术水平及生产状况 锌的冶炼方法可分为火法和湿法两大类。火法炼锌包括平罐(竖罐)炼锌、 密闭鼓风炉炼锌、电炉炼锌三类。湿法炼锌包括常规浸出法、热酸浸出法、氧 压浸出法三大类，其中热酸浸出法又可分为黄钾铁矾法、针铁矿法、赤铁矿法 (加压除铁)三类。 平罐炼锌因劳动条件差、劳动生产率低、耗煤量大，已逐步淘汰；竖罐

46、炼 锌存在单罐能力受限制、间接加热、环保投资大的弊端，8 0 年代后国外工厂全 部停产，国内葫芦岛锌厂通过不断改进、完善冶炼工艺，依然采用竖罐炼锌进 行生产；电炉炼锌电耗高，粗锌直收率低， 生产能力无法满足大规模炼锌厂的 要求，已很少采用；密闭鼓风炉炼锌对原料适应性强，能同时炼锌和铅，是目 前唯一还具有一定竞争力的火法熔炼方法，但该工艺存在 so2难以利用。环境 污染严重， 劳动条件恶劣等缺陷。70 年代以来，湿法炼锌技术发展迅速，相 对于火法炼锌湿法炼锌具有劳动条件好，环保，生产易于连续化、自动化、大 型化等优点，新建锌冶炼厂普遍采用。目前湿法炼锌的产量已占世界总锌产量 的 80以上。 湿法

47、炼锌技术中，应用最广泛的是常规浸出法和黄钾铁矾法。本文通过对 常规浸出法、黄钾铁矾法、低污染黄钾铁矾法、硫化锌精矿直接氧压浸出法的 工艺流程、技术经济指标、优缺点进行论述、分析、比较，阐明湿法炼锌技术 的发展过程及发展方向。 1.3 研究的意义及其主要内容 1.3.1 本设计研究的意义 常规湿法炼锌工艺中，浸出是主要的工序之一，其对各个工序以及最终产量有着密切 的关系。通过本次毕业设计，充分认知浸出的重要性，同时锻炼和提高了专业理论知识与 实践相结合的能力、独立思考能力、分析问题和解决问题的能力，另外也对国内外湿法炼 锌技术有了比较全面了解和认识，对今后从事冶金方面的工作打下了坚实的基础，具有

48、重 大的现实意义。 1.3.2 本设计研究的主要内容本设计研究的主要内容 1) 工艺流程的选择及主要技术经济指标、条件、厂址的选择与论证； 江西理工大学 2011 届专科生毕业设计（论文） 3 2) 经济核算及“三废”治理的论证； 3) 冶金计算及主要设备选型的计算。 江西理工大学 2011 届专科生毕业设计（论文） 4 第二章 工艺流程的选择与论证 2.1 火法炼锌方法的评述 火法炼锌厂的焙烧纯粹是氧化焙烧。在焙烧时力求尽可能地除去焙烧矿中 的全部硫，同时也希望尽可能地挥发掉砷和锑。在有些工厂还力求除去铅和镉。 这样既得到铅镉多的烟尘作为炼镉的原料，又可使焙烧矿在还原蒸馏时得到高 质量的锌锭

49、。在焙烧时还要获得浓度足够大的 so2烟气，以满足生产硫酸的需 要。 火法炼锌的各种方法，虽然采用的冶炼设备和加热方式各有不同，但其基 本原理总是将氧化锌在高温下用碳质还原剂还原，并利用锌沸点低的特点，使 锌蒸气挥发，然后冷凝为液体锌。到目前为止，平罐炼锌虽采用得最早，但因 它的缺点太多，因此几乎被淘汰；竖罐炼锌虽有其优点，但因消耗优质冶金焦 和环境污染难以克服，竞争力也不强；鼓风炉炼锌自 20 世纪 50 年代在工业上 采用以来得到了一定的发展，它具有能处理铅锌混合矿和含锌氧化物料直接生 产铅锌的特点，但竞争力远不如湿法炼锌；电炉炼锌多在电力充足的地区应用。 2.2 湿法炼锌方法的评述 湿法

50、炼锌是在第一次世界大战期间发展起来的炼锌方法，它的本质是用稀 硫酸（即废电解液）浸出焙烧矿中的锌，从而与不溶的脉石等成分分离，硫酸 锌溶液经净化后再以电极法把锌提取出来。湿法炼锌厂的焙烧实际上也是氧化 焙烧。但在焙砂中除了得到氧化锌外，还要保留少量的硫酸锌，以补偿电解和 浸出循环系统中硫酸的损失。另外，在焙烧时还要尽可能地减少铁酸锌的生成， 因为铁酸锌不溶于稀硫酸溶液。而其余的如脱硫、除砷锑和得到高浓度的 so2 烟气等均与火法炼锌的焙烧具有同样的目的。 传统的湿法炼锌主要由焙烧、烟气制酸、浸出、净液、电积、熔铸等工序 组成。针对浸出渣火法处理 能耗高、过程复杂、劳动条件差、耐火材料消耗高 等

51、弊病，冶金工作者相继研究成功了热酸浸出黄钾铁钒法、热酸浸出针铁矿法、 热酸浸出赤铁矿法处理新工艺，解决了湿法炼锌长期以来的关键问题既强化了 浸出过程，又简化了渣处理过程，使锌回收率大幅度提高，促进了湿法炼锌的 高速发展。进入 90 年代后，研究成功了硫化锌精矿和高硅氧化锌矿石直接酸浸 出法。同时为了降低锌精矿氧压酸对浸出温度、压力的要求，进行了催化试验， 取得了可喜的成果。为了使湿法炼锌的工艺过程进一步简化，又进行了硫化矿 直接电积的试验研究，此试验的成功将从根本上改变目前的湿法炼锌工艺，使 其有更广阔的发展前景。 锌精矿湿法冶炼过程中将锌从固态物料转换为可溶态主要有两种方法：一 江西理工大学

52、 2011 届专科生毕业设计（论文） 5 种是先将锌精矿焙烧，然后浸出焙砂，另一种是直接浸出锌精矿。锌精矿焙烧 过程中产生的二氧化硫，必须经过处理转化为硫酸。而直接浸出锌精矿过程中 通常硫是以元素硫的形式收集。故形成湿法炼锌的三大主要工艺是：硫化锌精 矿焙烧一浸出；硫化锌精矿直接浸出工艺；氧化锌矿和氧化锌烟尘直接酸浸出。 2.2.1 浸出渣的火法处理 我国湿法炼锌中，现行的锌浸出渣(锌焙烧矿经中浸低浸或两段中浸而得)处 理工艺主要有两种：一种是火法，即回转窑挥发法(又称威尔兹法)；另一种是 湿法，即热酸浸出法，并根据热酸浸出液除铁方法的不同，又有黄钾铁矾法、 针铁矿法和赤铁矿法等。目前对浸出渣

53、的处理还有：旋涡炉熔炼法、机械活化 浸出法和竖罐炼锌残渣为燃料采用 ausmelt 了技术处理锌浸出渣的工艺等。将 各种方法进行比较对现实生产和技改选用均有积极意义。 锌浸出渣回转窑挥发法 回转窑挥发法曾是我国湿法炼锌渣处理使用的典型流程，该法是将干燥的 锌浸出渣(含 h20：1218)配以 4555的焦粉加人回转窑中，1100 1300高温下实现渣 zn 还原挥发，然后以 zno 粉回收，同时在烟尘中可回收 pb、cd 、in 、ge、ga 等有价金属。该法 zn 挥发率可达 9095，浸出 渣中 f e 和 sio2，杂质约 90以上进入窑渣，稀散金属部份富集于 zno 中利于 回收，窑渣

54、无害，易于弃置并可加以利用，但其渣处理工艺流程较长，设备维 修量大，投资高；工作环境较差；需要大量燃煤或冶金焦；而且 zno 粉进入浸 出流程前需考虑脱出氟氯；窑烟气含 so2也需净化处理。 2.2.2 浸出渣的湿法处理 热酸浸出法 锌浸出渣热酸浸出黄钾铁矾法我国的热酸浸出法 1985 年首先在柳州市有色 冶炼总厂投入工业应用，进入 9 0 年代发展较快，已在许多地方建厂生产。热 酸浸出黄钾铁矾法是基于锌浸出渣中铁酸锌和残留的硫化锌等在高温(9095) 高酸(终酸40gl)条件下溶解，得到硫酸锌溶液经沉矾除 fe 后返回原浸出流 程。由于沉矾后溶液可保留含 fe 在 11.5 gl，从而使中浸

55、过程自然获得了 水解除杂质所需铁量。该法焙烧矿中锌总浸出率可达 98以上，渣处理工艺流 程短，投资少，能耗低，生产环境较好。但渣处理段溶液体积大且溶液中 fe 和 sio2， 含量高，不利于稀散金属回收；弃渣含硫酸及重金属离子，需建大 容量防渗漏渣库堆存，易造成环境二次污染。 低污染黄钾铁矾法 为了进一步改进黄钾铁矾法工艺，降低铁矾渣中的 zn ，pb ，ag ，au ，cd 和 cu 的损失，20 世纪 90 年代澳大利亚电锌有限公司首先研究成功了低 江西理工大学 2011 届专科生毕业设计（论文） 6 污染黄钾铁矾法，该法其基本原理是在铁矾沉淀前调整溶液的成分，使沉矾过 程中不需加中和剂就

56、能达到满意的除铁效果。以减少有价金属在矾渣中的损失 并改善矾渣对环境的污染故称为低污染黄钾铁矾法。(这可通过低温预中和或用 中性浸出液作稀释剂，或者两者结合使用得以实现。)长沙矿冶研究院马荣骏等 在 20 世纪 8 0 年代开展了低污染铁矾法炼锌工艺的研究工作，取得了良好的结 果，可使高酸浸液的铁含量由 27gl 左右降到 l l 以下，并得到了几乎不被浸 出残渣污染的纯铁矾渣，实现了无中和剂沉矾过程且沉淀渣含铁较高，含有价 金属较少；但需将沉铁液稀释，增加沉铁液的处理量，使生产率降低。 针铁矿法 19651969 年比利时老山公司( vieille mon - tange)研究成功针铁矿法，

57、简 称 v .m.法。该法先将硫酸锌溶液中的 fe3+采用 zns 精矿还原为 fe2+，再用空 气缓慢氧化为 fe3+，以针铁矿形式沉淀。针铁矿法 1971 年率先在比利时老山 公司巴伦( balen )厂投产。随着 vm针铁矿法的深入研究，相继还采用了 znso3，s o2，pbs 等作为还原剂进行了大量的研究工作，并取得了较好的试验 结果。20 世纪 70 年代澳大利亚电锌公司( electrolytic zinc)研究一种新的针铁 矿法，简称 ez法。 是将高 fe3+溶液均匀缓慢地加入至不含 fe 的溶液中， 要求沉 fe 溶液含 fe3+浓度1gl ，使 fe3+以针铁矿沉淀，又称

58、为稀释法。国 内 1973 年中南矿冶学院、水口矿务局、南宁冶金研究所等单位开始进行针铁矿 法试验研究，获得了较好的试验结果。该法于 1995 年在水口山矿务局第四冶炼 厂投入工业生产，生产规模为 2x10ta 电锌。vm针铁矿的特点：热酸浸 出液经中和还原后，先沉 in 后沉 fe，对回收稀散金属有利 ；不需消耗碱试剂： feooh (针铁矿)为晶体，易于沉清过滤；fe、as、sb、f 除去效果好。缺点： vm法需要增加一道还原工艺。 赤铁矿法 19681970 年赤铁矿法由日本同和矿业公司发明，1972 年在日赤饭岛冶炼 厂投人生产。该法基于在高温(200)、高压(1820 kgcm)条件

59、下，fe3+以赤 铁矿(fe2o3)形式沉淀。80 年代日本帮助西德建成了 dalten(达梯尔)世界上第二 个赤铁矿法炼锌厂。特点：原料的综合利用好，可回收 pb，cu，cd 等几种有 色金属，且 fe2o3经焙烧脱硫后可作炼铁原料；清除了还原渣，so2转为 h2so4，不产生硫渣。缺点：需要昂贵的用钛材制造的耐高温、高压设备，投 资费用高。 2.3 工艺流程的选择与论证 2.3.1 锌精矿的焙烧 火法炼锌和湿法炼锌的第一阶段都要有焙烧作业，但是他们之间既有共同 之处，也有不同之点。 江西理工大学 2011 届专科生毕业设计（论文） 7 火法炼锌厂的焙烧纯粹是氧化焙烧。在焙烧时力求尽可能地除

60、去焙烧矿中 的全部硫，同时也希望尽可能地挥发掉砷和锑。在有些工厂还力求除去铅和镉。 这样既得到铅镉多的烟尘作为炼镉的原料，又可使焙烧矿在还原蒸馏时得到高 质量的锌锭。在焙烧时还要获得浓度足够大的 so2烟气，以满足生产硫酸的需 要。 湿法炼锌厂的焙烧实际上也是氧化焙烧。但在焙砂中除了得到氧化锌外， 还要保留少量的硫酸锌，以补偿电解和浸出循环系统中硫酸的损失。另外，在 焙烧时还要尽可能地减少铁酸锌的生成，因为铁酸锌不溶于稀硫酸溶液。而其 余的如脱硫、除砷锑和得到高浓度的 so2烟气等均与火法炼锌的焙烧具有同样 的目的。 2.3.2 焙烧矿的浸出 工业上以某种溶剂将固体物料中的一种或几种有价成分溶