年产7万吨锌锭的湿法炼锌浸出车间的设计讲解

1、江西理工大学 冶金与化学工程学院志存高远 责任为先第三章 锌电积工艺过程及设备计算3.1 概述工业上从硫酸锌水溶液中电解沉积锌有三种工艺： 即低酸低电流密度法 （标准 法）；中酸中电流密度法 （ 中间法）和高酸高电流密度法。目前我国多采用中酸中 电流密度法的下限， 低酸低电流密度法上限的电解法。 表 3-1 为三种方法的比较。表 3-1 锌电积三种工艺的比较工艺方法电解液含H 2SO4（克 / 升）电流密度（安/米 2）优缺点酸低电流密度法（标准法）110-130300-500耗电少，生产能力小，基建投资大中酸中电流密度法 （ 中 间法）130-160500-300生产操作比前者简单，生产能力

2、比前者大但比后者小基建投资小高酸高电流密度法220-300800 1000 甚至大于1000生产能力大；耗电多； 电解槽结构复杂。3.2 设计任务设计生产能力为 7 万吨锌锭的电解设备3.3 原始资料3.3.1 设进入电解槽的电解液成份如表 3-2 所示：表 3-2 进入电解槽的电解液成份（克 / 升）组成ZnFeCdCuCOMn（克 /升）1200.0450.0050.00040.0054.7203.3.2 电解后电解废液成份如表 3-3 所示表 3-3 电 解 废 液 成 份 （克 / 升）组成ZnFeCdCuCOMn（克 /升）460.0280.0030.00020.0053.2173.

3、3.3 一些技术条件及技术经济指标- 1 - 江西理工大学 冶金与化学工程学院志存高远 责任为先用于制造锌粉之锌锭占年产锌锭量的百分比， =0.028；年工作日为 330 日阴极锌熔铸直收率 1 = 97%阴极电流密度 D阴 = 520 安培槽电压 V槽 = 3.20 伏电流效率 i = 98%阴极规格长×宽×厚 = 1000 ×666×4（毫米）3.4 工艺过程及设备计算物料平衡及电解槽计算 阴极锌成份的计算 在电积过程中，一部分铜、铁、镉与锌一齐在阴极上沉积，一升电解液得到 的阴极锌含金属量如表 3-4 所示。表 3-4 一升电解液沉积的金属量（克）

4、组成ZnFeCdCu共计（克）64.000.0050.0020.000264.0072铅-银阳极在电解过程中被腐蚀，使一部分铅进入到阴极锌中。设阴极锌含铅 0.006%则进入到阴极锌中铅的量为：64.0072 0.006 0.0038 克100那么阴极锌的成份如表 3-5 所示。表 3-5 阴 极 锌 成 份组成ZnPbFeCdCu共计重量（克）64.000.00380.00500.00200.0002064.0110%99.9830.0060.00780.0030.0003100所需电解槽数量的计算（1）每日应产出的阴极锌量的计算。1=Q(1 ) 吨 m江西理工大学冶金与化学工程学院志存高远

5、责任为先式中： QQ m -每日应产出阴极锌的数量，吨； 设计生产能力，吨锌锭 / 年； 用于制造锌粉之锌锭占年产锌锭量的百分比， %； 年工作日，日； 阴极锌熔铸直收率， %。70000（1 0.028） 225 吨 / 日330 0.972）阴极有效总面积及片数的计算阴极有效总面积的计算。D 1.2195 24×106 米 2式中： F阴极有效总面积，米Q 每日产出的阴极锌量，吨；D 阴极电流密度，安培 / 米 ； 电流效率， %；1.2195 锌的电化当量，克 / 安培；24 电解析出时间，小时F=520 1.2129255 24 0.98 ×106=15086米2阴

6、极边上装有塑料绝缘条， 没边各占区阴极板宽 7 毫米，阴极浸没于电解液 的深度为 0.87 米，则每片阴极的有效面积（按两面计）为：阴 =0.87 ×(0.666-0.007 ×2)×2=1.13 米故共需阴极片数 n=Ff =115.01836 13350片设一个电解槽装阴极片 32 块，则共需电解槽数为： 13350 417个32 每个电解槽的阴极总面积为：1.13 × 32=36.16 米 2取备用电解槽 24个，则一共有电解槽 560 个。这就可把电解槽分为两个系 列。每个系列有 280个电解槽，在每个系列中可按 35 个电解槽组成一组，共八 组

7、为一系列。3.4.3 电解槽内部尺寸大小的计算江西理工大学 冶金与化学工程学院志存高远责任为先电解槽内部宽度的计算。设阴极边缘到槽壁距离为 95 毫米，则电解槽内宽为：B=666+2×95=856860 毫米电解槽内部长度计算。设每片阴极厚度为 5 毫米，每片阳极厚度为 10 毫米，阴阳极间距离为 34 毫米，电极到两端壁距离为 125 毫米，每个电解槽有阴极片 32片，阳极片 33 片。则电解槽内部长度为：L=32×5+33×10+32× 2× 34+125×2=2916毫米电解槽内部高度的计算。设槽内液面至槽面的距离为 100 毫

8、米；槽内阴极浸入电解液的深度为 880 毫米；阴极下部端缘距槽低 500 毫米。则电解槽的内高位：H=100+880+500=1480 毫米 故电解槽的内部尺寸为：长×宽×高 = 2916 ×860× 1480 （毫米） 电解槽容积（不设槽内冷却器）为：V槽= L×B×H = 2.916 ×0.86 × 1.48 = 3.711 米 2电解槽体的材料有木质及钢筋混凝土两种。目前多采用钢筋混凝土电解槽。 电解槽内衬耐腐蚀的材料有：铅皮、聚氯乙烯、环氧玻璃钢、辉绿岩等。3.4.4 通过电解槽电流强度的计算 一个电解槽的

9、阴极总面积为 36.16 米 2故 电流强度 I=36.16× 520 = 18803 安培设富余 5.4% 则 I=18808 ×1.054 = 19818.362 安培3.4.5 整流设备选择 整流设备总功率按下式计算。Q E 1000W24 0.98 1.2195式中：W 整流设备总功率，千瓦；Q 每天应产出的阴极锌总量，吨；E 槽电压，伏，取 E=3.25 伏则 W 225 3.2 1000 25102 千瓦24 0.98 1.2195系列中的电压降为总电压降的 1-2.5%，取 1.5%，则总电压降为：280×3.20 ×（ 1+0.015 ）

10、=909.44 伏选用 GHS-10000/0-800 硅整流器。单台功率 8000千瓦。故需整流器台数为：江西理工大学 冶金与化学工程学院志存高远责任为先整流器1.258 。303.7 1.510000.456公斤故共析出：剩余：19.437+4.804+0.456=24.697 公斤 382.05 - 24.697 = 357.35 公斤。25102 3.14台 取 4 台8000每系列由 2 台硅整流器供电，总电流为： 10000×2 = 20000 安培 设备功率与电解槽数量要求相适应。3.4.6 进入电解槽电解液数量的计算供给一个电解槽的电解液数量可按如下计算。I q NP

11、p式中：Q 进入一个电解槽的中性电解液数量，升 / 小时；I 通过电解槽的电流强度，克 / 安培；q 锌的电化当量， 1.2195 ，克/ 安培 电流效率， %N 电解槽数目，个P 中性电解液含锌量，克 / 升；p 废电解液含锌量，克 / 升。18803 1.2195 0.98 1故 Q303.7 升 / 小时120 46 一个电解槽每天需中性电解液数量为：303.7 ×24=7289升/ 天全部电解槽每天共需中性电解液数量为：7289× 417=3040米 33.4.7 废电解液数量的计算一小时供中性电解液 303.7 升，含锌 120克/ 升，此时电解液比重为 因此中性

12、电解液重量为：303.7 64303.7 64 19.437 公斤1000在阳极上析出氧量为：19.437 1619.437 16 4.804 公斤65.4电极反应为：（直流电）ZnSO4 + H2O Zn + H2SO4 + 1/2O2析出的锰的量为：江西理工大学 冶金与化学工程学院志存高远责任为先电解时有一部分电解液被蒸发而损失。设每平方米电解液表面每小时蒸发 损失一公斤电解液。电解液表面积为：S槽 S极 =2.5080.328 =2.18米 2 则蒸发损失为： 2.18×1=2.18 公斤。由于电解液飞溅液要损失一部分电解液，设为 0.3% ，则飞溅损失为：303.7 

13、5; 0.003=0.911 公斤损失电解液量一共为： 2.18 + 0.911 = 3.09公斤故 从一个电解槽每小时流出的废电解液量为：357.353.07 = 354.28 公斤 / 小时设此时电解液的比重为 1.18 ，则废电解液的体积为： 354.28354.28 300.24 升/ 小时1.183.4.8 进入阳极泥中各成分的计算 设阳极消耗的铅量诶： 每吨阴极锌为 1.5 公斤。 则析出 20.173 公斤锌， 消耗铅量为：1000进入阴极锌中的铅量为：20.173 0.006 0.00012 公斤1000进入阳极泥中的铅量为：0.03030.00012 = 0.03018 公斤

14、0.03018 239换算成 PbO 2 = 0.0348 公斤207（其中 Pb = 0.03018 公斤， O2= 0.0462 公斤） 一个电解槽沉淀的锰量为 0.456 公斤换算成 MnO 2 = 0.456 87 0.721 公斤55公斤（其中 Mn = 0.456 公斤， O2=0.265 公斤 ） 故进入阳极泥的总量为：0.03487 + 0.721 = 0.7558（其中 O 2 = 0.2998 公斤）3.4.9 进入大气中的氧量4.804 0.00465 0.265 = 4.5344 公斤江西理工大学 冶金与化学工程学院志存高远 责任为先3.4.10 编制一个电解槽的物料平

15、衡根据以上计算结果，编制一个电解槽的物料平衡，如表 3-6 所示。表 3-6 一个电解槽的物料平衡加入产出序号项目公斤%序号项目公斤%1中性液382.0599.991阴极锌19.4375.092从阳极进入的铅0.030180.012阳极泥0.75580.1983废电解液354.2892.724进入大气中 的氧4.53441.195损失3.070.86误差-0.00292共计382.08018共计382.080121003.5 电解槽热平衡计算通常以单个电解槽为基础进行计算， 然后计算出全车间或一个系列电解槽在 电解过程中总的剩余热量。电解槽热平衡按下面式子计算。Q 电流 + Q 新 = Q 废

16、 Q 蒸 Q 溅 辐传余式中： Q 电流 电流通过产生的热量，千卡 / 小时；Q 新 新液带入热量，千卡 / 小时；Q 废 电解废液带走的热量，千卡 / 小时；Q 蒸 电解液表面蒸发损失的热量，千卡 / 小时；Q 溅 电解液喷溅损失的热量，千卡 / 小时；辐传 辐射、对流和传导损失的热量，千卡 /小时；余 剩余的热量，千卡 /小时。3.5.1 热收入（1）电流通过电解液产生的热量Q 电流 =0.239IEt×10-3 千卡 /时式中： I 通过电解槽的电流， 18803 安培；E 为电解液、极板、阳极泥及浓差极化的电压降。 在一般情况下，江西理工大学 冶金与化学工程学院志存高远责任为

17、先占槽电压的 20%。即 E=3.20×0.2 =0.64伏 t 通电时间，秒， 3600 秒；故 Q 电流 =0.239×18803×0.64×3600×10-3 =10354 千卡/时。 （2）新液带入热量Q新 = m1 c1 t1 千卡/时式中： m1 单位时间进入电解槽的新液重量，公斤 /小时c1 新液比热，千卡 /公斤·；t1 加入新液的温度， 。从冶金计算得知，进入电解槽的新液量为： 382.05 公斤/时。电解液配液采 用大循环方式进行， 新液：废液 =1:5 ，要求混合后进入电解槽新液温度为 35， 此时电解液的比热为

18、： 0.78 千卡/公斤·。Q 新=382.05×0.78×35=10430 千卡/时 Q收= 10430+10354=20784千卡/时。3.5.2 热支出（1）废电解液带走的热废电解液为 354.28 公斤/小时，设废电解液温度为 40，此时电解液的比 热为 0.8 千卡/公斤·，则Q 废=354.28×40× 0.8=11337千卡 /时 （2）电解液表面蒸发损失的热Q 蒸 = S 液表面 ×W×q 汽式中： S液表面 电解槽中电解液有效表面积，米 2；已求出 S 液表面=2.18米 2；W 电解液表面蒸发损

19、失的水量，公斤 /米 2·时。根据铜电解液中水的蒸发量与温度的关系可确定 40时电解液单位表面蒸发的 水量 W= 1.公斤 /米 2·时；q 汽 40时水的汽化潜热为 578千卡/ 公斤。故 Q 蒸 = 2.18 ×1.0×578 = 1260.04 千卡/ 时。（ 3）电解液飞溅损失的热量为： 0.911 公斤故 Q 溅 0.911 ×40×0.8 =29.2 千卡/ 小时。（4） 辐射、对流和传导损失的热11Q 辐+传= 1（Q蒸+ Q溅）= 1 （1260.04+29.2 ）=143.2千卡/时 99Q 支=11336+1260

20、.04+29.152+143.2=12768.43.5.3 剩余热Q 剩=21108-12768.4=8339.6 千卡/时江西理工大学 冶金与化学工程学院 志存高远 责任为先 根基计算结果，编制热平衡表如表 3-7 所示。表 3 7 锌 电 解 槽 热 平 衡热收入热 支 出序号名称千卡%序号名称千卡%1电流产生热10515.850.341废液带走热1133654.742新液带入热1043049.662电解液蒸发损失热1260.045.83电解液飞溅损失热29.1520.144辐射、对流、传 导损失热143.20.665剩余热8339.638.65共计20945.8100共计20945.81

21、00计算可知：锌电解槽中热量大大过剩。因此电解液必须冷却。 锌电解液冷却方法有以下几种：（ 1）槽内冷却； （2）真空蒸发冷却； （3）冷却塔冷却。表 3-8 为各种冷却方法的适用条件及优缺点。 冷却方式的的选择，需根据工厂的生产规模、电流强度、循环方式、温度要 求、气候条件和供水条件等因素， 经多方案比较确定， 可选择其中的一种或两种 方式相结合的方案。我国株洲冶炼厂原来才用真空蒸发冷冻机冷却电解液， 实践表明，每年耗费 蒸汽 13 万吨，电力 320万度和循环冷却水 2584万立方米。据报道，该厂 1980 年起试建一台 50 平方米空气冷却塔，取得了满意的经济效益。现在已改用空气 冷却塔

22、来冷却电解液，改造后，每年节约标准煤 18000 吨，节约经营管理费 220 万元。经济效益显著。可见，方案的选择是至关重要的。表 3-8 锌电解液各种冷却方式比较冷却方式槽内冷却真空蒸发冷却冷却塔冷却适用条件生产规模小，电流强 度小，一般为小循环， 供水充足，水温低（一 般为地下水） 。生产规模大， 电流强度大， 大 循环， 建厂地区气温高， 湿度 大。生产规模大， 电流强 度大，大循环， 建厂 地区气温低，湿度 小，供水困难， 水价 高。优点设备制造简单，容易 上马；不需单独管理；不受地区气候条件限制， 能保 证电解液达到较低温度； 电解设备制造比较简单； 投资少；不消耗水和- 9 -江西

23、理工大学 冶金与化学工程学院志存高远 责任为先无动力消耗。槽利用系数大； 由于蒸发时带 走水份， 克增加洗渣水量， 降 低渣中水溶锌；提高锌直收 率，降低酸耗。便于自动控制。蒸汽； 经营费低； 可 蒸发部分水份。缺点间接热交换，水消耗 量大；受地区气象条 件限制；电解槽利用 系数小；消耗有色金 属。设备制造复杂； 蒸汽和水消耗 量大； 投资大能耗高； 经营费 用高；需经常清理结垢物。受地区气温和湿度 限制较严重， 当电解 液温度接近或超过 空气湿球温度， 不能 采用。- 10 -江西理工大学 冶金与化学工程学院志存高远责任为先第四章 电解经济技术指标4.1 主要设备选择4.1.1 电解槽（1）

24、结构形式和内衬防腐材料的选择 电解槽一般为钢筋混凝土结构的长方形槽体，其出液端设有溢流堰和溢流 咀。当采用铅或塑料时，底部应留检漏孔。电解槽通常为预制。槽与槽间应留 20-40 毫米绝缘缝，槽壁与楼板间留有 80-120 毫米绝缘缝，电解槽低于支撑梁 之间应置有绝缘瓷瓶或瓷砖。电解槽的内衬防腐材料， 通常的有铅板、 塑料和环氧玻璃钢等； 近年来有的 厂试用无内衬辉绿岩钢筋混凝土电解槽。电解槽内衬防腐材料及使用情况见表 41。表 5 1 锌电解槽内衬防腐材料及使用情况内衬防腐材料铅板聚氯乙烯环氧玻璃钢辉绿岩内衬沥青麻布或沥 青毛毡或沥青 马蹄脂隔离 层，衬 35 毫 米铅皮隔离层同左，内 衬 3

25、-5 毫米软聚 氯乙烯板，侧壁 或底部应加设软 或硬聚氯乙烯保 护板一底四布二面。 一纯 环氧树脂为最好， 也 可掺入少量煤焦油 或呋喃树脂， 侧壁和 底部加设塑料保护 板施工质量好，不需 内衬，新槽发现渗 漏时可加衬 1-2 层 环氧玻璃布或呋 喃树脂胶泥抹面外部防腐端壁：沥青马 蹄脂 5-10 毫米 侧壁：沥青马 蹄脂 2-4 毫米端壁： 3 毫米聚 氯乙烯软板端壁：一底二布一面 侧壁：二低二面无防腐层8造价（元 / 米 8）800-1100400-500400-500200-300寿命（年）约55-8约5适量好 5 年以上， 质量差 2-3 年- 11 -江西理工大学 冶金与化学工程学院

26、志存高远 责任为先优缺点施工简便，易 发生铅板砂眼 穿孔，检漏困 难，消耗大量 有色金属，有 微量铅溶解， 影响阴极锌质 量，但修补容 易施工简便，防腐 性能好，修补容 易，使用时间长 后易老化变形， 无保护板侧壁被 极板碰破施工较复杂， 不能从 外部检漏， 使用时间 长后有龟裂现象， 环 氧树脂供应困难， 耐 腐蚀性能好， 修补容 易，无保护板衬里，易被极板碰破槽体施工困难，抗 渗性尚未解决，干 湿变化易龟裂，目 前处于试用阶段经比较决定我厂电解槽内衬防腐材料选用聚氯乙烯（2）阴极、阳极的选择阴极：阴极由极板、 导电棒、 导电片和绝缘条组成。 极板规格根据生产规模和材料 供应情况而定，我厂阴

27、极为高 1000毫米，宽 666 毫米，厚 4 毫米的铝板。导电 棒用铝浇铸而成， 吊环采用与导电棒一次浇铸成的铝吊环， 以便于废旧极板的回 收，板棒间可全部焊接或铸焊结合。 导电片用铜铝对焊导电片、 铝板端与导电棒 直接焊接， 以减少其接触电压降。 绝缘条使用粘接聚乙烯条， 粘接质量好可以与 阴极同寿命。阴极的数量除装槽外，应有一定的备用量，约为装槽数量的 15%-20%。阳极： 阳极由铅银合金板、导电棒和绝缘器组成。铅银合金板有压延和铸造两种： 压延板强度大，寿命长；铸造板制造方便，重量轻，但寿命较短。我厂选用压延 板。板面可制成格网式，格网式虽强度差，易弯曲，但增大了阳极面积，降低了 阳

28、极电流密度， 重量轻。 板面尺寸比阴极小些， 沉没于电解液中的各边比阴极小 20 毫米，为高 980毫米，宽 620毫米，厚 6 毫米。导电棒为断面 1214×40 46毫米的紫铜板，先经镀锡，再外包铸 2-3 毫米厚的铅。铸造阳极可同时浇铸， 压延阳极时先铸好棒后焊接。 用橡胶绝缘器。 阳极的备用数量为装槽数的 5-10%。4.1.2 新液貯槽和电解废液貯槽为稳定生产，需貯存一定量的新液和电解废液，通常两者貯量相同，我厂按 每天溶液消耗量的 40-60%或 8-16 小时貯备。貯槽槽体为钢筋混凝土捣制或钢板焊接。电解废液貯槽为钢筋混凝土捣制内衬采用环氧玻璃钢。 新液貯槽采用钢板槽不

29、需内衬。 表 5-2 为我厂锌电解车间溶- 12 -江西理工大学 冶金与化学工程学院志存高远 责任为先 液貯槽设计使用情况 。4.1.3 溶液输送泵 锌电解车间的溶液有新液和电解废液。 新液无腐蚀性， 可选用普通材料的清 水离心泵。电解废液含硫酸约 10%，应选用耐腐蚀离心泵。备用率取 30-40%。4.1.4 桥式起重机 由于电解出装槽作业频繁，我厂属中型厂应选用带操纵室的重级工作制（JC=40%）双梁式起重机。为安全着想起重机的绝缘设施，采用大车、小车和吊 钩三道绝缘。起重量 一吊装最大重量物件为准，我厂为中型车间应选用 3 吨。跨度 按车间配置而定， 中型车间厂房跨度 12米，起重机跨度

30、可选 10.5 米。起重高度 结合厂房高度而定应为 12 米。 起重机台数为每两列电解槽安装 1 台。表 4-2 我厂锌电解槽及阴极、阳极规格项目单位所设计厂、系列系列电解槽：槽数个504252长毫米28182818宽毫米860860深毫米14701470防腐材料软聚氯乙烯软聚氯乙烯装槽最大极板数： 阴极阳极片/槽32323333- 13 -江西理工大学 冶金与化学工程学院志存高远 责任为先阴极：长毫米10001000宽毫 米毫 米666666厚米 2/ 片44有效面积公斤 / 片1.13-1.161.13-1.16重量10.2-10.510.2-10.5绝缘材料聚乙烯聚乙烯阳极：长毫米975

31、975宽毫米620620厚毫米66重量公斤 / 片46（铸造网格板）46（铸造网格板）绝缘材料聚乙烯聚乙烯4.2 辅助设备（ 一 ） 掏槽装置及阳极泥处置1. 工艺流程 电解槽中阳极泥的清理，采用机械处理。目前多采用真空抽取法。2. 设备选择和配置要求（1）真空设备 可选用 SZ-3或 SZ-4型水环式真空泵 1台。其技术参数： 抽气量 6080 公斤/ 时；吸气压力 200250 毫米汞柱；排出压力 780800 毫米汞柱，当工作蒸汽压力为 3、 4、5、6 公斤/ 厘米 2时，相应的蒸汽消耗 量为 900、600、450、350公斤/ 时。（2）真空泵可低位安装。真空泵与受液器之间设置气水

32、分离器。（3）受液器 容积为 12米 2不锈钢制作，其直径与高度比为 1：23。 安装标高应在 67 米以上，以便阳极泥浆连续放出。（ 4）液封槽 槽体用钢筋混凝土制作，内衬环氧玻璃钢制作。槽容积约 12 米 。安装时应保持与受液器净高差大于 67 米。4.3. 技术操作条件及质量要求1） 熔铅锅- 14 -江西理工大学 冶金与化学工程学院 志存高远 责任为先温度控制 : 加氯化铵时 大于 700。C；加银粉时 820850。C；浇注时 680 700。C。铅液成分： Pd 99%，Ag 1%。为防止银粉熔化和分布不均匀，可以先在小坩埚中将铅液（ 8001000）和 银锭（或银粉）配制成含银较

33、高的铅银合金（含银约为 30%），然后再熔铅锅 中加电铅熔化成含铅 99%、银 1%的铅液进行浇铸。也有时是在铅水温度 800。 C以上时直接加入银粉，搅拌均匀后进行浇铸。2 ）铸板和铸棒 要求外观平整，无飞边毛刺，铸板无空洞，尺寸符合要求。导电棒的铜 棒先经镀锡，再包铸 3 毫米厚铅。3 ）压延和剪板（压延阳极）坯锭外形尺寸为 450×370×40 毫米，厚度均匀，表面不现蓝色，不夹渣。锟压要求：最终厚度 6 毫米，无残缺和裂纹。 剪板要求：尺寸误差小于 5 毫米。4 ）铜棒酸洗镀锡洗液配比：硝酸 : 水=1： 3 4。酸洗质量要求：铜棒显露金属光泽。镀锡：温度 3004

34、00。C，浸泡时间 1020 分。4.4. 阳极使用设备以下表为年产 7 万吨电锌厂阳极（浇铸）制造所用设备。阳极（浇铸）制造所用设备名称规格或性能单位数量熔铅锅直径 1200 毫米个1阳极模铸钢加工，对开 2 片 模尺寸 :1127 ×720×6 毫米台1剪板机刀片长 1000 毫米台1酸洗槽1300×600×420 毫米，铝板焊个1- 15 -江西理工大学 冶金与化学工程学院志存高远 责任为先镀锡锅内部尺寸 :1040 × 380× 145 毫米 钢板焊接，电阻丝加温个1煤气鼓JN6-3-18 型，风量 18 米 3/ 分个1风机

35、排风机4-62-11 ， N5A台1阳极棒 模铸钢加工模尺寸 :944 ×57× 18 毫米台1电动葫 芦TV-0.5 型，起重量 0.5 吨，起重高度 6 米台14.5 阴极制造一般委托外厂加工，大型工厂可自制，以一个工厂为例说明。1. 技术操作条件及质量要求（1） 熔铝反射炉 炉温控制 : 熔化 800850。C；浇铸 750 850。C。 质量要求：铝板放正， 偏角小于 1.5 。；板棒结合紧密，导电棒饱满平滑。（2）剪板冲孔剪板：长度误差 10 毫米， Q3宽度误差 5 毫米，垂直度 100： 1。 冲孔：长边 68 孔，短边 45 孔。（3）粘边 铝板加热温度：约

36、 300。C； 聚乙烯条加热温度： 100150。C（半熔状态）； 粘压时间： 15 20 分。4.6 阴极使用设备以下为年产 7 万吨电锌厂阴极制造所用设备名称规格或性能单位数量熔铝反射炉熔池容量 1.85 吨，面积 2.2 米 2台1- 16 -江西理工大学 冶金与化学工程学院志存高远 责任为先铸模尺寸： 944×46×14 毫米，共 12 块台1冲剪两剪板圆形刀片直径 150毫米；冲头方形刀片，冲程 40 毫米台1用机冲孔机孔径直径 6.5 毫米，冲程 20 毫米台1电阻炉内部尺寸： 1300×920×800毫米，装 21片，功率 32 千瓦台1粘

37、边机直径 3000 毫米，上下两层，同时粘 8 片台1乙炔发Q-3 型，发生量 3 米 3/ 时，乙炔压力 0.45 1 大气压台1生器4.7 配置说明（一）配置说明1. 车间配置（1）主厂房占地面积与生产能力的关系，下表为一些锌电解厂房占地面 积和生产能力关系。厂别占地面积（米 2）阴极锌生产能力 （吨 / 日）单位占地面积阴 极锌产量（公斤 / 日. 米 2）1669629742.62115459.751.732432.9712.34（新建车间）94037.740乌斯契卡明诺哥 尔斯克锌厂（苏）510021442- 17 -江西理工大学 冶金与化学工程学院志存高远 责任为先列宁诺哥尔斯克6

38、88522432.5锌厂（苏）（2）作业场占地面积 作业场包括阴极锌片冲洗、剥离，阴极板清刷，阴阳极准备等操作的占地面积。下表为一些工厂作业场占地面积与生产能力。 一些工厂作业场占地面积与生产能力厂别作业场占地面积阴极锌生产能力 （吨 /单位产量需作业场面积 （米 2/（米 2）日）吨. 日）121302977.2253059.78.931082.9736.4432437.78.6一般大、中型工厂的作业场可考虑取 7.2 8.9 米 2/ 吨. 日。（3） 车间配置与电路 车间配置涉及直流供电电路， 应力求节约导电板材料 和减少电路电压降。国外有一种方案由 2530 个电解槽组成一列，再由数列

39、槽组成单独分开供 电的系列。每一系列第一列的端槽阳极导电板和最后一列的端槽阴极导电板 与整流站来的导电母线连接，配置比较紧凑，厂房占地面积小，节约导电板 并减少线路电压降。每列槽上需制一台特制平台吊车，厂房跨度较大，结构 比较复杂。为克服上述困难，可采取类似此方案，由较少列数（ 26）电解 槽组成供电系列。2. 电解槽的配置 电解槽的配置与采用的出装槽设备有关。国内普遍采用电动桥式起重机， 起重量 35 吨，跨度 10.5 11 米。根据电解槽的长度，槽列之间的距离， 槽壁与槽墙之间距离的要求，采取两列槽为一单元的配置方案，并由若干单 元组成一个系列（供电回路） 。大、中型工厂每列槽数可取 2

40、550 个，小于 25 槽则不经济，大于 50 槽则作用于相邻两列之间对称两槽的电压过大，对 操作不安全，距离过长，起重机负荷增大，设备运转也不安全。槽列之间及电解槽与墙壁之间的距离： 相邻两列电解槽之间距离为 2.0 2.7 米。大、中型工厂应大于 2.5 米， 小型工厂可取 2 米。电解槽与厂房墙壁之间的距离为 1.5 2.5 米，大、中型工厂应大于 2 米， 小型工厂可取 1.5 米。电解槽安装高度：电解槽一般安装于基柱的横梁上，电解槽槽面高出楼面约 0.6 0.7 米。- 18 -江西理工大学 冶金与化学工程学院志存高远 责任为先3. 作业场位置 作业场的位置不宜设置在相邻两系列槽之间

41、，而应设置于每系列的一端。4. 厂房标高 锌电解厂房一般为两层， 主要作业在二楼进行。 二层楼面标高为 3.5 4.0 米，大、中型工厂可取 3.8 米以上。厂房高度应根据出装槽设备、作业场内空气中酸雾含量及通风要求确定。 一般大、中型厂电解槽槽面至屋架梁下弦为 812 米，小型工厂，如阴极电 流密度小，可低于此数之下限。5. 厂房跨度 厂房跨度系根据电解槽长度及有关距离确定，并需与选用起重机的跨度相 适应。当采用两列槽为一单元的配置方案时，厂房跨度可取9、10、 12、15米。6. 电解废液中间贮槽及输液泵房的配置 电解槽中排出的电解废液应集中输出。电解废液中间贮槽及输液泵房应于 电解主厂房

42、分开叉紧靠厂房，其位置可在两系列的中间。- 19 -江西理工大学 冶金与化学工程学院志存高远责任为先第五章 厂址选择与论证 厂址选择对工业企业的建设速度、建厂投资、生产发展、经济效益、环境保 护及工农关系等具有重要意义。5.1 选址原则1、节约土地是我国的基本国策；2、必须服从于当地规划和城市建设总结规划要求；3、有得于节约投资，降低造价，提高经济效益；4、要全面的规划，合理的工业布局；5、注意环境保护和生态平衡，保护名胜古迹；6、有利于生产、交通施工、方便生活；7、有良好的交通运输、水、电、燃料以及辅助材料的供应条件；5.2 选址注意问题1工业布局问题 建设一座有色冶金厂，对全国的工业布局、

43、一个区或一 个城市的合理发展、 个工业区之间的经济协调以及农业发展等起着重要作用， 应 根据工业布局“大分散、小集中、多搞小城镇”的方针，按“工农结合，城乡结 合，有利生产，方便生活”的原则，进行厂址选择和居住区规划，使之符合工业 布局总体规划及城市建设规划的要求。2原材料供应及交通运输条件有色金属冶炼是连续性的，物料吞吐量一般较大，大型冶炼厂每昼夜要处理数千吨物料， 产处数百吨至数千吨产品。 例如， 每年产量为 40 万 t 的氧化铝厂， 昼夜货运量可达 810千吨以上；铜和铅锌企业 的货运量，按每吨产品计算， 分别为 1520吨和510吨，如年产 9万吨阳极铜、 3436万吨硫酸的某冶炼厂

44、， 每年运输量为 172万吨，按每吨铜计， 运输量达 19 吨。可见运输量是非常可观的，如不及时“吞吐” 。势必影响生产，因此在选择 厂址时，必须充分考虑交通运输问题。 为了减少运输费用， 在保证良好的运输条 件下，应使厂址尽可能接近原材料基地和销售市场。 我国铜、铅、锌、锡的生产， 50%以上的产量靠近原材料基地，有的还组成了采、选、冶联合企业。3. 供水供电条件 有色冶炼厂一般是大量用水和耗电多的企业。 列入某厂在- 20 -江西理工大学 冶金与化学工程学院志存高远 责任为先 炼铜和制酸过程中， 日耗新水两 27.8 万吨，其中每吨粗铜耗水量大 400650 吨； 湿法炼锌厂每厂一吨粗铜耗

45、水量达 300400 吨；某烧结法氧化铝厂， 根据设计数 据，每吨氧化铝耗新水 25吨，耗循环水 95 吨。耗电量则随产品和方法而异，如 生产一吨电铜耗电 10001300kw·h，生产一吨电锌耗电 30006000kw·h, 生产一 吨铝锭耗电 1500020000 kw· h，建设一座年产 10 万吨铝锭的电解铝厂，需要 一座容量为 25×104kw 左右的发电站作保证。因此希望厂址附近有充分的水源 和电源。4. 环境保护和节约用地问题有色冶金生产特点之一是无一例外的产出大量造成环境污染的“三废”物质，除必须有完善的“三废”治理工程设计外，在 选择厂

46、址时，必须尽量考虑在主导风向和主要水流的下游位置，安排好“三废” 处理场地和废渣堆放场地， 要有良好的自然通风条件， 并应考虑厂址附近居民点， 城市发展规划。农牧渔业及旅游胜地，自然保护区等问题。我国是农业大国，人 口多，土地相对较少，耕地也较少。我国土地总面积约9.6 × 1012 , 人均为8.93 ×102 ，远低于世界人均量 3.2 ×104 ;耕地约 1×1012 ，人均量 约为 9.33 ×102 ，约为世界人均量的 30%。因此在选择厂址时，必须节约用 地，不占或少占耕地，不拆或少拆建筑物，尽可能选择荒山野岭或坡地建厂。5. 厂址

47、的工程地质及水文地质条件 冶炼厂的土建投资是相当大的， 厂址地 震等级不同会对建筑结构及基础工程的投资带来很大影响， 因此厂址不能选在发 震断层地区和基本烈度为 9 级以上的地震区。此外，所选厂址的地耐力应不低于 147.1196.1kpa ，地下水位最高也要低 于基础底面 0.5m，厂址最低洼处要高于历年最高洪水位 0.5m 以上；不能选在厚 度较大的级自重湿陷性黄土地区和有泥石流或滑坡等危害的山区， 厂址地下不 宜有有用矿物矿藏或已开采的矿坑和溶洞等。6. 厂址的协作条件 冶炼厂一般是机械化自动化水平较高的现代化企业， 为 保证生产顺利进行， 必须有充足的设备及备品备件供应， 要有强有力的

48、机械加工 和维修能力。 若厂址附近具备这些条件， 便可发挥专业化协作的优越性， 减少辅 助设施投资和降低生产成本。 工厂在建设过程中的施工条件诸如砖瓦、 沙石、石 灰、水泥木材等能否就地取材， 施工力量和施工场地是否具备等， 都对建设进度 起着一定的作用。 在选择厂址时， 应该充分考虑长治附近是否具备这些条件， 那 种片面强调“小而全”不重视专业化协作的做法是不恰当的，甚至是错误的。然 而，在具体确定厂址时， 并不是每项条件都能满足要求， 只能考虑一些主要因素。 例如，耗电量极大的电解铝厂， 首先就应考虑建在水电资源丰富并又足够电力供 应的地区；物料“吞吐”大的氧化铝厂，首先就要考虑建在铝土矿

49、资源丰富和交 通运输条件较好的地区等等。 在拟建一个新的有色冶炼厂往往要到工厂厂址的选择问题， 厂址的选择是有色冶- 21 -江西理工大学 冶金与化学工程学院志存高远 责任为先 炼在设计中的主要任务之一，也是工业项目可行性研究中不可缺少的主要环节。厂址选择所涉及的范围很广， 厂址选择恰当与否， 不公关系到建厂的总投资 费用，施工条件的好坏，建设周期的长短，工厂能否近期投产，而且对建设和发 展都有很大的关系， 并且对工厂及本地区其它工厂的生产， 居民的卫生条件有很 大的影响，厂址的选择是一项极为重要和复杂的工件，它是到政治，经济技术， 党的方针政策和政府法令的综合性工作，必须给予高度的重视，认真

50、对待。- 22 -江西理工大学 冶金与化学工程学院志存高远责任为先第六章 设备设计计算制图- 23 -江西理工大学 冶金与化学工程学院志存高远责任为先第七章 劳动定员配置原则：对生产岗位的定员主要是指岗位的性质和劳动数量来选定。 不同素质的劳动 人员应有不同的岗位配置，做到用其所长，避其所短，优化组合。各车间的管理 应按车间总人数 5%确定。锌电解车间工人大部分在高温、灰尘多的环境下工作， 一般采取 68 小时工作时间。本设计确定电解车间的全员劳动生产率为 350吨/ 年·人。因年产 70000t 电解锌。故车间定员人数为 70000/350 200岗位分类与定员：见表 8-1 ，8-2 ，表 8-1 车间领导机构及车间办公室机构表岗位人数备注车间主任4负责全面工作车间党委书记2负责党务，政治思想工作车间副主任4其中生产副主任二人，设备副主任二人主任工程师3负责技术工作工程师6锌