鼓风炉炼锌的冶金计算

1、江彖大竽JI A N G S U U N I V E R S I T Y课 程 设 计 报 告鼓风炉熔炼年产20万吨粗锌的冶金计算学院名称：材料学院专业班级：冶金1301学生：丁叶凯指导教师：云建2017年1月10日鼓风炉熔炼年产 20 万吨粗锌的冶金计算摘要：本文通过研究鼓风炉炼锌的工艺流程，以100吨为基准计算，得出精矿物相组成、溶剂及燃碳量、烧结块物相组成、烧结鼓风量及烟气量，从而得出鼓 风炉熔炼物料平衡表，计算出鼓风炉熔炼年产 20万吨粗锌所需的物料情况。关键词： 鼓风炉炼锌 精矿物相组成 烧结块物相组成 鼓风炉熔炼物料平衡引言鼓风炉炼锌是英国于 1 950年发展的方法 ,称为法。此法

2、与罐式蒸馏法间接加 热的方式不同， 它是将热交换和氧化锌还原过程在同一容器进行。 鼓风炉既能处 理锌、铅混合硫化矿或锌铅氧化矿， 也能处理铅锌烟尘等。 硫化锌铅精矿经烧结 焙烧成烧结矿 , 配以焦炭 , 加入鼓风炉， 鼓入预热空气， 使炭燃烧， 在高温和强还 原性气氛中进行还原熔炼。 还原所得锌蒸气从炉顶排出， 经铅雨冷凝得粗锌， 同 时从炉底排出还原熔炼所产的粗铅。一般所说的标准炉，炉身断面为17.2 m2,风口区断面为11.2 m,配有一套5.5 m铅雨冷凝器。鼓风炉的处理能力以燃烧焦炭 量表示,经强化操作，炉的日燃焦炭量已超过200吨。燃烧一吨焦炭可产锌11.2 吨以上。锌的回收率为90

3、94%,铅的回收率为9396%。中国冶炼厂采取鼓 风炉法 【1】。目录第一章鼓风炉炼锌工艺流程51.1工艺流程概述 51.2工艺流程图 5第二章原始资料52. 1精矿 62.2焦炭 62.3石灰石 6第三章精矿物相组成计算83. 1铅的形态 83.2锌的形态 83.3镉的形态 83.4铜的形态 83.5砷的形态 83.6铁的形态 83.7钙的形态 93.8镁的形态 9第四章溶剂及燃碳量计算 104. 1溶剂量计算 104.2炉渣重量 104.3燃碳量计算 10第五章烧结物料135. 1石灰石量 135.2烧结烟尘 135.3浮渣 135.4蓝粉 135.5烧结返粉 13第六章烧结块物料组成14

4、6. 1烧结块物料组成 146.2 硫 146.3 铅 156.4 硅 156.5 锌 156.6 铁 166.7 砷 166.8 铜 16第七章烧结鼓风量及烟气量计算187. 1点火助燃空气量 187. 2脱硫理论鼓风量及烟气 187.3烧结成品烟气 19第八章熔炼物料计算218. 1含砷浮渣 218.2冷凝补充铅 218.3黄渣 218.4金属损失 218.5炉渣 218.6粗锌及粗铅量 228.7焦炭量 22第九章熔炼空气量与烟气量计算239. 1 碳燃烧需氧气量 239.2氧化物还原放出氧量 249.3水还原放出氧量 24煤气量 249.5理论空气量 249.6理论炉气量组成 24第十

5、章熔炼物料平衡表26结论 27参考文献 28第一章鼓风炉炼锌工艺流程1.1工艺流程概述反应原理将热交换和氧化锌还原过程在同一容器进行，鼓风炉既能处理锌、铅混合 硫化矿或锌铅氧化矿，也能处理铅锌烟尘等。硫化锌铅精矿经烧结焙烧成烧结矿， 配以焦炭，加入鼓风炉，鼓入预热空气，使炭燃烧，在高温和强还原性气氛中进 行还原熔炼。还原所得锌蒸气从炉顶排出，经铅雨冷凝得粗锌，同时从炉底排出 还原熔炼所产的粗铅。1. 1. 2工艺参数一般所说的标准炉，炉身断面为 17.2卅，风口区断面为11.2卅，配有一 套5.5卅铅雨冷凝器。鼓风炉的处理能力以燃烧焦炭量表示，经强化操作，炉的日燃焦炭量已超过200吨。燃烧一吨

6、焦炭可产锌11.2吨以上。锌的回收率为 9094%,铅的回收率为 9396%。1. 1. 3工艺设备主要设备有炼锌鼓风炉、热风炉、和焦炭预热炉三部分组成。1. 2工艺流程图*I7*化审希电gft SUM團1密闭鼓风炉炼锌工艺第二章原始资料2. 1精矿2. 1. 1概述鼓风炉炼锌的原料既有锌精矿和铅精矿，也有高银锌精矿、高铅锌精矿、高锌铅精矿、铅锌混合精矿、挥发或烟化氧化锌以及湿法炼锌厂的中性浸出渣等。各种原料经配料后，其中的铅锌品味和应不小于50%，铅锌比值宜大于2.2。2. 1.2精矿组成设精矿成分（）如下：表1精矿成分（）成分223含量 36.1016.4029.409.604.200.6

7、00.150.55成分，/，/含量0.200.120.160.100.005 0.00450.33302. 2焦炭炼锌鼓风炉使用的焦炭，除含固定碳要高、强度要好和合适的粒度外，尚要 求低反应性，值宜在1.01.1之间，不应使用1.25的焦炭【2】。2.2. 1设焦炭工业分析（）如下:表2焦炭工业分析（）成分固定含量82.000.900.060.803.0013.242.2.2焦炭灰分组成（）如下：表3焦炭灰分组成（%）成分223组成473.611.828.42. 3石灰石早期将硬煅石灰直接加入炼锌鼓风炉， 现在仍有这样操作的工厂。多数厂已改用石灰石与精矿一起烧结，也有的厂用生石灰代替石灰石进行

8、烧结 设石灰石成分（）如下：表4石灰石成分（）成分223含量50.05.20.31.31.2第三章精矿物相组成计算以100为基准，进行相应计算。3. 1铅的形态设全部为，其中：16.40X32.06/207.2=2.54 kg:16.40+2.54=18.94 kg3. 2锌的形态设全部为，其中：36.10X32.06/65.38=17.70 kg:36.10+17.70=53.80 kg3. 3镉的形态设全部为，其中：0.12 X 32.06/112.4=0.0k , : 0.12+0.03=0.15 kg。3. 4铜的形态设全部为 2,其中：0.20X2X 32.06/63.54=0.2k

9、:0.20X55.85/63.54=0.18 kg2： 0.20+0.20+0.18=0.58 kg3. 5砷的形态设全部为，其中：0.16X32.06/74.92=0.07 kg:0.16X55.85/74.92=0.12 kg:0.16+0.07+0.12=0.35 kg3. 6硫的形态剩余的硫与铁结合成2与78,余硫为8.86 kk,余铁为9.30 kk。设2与78含量分别为，则有p 2X32.06+8X32.06=8.86Y解得=0.10，=9.45X10-3L 55.85+7X55.85 =9.302 中，：2X32.06=6.52 kg:55.85=5.59 kg2: 6.52+5

10、.95=12.47 kg78 中，：8X32.06=2.34 kg:9.30-5.59=3.71 kg78： 2.34+3.71=6.0 kg3. 7的形态以3形态存在，其中2： kg3：0.60+0.47=1.07 kg3. 8的形态以3形态存在，其中2： kg3： 0.15+0.16+0.31 kg将以上计算结果列入表1表5精矿物组成，组成2232其他合计36.1017.7053.8016.402.5418.940.120.030.1520.200.180.200.580.120.070.160.3525.596.5212.47783.712.346.0524.204.20230.550.

11、5530.600.471.0730.150.160.31其他1.531.53合计36.1016.400.120.209.6029.400.164.200.550.600.150.631.53100.00第四章溶剂及燃碳量计算国的鼓风炉炼锌溶剂只用石灰石，通常确定炉渣中的 /2比值，再计算石灰石 加入量。国外近几年来采用的/2值为0.81.2,本计算取1.0。设石灰石加入量为 kg，燃碳量为kg 。4. 1溶剂量计算配入溶剂后，炉渣主要组成如下:表6炉渣主要组成组成223精矿55.85 16 9.60XC55.850.604.200.55焦炭灰0.118X0.1324C0 13240.036X0

12、.1324 C0.47X0.1324C0.284X0.1324C分0.820.820.820.82石灰石0.0030.500.0520.013当/2为1.0时，有0 13240.13240.60+0.036X C +0.50 = 4.20+0.47X 0.820.82解得=8.036+0.1564 kg4. 2 炉渣重量8288 %，本计算取炉渣主要造渣成分+2+23之和通常占无锌炉渣量的85%。当炉渣含7%时，炉渣重量为:28.336+0.2978 kg17.772 0.1466C 0.568X0.85(1 =0.07)4. 3燃碳量计算4. 3. 1黄渣设黄渣产出量为燃碳量的1.9%，其中

13、含2.0%，1.0%，15%，50%，6%4.3. 2蓝粉设蓝粉量为燃碳量的 16，其中含 32， 36， 1.50。4.3. 3浮渣设浮渣量为燃碳量的 16，其中含 32， 40， 1.50。4.3. 4含砷浮渣设含砷浮渣量为燃碳量的 4.0，其中含 1.6， 47， 5.0。4. 3. 5 金属损失烧结：锌为精矿中量的 1.5，铅为精矿中量的 3.0。 熔炼：锌为燃碳量的 1.75，铅为燃碳量的 1.2。4.3. 6锍精矿中 /<0.03 时，不产出锍，当高于 0.03时，超出部分的铜进入锍，此时烧 结块中的残锍应适当高些。4.3. 7碳耗率它与诸多因素相关。热风温度是主要影响因素

14、; 焦炭的质量尤其是焦炭的值 是主要影响因素；空气是否脱湿也影响碳耗率。设热风温度800C，焦炭<1.1,空气不脱湿时， =0.76。4. 3. 8 粗锌中锌量粗锌中锌量 =精矿中锌量 - 炉渣中锌量 - 损失锌量 - 黄渣中锌量=36.10- 0.07( 28.336+0.2978)- 36.10X).01 &0.0175=33.57-0.03834. 3. 9 蒸发锌量蒸发锌量 =粗锌中锌量 +浮渣中锌量 +蓝粉中锌量 +含砷浮渣锌量 +熔炼损失锌量 =33.57-0.0383+0.36X0.16+0.40X0.16+0.47X0.04+0.0175=33.57+0.1196

15、4. 3. 10 燃碳量=0.936 X蒸发锌量+0.2713渣量+黄渣量+锍量) =0.760.936(33.57+0.1196)+0.2713(28.336+0.2978+0.019) =30.038+0.1539解得=35.50 kg第五章 烧结物料5. 1 石灰石量=8.036+0.1564=8.036+0.1564 X 35.50=13.59 kg5. 2 烧结烟尘烟尘产出率为精矿量1825%,本计算取20%。烟尘成分：60%, 3%, 10%烟尘重量： 29.40X0.2=5.88k： 5.88X0.60=3.53k： 5.88X0.03=0.18k： 5.88X0.10=0.59

16、k5. 3 浮渣浮渣量： 0.16X35.50k =5.68k： 5.68X0.32=1.82k： 5.68X0.32=1.82k： 5.68X0.015=0.09k： 2.27X16/65.38+(1.82-0.09X207.20/32.06)X16/207.2=0.63k5. 4 蓝粉蓝粉量： 0.16X35.50=5.68k： 5.68X0.36=2.04k： 5.68X0.32=1.82k： 5.68X0.015=0.09k： 2.04X16/65.38+(1.82-0.09X207.20/32.06)X16/207.2=0.59k5. 5 烧结返粉设加入返粉；量为kk,则有烧结原料中

17、硫量+烧结烟尘中硫量+返粉中硫量二混合料含硫X (原料量+烟尘量+返粉量)，即 29.66+0.59+0.018=0.065 (123.96+5.90+)，解得=464.02 kg。第六章 烧结块物料组成6. 1 烧结原料组成烧结原料组成如下表所示:表7烧结原料组成，kg物料2232其他合计精矿36.1016.400.209.600.160.1029.404.200.600.550.150.631.55100石灰石0.040.716.800.180.165.510.1913.59浮渣2.271.820.090.630.875.68蓝粉2.041.820.090.591.145.68合计40.4

18、120.040.209.640.160.1029.584.917.400.730.316.141.223.73124.576.2硫6. 2. 1烧结块中硫的物相组成假设如下：(1) 烧结块中硫以硫化物及硫酸盐形态存在，其比例为1: 3(2) 硫化物中硫60%与锌结合，其余结合成。(3) 硫酸盐中硫60%与钙结合成4,其余结合成4。(4) 烧结块中含硫1.0%，烧结时烧结量可按下列公式计算： 烧结量=0.5烧结原料中硫量+烧结原料中2量烧结块中硫：0.01 123.9&( 29.66/2+6.03)= 1.03 kg【3】硫化物和硫酸盐物相重量计算如下：(1):1.03X).25X).6

19、0=0.15 kg:0.1535.38/32.06=0.17 kg:0.15+0.31=0.46 kg(2):1.03X).25X).40=0.10 kg:0.1055.85/32.06=0.1 kg:0.10+0.17=0.27 kg(3) 4:1.03X).75X).60=0.46 kg:0.46X40.08+16)/32.06=0.80 kg:0.46X3X16/32.06=0.69 kg4 : 0.46+0.80+0.69=1.95 kg(4) 4:1.03-( 0.15+0.10+0.46)=0.32 kg:0.32>207.20/32.06=2.07 kg:0.32X4X16

20、/32.06 kg4: 0.32+2.07+0.64=3.03 k6. 3 铅6.3.1 烧结块中铅量烧结块中铅量 =原料中铅量 - 损失铅量 =20.04-16.04>0.03=19.55k6.3.2 氧化物中铅量设除 4 外，其余均呈氧化物。铅含量为 19.21-2.07=17.146. 3. 3 2设氧化物存在的铅1/3以2形态存在，其余呈形态存在。: 17.48/3=5.83k: 5.83>16/207.20=0.45 k2: 5.83> 2(8.06+16>2)/207.20=1.69k 2 : 5.83+0.45+1.69=7.97 kg6.3. 4：17.

21、48-5.83=11.65k：11.65>16/207.20=0.90 k：11.65+0.90=12.55k。6. 4 硅设2除与结合形成 2外，其余与结合成2。2 ：4.91-1.69=3.33 k：3.22>55.85/(28.06+32)=2.99 k：3.22>16/(28.16+32)=0.86 k 2：3.22+2.99+0.86=7.07 k6. 5 锌6.5. 1 烧结块中锌量烧结块中锌量 =原料中锌量 - 损失锌量 =40.41-36.10>0.015=39.87 k:39.87-0.31=39.87 kg:39.56X16/65.38=9.68 k

22、g:39.56+9.68=49.24 kg6. 6铁设除生成及 2外，其余均为氧化物，23与34中铁量相等。6.6.1 23:0.5 (9.64-0.17-2.99) =3.24 kg:3.24X3X16/(2X55.85)=1.39 kg23 : 3.24+1.39=4.63 kg6.6.2 34:3.24 kg:3.24X4X16/(3X55.85)=1.24 kg23 : 3.24+1.24=4.48 kg6. 7砷设原料中的砷93%进入烧结块，并以25形态存在【4】O:0.16X0.93=0.15 kk:0.15X5X16/(2X74.92)=0.08 kg25 : 0.15+0.08

23、=0.23 kg6. 8锑:0.10X0.93=0.09 kg:0.09X5X16/(2X121.76)=0.03 kg23 : 0.09+0.03=0.12 kg6. 9铜:0.20X(0.005)=0.199 kg:0.199X16/(2X33.54)=0.025 kg2 : 0.199+0.025=0.224 kg烧结块物相成分组成如下表8所示表8烧结块物相组成表11.650.9012.552.070.320.643.035.831.690.457.9739.569.6849.240.310.150.460.1990.0250.2240.171.100.272.993.220.867.0

24、73.241.394.633.241.244.480.150.080.230.090.030.120.460.800.691.956.606.600.730.730.310.313.733.7319.5539.870.1999.640.150.091.034.917.400.730.3115.9853.73103.59418.8838.490.1929.310.150.091.004.747.140.700.3015.433.31100.004 22 223342325423其他合计，kg含量，第七章烧结鼓风量及烟气量计算烧结混合料量=精矿+浮渣+蓝粉+石灰石+烟尘+返粉100+5.68+5.

25、68+13.59+5.88+464.02=594.85 kg。7. 1点火鼓风量及烟气量7. 1. 1点火助燃空气量(1) 煤气消耗量：594. 85 X125000/4880000= 15.243(2) 理论助燃空气量：15.24X).988=15.063(3) 湿空气量:15.06/(1-0.0394)=15.683点火烟气(1 )烟气中2量煤气中生成：15.24 X0.24= 3.6634 生成：15.24X).008=0.123煤气带入：15.24X0.061 = 0.933合计4.733(2) 烟气中2量煤气中 2 生成：15.24X0.142=2.1634 生成：15.24X).0

26、08X2=0.24 3煤气带入：15.24 >0.073= 1.113空气带入：15.68-15.06=0.623合计4.153(3) 烟气中2煤气带入：15.24 >0.474=7.223空气带入：15.06 X0.79= 11.963合计19.083(4) 点火烟气组成表9点火烟气组成组成2222合计体积，34.704.1519.080.0227.957. 2脱硫理论鼓风量及烟气烟气中2及3量(1) 烧结脱硫量烧结脱硫量=原料中硫量-烧结块中硫量=29.58-1.03=28.52 kg(2) 3 量设烟气中2与3体积比为600： 1，贝U:28.52X1心+600）=0.047

27、 kg ,:0. 047X3X16/32.06=0.07 kg3体积: 0.047X0.7=0.0333（3）2量: 28.52-0.047=28.473k: 28.473X2X16/32.06=28.420 k2体积: 28.473X0.7=19.93137.2.2 脱硫理论空气量（1 ）理论耗氧量理论耗氧量 =烧结块中氧量 +2 中氧量+3中氧量-炉料带入氧量=15.985-28.420+0.07-1.22=43.26 k（2）理论空气量: 43. 26/0. 3=144. 203（ 3）理论湿空气量: 144. 20/（1-0. 0394）=150. 1136.2.3 理论烟气组成（1）

28、2空气带入: 150. 11-144. 37=5. 743 炉料带入:设炉料平均含水 5，则 594. 8/（1-0. 05）X0.05=31.31 k , 体积为: 31. 31X22.4/18=38.963。（2）2: 6.14X22.4/44.01=3.133（3）理论烟气组成2: 19.9313，3: 0.0333，2: 3.133，2: 44.70，2: 113.98 3，合计: 181. 7123。7. 3 烧结成品烟气7.3.1 烧结成品烟气量（0. 98X19.931+0.02）/0.062=315. 36k7.3.2 鼓风过剩空气，点火吸风箱吸入空气，漏人空气等总量315.

29、36-（ 181. 712-44.70）+（ 27. 98-4. 15）+ 0. 02（19.931+0.033）=154.9237.3.3 烧结成品烟气组成2: 19. 931X0.98+0.02=19.5533: 0. 033X0.98=0.03232： 4.73+3.13=7.863:154.92X).2 仁32.5332： 19. 08+13. 918+154. 92X).79=255.3832: 44.70+4.15+ 154.92X).0394/(1-0.0394)=55.203烧结烟气组成如下：表10烧结烟气组成组成23222体积，319. 550. 0327. 8632. 53

30、255. 3855.20第八章熔炼物料计算8. 1含砷浮渣含砷浮渣量：0. 04 X35.50= 1.42 kg:1.42X).47=0.67 kg:1.42X).16=0.23 kg:1.42X).05=0.07 kg8. 2冷凝补充铅补充铅锭：35. 50X0.07=2.49 kg铅锭含铅：2. 49X).99=2.47 kg8. 3黄渣黄渣量：35.50X).019=0.67 kg:0. 67X).02=0.01 kg:0. 67X).0仁0.006 kg:0. 67X).15=0.10 kg:0. 67X).50=0.34 kg:0. 67X).06=0.04 kg8.4金属损失:35

31、.50X).0175=0.62 kg, : 35.5X).012=0.43 kg。8. 5炉渣炉渣量：28. 336+0. 2978X35.50=38.69 kg:38.69X).07=2.71 kg:38. 69>0.0仁0.39 kg:9. 6+ (0. 118X).1324/0.82 X35.50+0.003X13.59) X55.85-0.34=9.81 kg:0. 60+0. 036X).1324/0.82X35.50+0.50X13.59=7.60 kg2 : 4. 20+0. 47 X3.1324/0.82 X35.50+0.052 X13.59=7.60 kg23 : 0

32、. 55+0. 284X).1324/0.82X35.50+0.013X13.59=2.35 kg:0. 885X( 1.03+0.09X35.50/0.82) =1.26 kg:1=0.022 kg:0. 16X).85-0.10=0.036 kg炉渣组成如下：表11炉渣组成23其他 合计kg2.710.399.817.607.602.351.260.0220.0366.91238.69%7.001.0025. 3819.6419.646. 073.260.060. 0917. 86100.008.6粗锌及粗铅量(1) 粗锌量:33. 57-0. 0383X35.50=32.21 kg:32

33、.21 X).012/0.98=0.39:0.16X).05=0.008 kg粗锌量：32. 21/0. 98=32. 87 kg(2) 粗铅量:精矿中铅量+补充铅中铅量-炉渣中铅量-黄渣中铅量-粗锌中铅量-损失铅量=16. 40+2. 49- 0. 39-0. 006- 0. 39- 0. 03 X16.40- 0.012X35.50=17. 19 kg:17. 19/0. 98X).001 = 0.017 kg , : 0. 16-0. 10-0.036-0.008=0.016 kg粗铅量：17. 17/0. 98=17. 54 kg8.7 焦炭量：17.19/0.98=32.87 kk第

34、九章熔炼空气量与烟气量计算9.1 碳燃烧需要氧气量:35. 50>21.8/(21.8+11.5+0.2)=23.10 kg:23. 10X16/12.0仁30.77 kg: 23.10+30.77=53. 87k ,体积为: 53.87>22.4/(12.01+16)=43.083。9.1.2 2: 35.50>11.5/(21.8+11.5+0.2)=12.19k: 12.19>2>16/12.01=30.77k2: 12. 19+32.48=44. 67k ,体积为: 44.67>22.4/(12.01+2>16)=22.743。9.1.3 理论

35、需要氧气量30.77+32.48=63.25k9.2 氧化物还原放出氧气量还原铅量 =原料中铅量 - 炉渣中铅量 -黄渣中铅量 - 挥发铅量=19. 55+0. 23-0.39-0. 006-0. 08>2>207.2/32.06=18.35k还原锌量 =原料中锌量 - 炉渣中锌量 -黄渣中锌量 - 粗铅中锌量=39. 87+0. 67-2.7-0.01-0.018=37. 82k放出氧量=37. 82>16/65.38=9.26 k9.2. 3 2设全部 2还原为，放出氧量 0.019k9.2.4 34放出氧量: 3. 24>16/(3>55.85)=0.31

36、k9.2.5 23放出氧量: 3. 24>16/(2>55.85)=0.46k9.2.6 25, 25全部还原放出氧量：0. 08+0. 03=0. 11 kg9.2. 7氧化物还原放出氧量1.42+9. 26+0. 019+0. 31+0. 46+0.11=11. 57k9.3 水还原放出氧量（1 ） 4 2+22 = 4+2:35.5-23. 10-12. 19=0. 21 kg,放出氧量：0. 56 kg4 : 0. 27 kg, 0.27>22.4/12.01=0.373。（2）2 +22 = 2+设低热值煤气中含 2 3,放出氧量 16/22.4=/1.4（3）水还

37、原放出氧量： 0.56+/1.49.4 .煤气量心2.01 >0.218）=197.6332： 197.63-23.10>22.4/12.01-12.19>22.4/12.01-=131.31-9.5 理论空气量（ 1 ）理论空气量： （131.31-）/0.79=166.22-/0.79 32： 0.3>（166.22-/0.79）=49.87-（0.3/0.79）根据 2平衡应有下列等式：63.25=11.57+0.56+/1.4+49.87-（0.3/0.79） 解得=3.743 理论空气量： 166.22-3.74/0.79=161.493 2： 161.49>0.79=127.573（2）理论湿空气量： 161.49/（1-0.0394）=168.1132： 168.11-161.49=6.6239.6 理论炉气量组成9.6.1 .煤气（1）煤气量： 197.633（2）. 煤气组成见下表表 12 .煤气组成2422合计343.0