冶金工厂设计第2章课件

第二章工艺流程的选择和设计任务：确定工艺流程方案确定流程中各工序的具体内容、顺序和组合方式绘制工艺设备流程图§1有色冶金厂的生产规模§2工艺流程选择的基本原则和影响因素§3工艺流程方案选择的技术经济比较§4工艺流程方案选择实例§5工艺流程设计的步骤和方法§6绘制工艺流程图第二章工艺流程的选择和设计§1、有色冶金厂的生产规模

确定生产规模的依据：1、考虑建设（投资）者的条件和意愿；2、根据原辅材料供给能力；3、根据产品的市场需求容量；4、根据环境保护的要求；5、根据当时当地实际情况（交通、供电、供水的），综合权衡。§1、有色冶金厂的生产规模1、考虑建设（投资）者的条件和意愿

2-2-1§2、工艺流程选择的基本原则和影响因素工艺流程：矿物原料→若干工序→最终产品的过程一、选择工艺流程的基本原则1、对原料有较强的适应性2、有利于综合回收和环境保护3、技术成熟，先进可靠4、总投资少，建设期限短，投产后效益大

二、工艺流程选择应考虑的基本因素2-2-2

（一）矿物原料的物理性质，化学组成和矿相特点3、物料的矿相特性：矿相—主金属的存在形态。例如：铝土矿三水铝石型一水软铝石一水硬铝石钨矿：黑钨矿（Mn,Fe)(WO4）2,白钨矿CaWO42、化学组成：指原料中主金属含量和杂质含量。例如：铝土矿，Al含量和Si含量。1、不同方法对物料的物理性能要求不同。物理性能—指原料的粒度和水分二、工艺流程选择应考虑的基本因素2-2-23（二）综合利用有色金属原料，提高经济效益2-2-3镍冶金过程：S、Co、Cu、Pt、Pa等回收铜冶金过程：S、Au、Ag、Se等回收铅锌冶金过程：S、Au、Ag、In、Ge等回收铝冶金过程：Sc的回收钼冶金过程：S、Re的回收（二）综合利用有色金属原料，提高经济效益锡精矿→反射炉处理→含Sn5%的初渣→鼓风炉处理→含Sn2%的二次渣→烟化炉处理→含Sn0.2%的弃渣（三）主要金属的总回收率增设烟化炉，需投资200万元，但可使炼锡总回收率提高1%，每年可多产锡180吨，价值400万元（2008年9约15日报价15.4万元/吨），假设回收每吨锡总成本10万元，则每年增加利润220万元。→烟化炉处理→含Sn0.2%的弃渣（三）主要金属的总回收（四）生产所需要的燃料、水、电也常影响工艺流程的选择1989年我国锌产量，43.8万吨/年.沈冶2万吨/年(湿法)株冶10万吨/年(湿法)韶冶7.5万吨/年(密闭鼓风炉)葫芦岛14万吨/年(竖炉)

当时生产1吨锌耗煤2-3吨100元/吨湿法炼锌生产一吨锌耗电4000度0.2元/度电（四）生产所需要的燃料、水、电也常影响工艺流程的选择

1不同的规模常常采用不同的工艺方法如我国铜生产能力在2万吨/年以下者,多采用鼓风炉熔炼.钼冶金，小规模一般采用反射炉焙烧，大规模一般采用回转窑或多膛炉焙烧2不同的产品品种（规格）采用不同的工艺方法生产高比容钽粉-----钠还原K2TaF7生产冶金级钽粉-----用熔盐电解法。2-2-4

(五)生产规模和产品品种2不同的产品品种（规(六)基建投资费用和经营管理费用冶金企业的经济服务年限一般为20年左右.例:反射炉炼铜和电炉炼铜经济比较(六)基建投资费用和经营管理费用§3工艺流程方案选择的技术经济比较一、工艺流程方案比较的内容和方法比较内容：技术和经济两个方面工艺流程的技术指标表现在：1）工业生产的可靠性;2）合理地处理原料;3）能保证产品的质量;4）有高的金属回收率;5）综合利用和三废处理的程度.2-3-1§3工艺流程方案选择的技术经济比较2-3-1工艺流程的经济指标主要表现在：1）有较高的劳动生产率和生产能力;2）原料、燃料、水、电、动力的消耗低;3）产品成本低;4）基建投资少，投资回收期短.比较方法：1）、坚持多方案比较。对每一列出的方案都要有具体的分析说明。既不遗漏最优方案，又不滥列陪衬方案。2）、对提出的每一方案进行技术经济计算。3）、根据计算结果，逐步筛选出最佳方案。2-3-2工艺流程的经济指标主要表现在：2-3-2二、方案的技术经济计算内容5：列表比较。4：根据产品价格，求出年销售额，计算年利润和投资回收期。3：计算产品的生产费用或生产成本2：概算建筑工程量和安装工程量1：所选流程的主要技术经济指标（原料、辅助材料、燃料、水、电、劳动力等消耗定额）二、方案的技术经济计算内容5：列表比较。4：根据产品价格，求三、方案比较的定量分析法方案定量比较最终是落实到投资额（K）和年经营费用（C），投资回收期上。2-3-3

2、质量不同的可比性用使用效果系数a修正a=产品改进后的使用效果/产品改进前的使用效果调整后的经营费用Ca=C/a调整后的基建投资费用：Ka=K/a式中，C、K分别表示调整前的经营费和投资费。

1、产量不同的可比性，设产量为QC/QK/Q（一）比较方案使用价值同等化在同一标准上进行比较。同一产量标准，同一质量标准，同一时间标准。三、方案比较的定量分析法2-3-32、质量不同的可比性式中3、时间因素的可比性设某项工程投资3000万元，三年建成，年利息10%，1）一次投资3000万元，三年的总投资为：S=3000×(1+0.1)3=3993(万元)2)分成500万,1000万,1500万,分别在一、二、三年投入，则三年后总投资为：S=500×(1+0.1)3+1000×(1+0.1)2+1500×(1+0.1)1

=3526(万元)两者的投资差为:3993-3526=467(万元)2-3-43、时间因素的可比性2-3-4(二)不同经营费用比较年经营费用包括:原料、燃料、辅助材料、水、电、动力消耗费用、工资、工程折旧、车间经费等.

2-3-5(三）不同方案投资额的比较投资额包括：土建、设备、管道、安装等。△C-----两比较方案经营费用总差额;△Cj-----经营费用中某项费用的差额;n----两比较方案经营费用中费用不同的项目。△K-----两方案投资额总差额;△Ki---某个构成项目的投资差;n-----每个方案投资额不相同的构成项目.(二)不同经营费用比较2-3-5(三）不同方案投资额的比较△1．当两个比较方案的年产量Q相同时

a.K1>K2C1>C2方案2好

b.K1<K2C1>C2Ta=(K2-K1)/(C1-C2)Ta---追加投资回收期。即全部追加投资从成本节约额中收回的年限。

当国家标准投资回收期为Tn时（一般为5年）Ta<Tn方案2好Ta>Tn方案1好2-3-6(四）计算不同方案的投资回收期

2.当两个比较方案的年产量Q不同时

先求出各方案的单位产品成本和单位产品投资，再按方法1比较。Ta=(K2/Q2-K1/Q1)/(C1/Q1-C2/Q2)Ta<Tn方案2好Ta>Tn方案1好1．当两个比较方案的年产量Q相同时2-3-6(四）计算不同方1、用追加投资回收期法2-3-7(五）多方案比较两个或两个以上的方案进行比较

2、用年计算费用法（最小费用总额法）1、用追加投资回收期法2-3-7(五）多方案比较2、用年计按各方案经营费用（或投资费用）从小到大的次序依次排列，逐个比较，分别淘汰：例如：方案1K1=2000万元C1=1250万元方案2K2=2200万元C2=1150万元方案3K3=2500万元C3=1050万元标准回收期为5年，选出最优方案

1）方案3和方案2比较Ta=(K3-K2)/(C2-C3)=(2500-2200)/(1150-1050)=3（年）方案3好，淘汰方案2

2）方案3和方案1比较Ta=(k3-K1)/(C1-C3)=(2500-2000)/(1250-1050)=2.5（年）方案3好，淘汰方案1。2-3-8按各方案经营费用（或投资费用）从小到大的次序依次排列，逐个设方案I的总投资额为Ki,年经营费为Ci,标准投资回收期为Tn,则在标准偿还年限内方案I的总费用为Zi（最小费用总额）:Zi=Ki+TnCiZi最小为最佳方案。如标准投资回收期取值不同，则采用年计算费用法比较Yi=Ki/Tn+CiYi----方案i的年计算费用Ci----方案i的年经营费用Ki/Tn----每年由于投资而未能发挥相应生产效益的损失费

Yi最小者为最佳方案2-3-9设方案I的总投资额为Ki,年经营费为Ci,2-3-9§4工艺流程方案选择实例:一:铜精矿熔炼工艺选择反射炉熔炼电炉熔炼闪速炉熔炼二:低品位黑钨-白钨混合矿提取钨工艺选择苏打烧结法苏打高压浸出法氢氧化钠常压搅拌浸出法酸浸—碱分解法热球磨法

§4工艺流程方案选择实例:

作业：黑钨矿生产APT生产线工艺设计中，优先考虑的有三种工艺方案，其产品规模、投资额和年经营费用如下：方案1500吨/年，K1=3000万元，C1=1200万元方案2500吨/年，K2=3200万元，C2=1150万元方案3750吨/年，K3=5100万元，C3=1570万元请选出最优方案。2-4-4作业：2-4-4§5

工艺流程设计的步骤和方法1：确定生产线数目。2：确定主要生产过程3：考虑物料和能量的充分利用提高有价成份的总收率余热利用尽量采用物料自流进行“三废”冶理设计4：精心设计各单元过程5：工艺流程的完善与简化§5工艺流程设计的步骤和方法§6

绘制工艺流程图分类：三：施工流程图二：工艺设备连接图一：工艺流程简图§6绘制工艺流程图三：施工流程图二：工艺设备连接图一：工艺工艺流程简图以方格、文字、直线和箭头表示从原料到产品的生产过程图。规则：1：原料、辅料、中间产物、废物其名下加粗实线；产品名下加粗细双实线。2：工序名加实线外框，工序名要标出工序特点。3：工序间、工序与物料间用细实线联系并加箭头表示物料走向。4：备用工序外框线和连线用虚线表示。工艺流程简图工艺设备连接图绘制要点：1：按工艺过程先后和设备的大致比例及空间大致位置从左至右画出工序中的所有设备轮廓或示意图（细实线）。2：用粗实线和箭头表示出物料的流向。3：用中粗实线表示出水、汽、气、真空等的分布。对交叉线采用“竖断横不断”的画法。4：在设备示意图上标出设备序号，列出设备一览表。5：填标题栏。工艺设备连接图施工流程图比工艺设备连接图内容更全面，是设备平、立面布置和管道施工图的设计依据。图中内容：1：包括工艺设备连接图的所有内容，生产设备和全部管路均要绘出，不得省略。2：采用管路符号绘出管路，并在管路上绘出阀门。3：采用代号标出各种工艺控制点（温度、流量、压力、重量、成份分析等）4：在图的空白处，标出图例说明，对图中符号表示的意义进行说明。施工流程图冶金工厂设计第2章课件第二章工艺流程的选择和设计任务：确定工艺流程方案确定流程中各工序的具体内容、顺序和组合方式绘制工艺设备流程图§1有色冶金厂的生产规模§2工艺流程选择的基本原则和影响因素§3工艺流程方案选择的技术经济比较§4工艺流程方案选择实例§5工艺流程设计的步骤和方法§6绘制工艺流程图第二章工艺流程的选择和设计§1、有色冶金厂的生产规模

确定生产规模的依据：1、考虑建设（投资）者的条件和意愿；2、根据原辅材料供给能力；3、根据产品的市场需求容量；4、根据环境保护的要求；5、根据当时当地实际情况（交通、供电、供水的），综合权衡。§1、有色冶金厂的生产规模1、考虑建设（投资）者的条件和意愿

2-2-1§2、工艺流程选择的基本原则和影响因素工艺流程：矿物原料→若干工序→最终产品的过程一、选择工艺流程的基本原则1、对原料有较强的适应性2、有利于综合回收和环境保护3、技术成熟，先进可靠4、总投资少，建设期限短，投产后效益大

二、工艺流程选择应考虑的基本因素2-2-2

（一）矿物原料的物理性质，化学组成和矿相特点3、物料的矿相特性：矿相—主金属的存在形态。例如：铝土矿三水铝石型一水软铝石一水硬铝石钨矿：黑钨矿（Mn,Fe)(WO4）2,白钨矿CaWO42、化学组成：指原料中主金属含量和杂质含量。例如：铝土矿，Al含量和Si含量。1、不同方法对物料的物理性能要求不同。物理性能—指原料的粒度和水分二、工艺流程选择应考虑的基本因素2-2-23（二）综合利用有色金属原料，提高经济效益2-2-3镍冶金过程：S、Co、Cu、Pt、Pa等回收铜冶金过程：S、Au、Ag、Se等回收铅锌冶金过程：S、Au、Ag、In、Ge等回收铝冶金过程：Sc的回收钼冶金过程：S、Re的回收（二）综合利用有色金属原料，提高经济效益锡精矿→反射炉处理→含Sn5%的初渣→鼓风炉处理→含Sn2%的二次渣→烟化炉处理→含Sn0.2%的弃渣（三）主要金属的总回收率增设烟化炉，需投资200万元，但可使炼锡总回收率提高1%，每年可多产锡180吨，价值400万元（2008年9约15日报价15.4万元/吨），假设回收每吨锡总成本10万元，则每年增加利润220万元。→烟化炉处理→含Sn0.2%的弃渣（三）主要金属的总回收（四）生产所需要的燃料、水、电也常影响工艺流程的选择1989年我国锌产量，43.8万吨/年.沈冶2万吨/年(湿法)株冶10万吨/年(湿法)韶冶7.5万吨/年(密闭鼓风炉)葫芦岛14万吨/年(竖炉)

当时生产1吨锌耗煤2-3吨100元/吨湿法炼锌生产一吨锌耗电4000度0.2元/度电（四）生产所需要的燃料、水、电也常影响工艺流程的选择

1不同的规模常常采用不同的工艺方法如我国铜生产能力在2万吨/年以下者,多采用鼓风炉熔炼.钼冶金，小规模一般采用反射炉焙烧，大规模一般采用回转窑或多膛炉焙烧2不同的产品品种（规格）采用不同的工艺方法生产高比容钽粉-----钠还原K2TaF7生产冶金级钽粉-----用熔盐电解法。2-2-4

(五)生产规模和产品品种2不同的产品品种（规(六)基建投资费用和经营管理费用冶金企业的经济服务年限一般为20年左右.例:反射炉炼铜和电炉炼铜经济比较(六)基建投资费用和经营管理费用§3工艺流程方案选择的技术经济比较一、工艺流程方案比较的内容和方法比较内容：技术和经济两个方面工艺流程的技术指标表现在：1）工业生产的可靠性;2）合理地处理原料;3）能保证产品的质量;4）有高的金属回收率;5）综合利用和三废处理的程度.2-3-1§3工艺流程方案选择的技术经济比较2-3-1工艺流程的经济指标主要表现在：1）有较高的劳动生产率和生产能力;2）原料、燃料、水、电、动力的消耗低;3）产品成本低;4）基建投资少，投资回收期短.比较方法：1）、坚持多方案比较。对每一列出的方案都要有具体的分析说明。既不遗漏最优方案，又不滥列陪衬方案。2）、对提出的每一方案进行技术经济计算。3）、根据计算结果，逐步筛选出最佳方案。2-3-2工艺流程的经济指标主要表现在：2-3-2二、方案的技术经济计算内容5：列表比较。4：根据产品价格，求出年销售额，计算年利润和投资回收期。3：计算产品的生产费用或生产成本2：概算建筑工程量和安装工程量1：所选流程的主要技术经济指标（原料、辅助材料、燃料、水、电、劳动力等消耗定额）二、方案的技术经济计算内容5：列表比较。4：根据产品价格，求三、方案比较的定量分析法方案定量比较最终是落实到投资额（K）和年经营费用（C），投资回收期上。2-3-3

2、质量不同的可比性用使用效果系数a修正a=产品改进后的使用效果/产品改进前的使用效果调整后的经营费用Ca=C/a调整后的基建投资费用：Ka=K/a式中，C、K分别表示调整前的经营费和投资费。

1、产量不同的可比性，设产量为QC/QK/Q（一）比较方案使用价值同等化在同一标准上进行比较。同一产量标准，同一质量标准，同一时间标准。三、方案比较的定量分析法2-3-32、质量不同的可比性式中3、时间因素的可比性设某项工程投资3000万元，三年建成，年利息10%，1）一次投资3000万元，三年的总投资为：S=3000×(1+0.1)3=3993(万元)2)分成500万,1000万,1500万,分别在一、二、三年投入，则三年后总投资为：S=500×(1+0.1)3+1000×(1+0.1)2+1500×(1+0.1)1

=3526(万元)两者的投资差为:3993-3526=467(万元)2-3-43、时间因素的可比性2-3-4(二)不同经营费用比较年经营费用包括:原料、燃料、辅助材料、水、电、动力消耗费用、工资、工程折旧、车间经费等.

2-3-5(三）不同方案投资额的比较投资额包括：土建、设备、管道、安装等。△C-----两比较方案经营费用总差额;△Cj-----经营费用中某项费用的差额;n----两比较方案经营费用中费用不同的项目。△K-----两方案投资额总差额;△Ki---某个构成项目的投资差;n-----每个方案投资额不相同的构成项目.(二)不同经营费用比较2-3-5(三）不同方案投资额的比较△1．当两个比较方案的年产量Q相同时

a.K1>K2C1>C2方案2好

b.K1<K2C1>C2Ta=(K2-K1)/(C1-C2)Ta---追加投资回收期。即全部追加投资从成本节约额中收回的年限。

当国家标准投资回收期为Tn时（一般为5年）Ta<Tn方案2好Ta>Tn方案1好2-3-6(四）计算不同方案的投资回收期

2.当两个比较方案的年产量Q不同时

先求出各方案的单位产品成本和单位产品投资，再按方法1比较。Ta=(K2/Q2-K1/Q1)/(C1/Q1-C2/Q2)Ta<Tn方案2好Ta>Tn方案1好1．当两个比较方案的年产量Q相同时2-3-6(四）计算不同方1、用追加投资回收期法2-3-7(五）多方案比较两个或两个以上的方案进行比较

2、用年计算费用法（最小费用总额法）1、用追加投资回收期法2-3-7(五）多方案比较2、用年计按各方案经营费用（或投资费用）从小到大的次序依次排列，逐个比较，分别淘汰：例如：方案1K1=2000万元C1=1250万元方案2K2=2200万元C2=1150万元方案3K3=2500万元C3=1050万元标准回收期为5年，选出最优方案

1）方案3和方案2比较Ta=(K3-K2)/(C2-C3)=(2500-2200)/(1150-1050)=3（年）方案3好，淘汰方案2

2）方案3和方案1比较Ta=(k3-K1)/(C1-C3)=(2500-2000)/(1250-1050)=2.5（年）方案3好，淘汰方案1。2-3-8按各方案经营费用（或投资费用）从小到大的次序依次排列，逐个设方案I的总投资额为Ki,年经营费为Ci,标准投资回收期为Tn,则在标准偿还年限内方案I的总费用为Zi（最小费用总额）:Zi=Ki+TnCiZi最小为最佳方案。如标准投资回收期取值不同，则采用年计算费用法比较Yi=Ki/Tn+CiYi----方案i的年计算费用Ci----方案i的年经营费用Ki/Tn----每年由于投资而未能发挥相应生产效益的损失费

Yi最小者为最佳方案2-3-9设方案I的总投资额为Ki,年经营费为Ci,2-