【正文】 年產(chǎn)12萬噸鋅的濕法冶煉浸出車間設(shè)計畢業(yè)論文第一章 總論 7 7 7 研究的意義及其主要內(nèi)容 8 8 9 9 10 11 14 15 17 17 18 18 19 19 19 綜合技術(shù)指標 20第二章 工藝流程的選擇與論證 20 20 20 22 23 24 25 濕法煉鋅工藝流程的選擇與論證 25 濕法煉鋅的概述 25 車間配置及介紹 27第三章 技術(shù)經(jīng)濟指標的選擇與論證 41 焙燒礦的質(zhì)量 41 可溶鋅率 41 焙燒礦的直收率 41 浸出率 42 礦粉浸出率 42 礦粉浸出渣率 42 礦粉浸出渣含鋅 43 氧化鋅浸出率 43 氧化鋅浸出渣率 43 氧化鋅浸出渣含鋅率 44 氧化鋅浸出直收率 44 上清液質(zhì)量要求 44 系統(tǒng)總指標 45 鋅總回收率 45 工作日 47 技術(shù)經(jīng)濟指標 47第四章 技術(shù)條件的選擇與論證 48 礦粉中性浸出 48 液固比 48 溫度 48 時間 48 粒度 49 Ph值 49 攪拌強度 49 礦粉酸性浸出 49 液固比 49 溫度 50 時間 50 Ph值 50 ZnO中性浸出 50 液固比 50 溫度 50 時間 50 Ph值 50 ZnO酸性浸出 51 溫度 51 時間 51 Ph值 51 礦粉中性濃縮 51 礦粉酸性濃縮 51 礦粉酸性濃縮底流過濾 52 木耳過濾 52 圓盤過濾 52第五章 濕法煉鋅冶金計算 52 鋅精礦流態(tài)化焙燒冶金計算 53 鋅精礦物相組成冶金計算 53 煙塵產(chǎn)出率及其化學和物相組成計算 54 焙砂產(chǎn)出率及其化學與物相組成計算 56 焙燒要求的空氣量及產(chǎn)出煙氣量與組成的計算 59 流態(tài)化焙燒物料平衡 61 熱平衡計算 61 鋅焙燒礦常規(guī)浸出冶金計算 65 鋅焙燒礦常規(guī)浸出浸出渣率及其化學與物相組成計算 65 鋅焙燒礦常規(guī)浸出金屬平衡計算 68 焙燒礦常規(guī)浸出浸出渣揮發(fā)窯處理的冶金計算 70 配料計算 70 氧化鋅產(chǎn)出率、化學成分與物相組成計算 71 窯渣產(chǎn)出率、化學成分與物相組成計算 74 煙氣量及成分計算 76 綜合物料平衡 78 年度綜合物料平衡計算 78第六章 設(shè)備的選擇與計算 79 ZnO料倉 79 ZnO球磨機 80 ZnO酸性浸出槽 806.5 ZnO中性溶出槽 80 ZnO酸性溶出槽 80 ZnO木耳過濾機 81 圓盤過濾機 81 真空泵 81 ZnO系統(tǒng)輸送泵的選擇與計算 81第七章 綜合利用和環(huán)境保護 82 綜合利用 82 82 83 83 從凈化的銅鎘渣中回收鎘 84 從鋅浸出渣或鐵礬渣中回收銦、鍺、鎵 86 安全生產(chǎn) 88 環(huán)境保護 89 生產(chǎn)工藝的環(huán)保性能 89 環(huán)保措施 89第八章 車間組織與經(jīng)濟分析 93 車間組織 93 車間管理與定員 93 生產(chǎn)工人的勞動組織與定員 94 電鋅生產(chǎn)成本 94 鋅精礦焙燒加工成本 95 鋅焙砂浸出車間加工成本 96 生產(chǎn)成本 97 凈化加工成本 98 工廠經(jīng)濟效果初步評估 99結(jié)論 100參考文獻 100第一章 總論世界上最早發(fā)現(xiàn)并使用鋅的是中國，在 1011 世紀中國是首先大規(guī)模 生產(chǎn)鋅的國家。明朝末年宋應(yīng)星所著的《天工開物》一書中有世界上最早 的關(guān)于煉鋅技術(shù)的記載。1750～1850 年人們已開始用氧化鋅和硫化鋅來治病。1869 年 Raulin 發(fā)現(xiàn)鋅存在于生活機體中，并為生活機體所必需。1963 年報告了人體的鋅缺乏病，于是鋅開始列為 1869 年 Raulin 發(fā)現(xiàn)鋅存在于 生活機體中,并為生活機體所必需。鋅的生產(chǎn)過程非常簡單，將爐甘石（即 菱鋅礦石）裝滿在陶罐內(nèi)密封，堆成錐形，罐與罐之間的空隙用木炭填充， 將罐打破，就可以得到提取出來的金屬鋅錠。另外，我國化學史和分析化 學研究的開拓者王鏈（1888—1966）在 1956 年分析了唐、宋、明、清等古 錢后，發(fā)現(xiàn)宋朝的紹圣錢中含鋅量高，提出中國用鋅開始于明朝嘉慶年間 的正確的科學結(jié)論。鋅的實際應(yīng)用可能比《天工開物》成書年代還早。 鋅是一種重要而又“古老”的有色金屬，鋅在有色金屬 的消費中僅次於銅和鋁。鋅的消費結(jié)構(gòu)相當穩(wěn)定，其消費中的百分之五十用作防腐蝕鍍層，百分之十九用于生產(chǎn)黃銅，百分之十六用于生產(chǎn)鋅基合金，其余的則用于軋制鋅板，鋅的化工及顏料生產(chǎn)，我國早在唐朝以前就掌握了生產(chǎn)鋅與銅的合金、黃銅技術(shù)。是世界上最早生產(chǎn)和使用黃銅的國家。金屬鋅的生產(chǎn)方法也是首先由我國發(fā)明的，已有九百年多年的歷史。后來金屬鋅的冶煉技術(shù)從我國輸入歐洲，到十八世紀歐洲才有了鋅的冶煉技術(shù)。建國以后我國的鋅工業(yè)突飛猛進，成為世界前列的產(chǎn)鋅大國，另外，我國的鋅消費也居世界前列。 二十世紀以來，世界鋅產(chǎn)量增長速度較快，尤其是六十年代以后增長迅速，我國鋁、鋅精礦及精煉鉛，鋅的生產(chǎn)大國。2001年至2010年兩個五年計劃期間。產(chǎn)量變化趨勢大致相同。均呈現(xiàn)總體上升趨勢，同時我國也是鋅消費大國，2000年我國的鋅消費水平就已經(jīng)超過美國，成為世界鋅消費國并一直維持在至今。截至2010年，我國的鋅產(chǎn)量占到了全球產(chǎn)量的百分之四十四點五，其消費量占全球的百分之三十八點八，產(chǎn)量和消費量均居世界第一位，如國內(nèi)鋅的加工成本低于世界平均水平。鋅冶煉行業(yè)均有一定盈利，所以我國鋅產(chǎn)品迅速增長，但與工業(yè)發(fā)達國家仍存在一定差距。如鋅的人均消費低，勞動生產(chǎn)率低，個別工藝滯后，二次金屬回收率低，研究開發(fā)力不夠，如在上述幾方面可達到一個新的高度，全面趕上世界先進水平。 我國鋅資源豐富，自古以來就是鋅出口國，是當今世界上鋅生產(chǎn)大國之一。 我國最早的煉鋅方法是土法、豎罐、橫罐等。由于這些方法能耗高、勞動條件差、污染嚴重，現(xiàn)在已經(jīng)基本上被淘汰。電熱煉鋅也占一定的比例，鋅冶金的發(fā)展趨向于濕法煉鋅，濕法煉鋅工藝自1915年投產(chǎn)以來，已得到廣泛的應(yīng)用，國內(nèi)近百分之八十五的鋅由濕法煉鋅得到，而火法和電熱法僅占百分之十五左右?？紤]到濕法煉鋅技術(shù)先進可行、經(jīng)濟合理能耗少、環(huán)境保護好、成本低等優(yōu)勢，本設(shè)計采用濕法煉鋅工藝。其工藝流程為鋅精礦焙燒、浸出、凈化、電積。 研究的意義及其主要內(nèi)容1. 研究的意義： 本課題研究使得學生充分了解鋅浸出車間的工藝流程和生產(chǎn)方法， 學習鋅浸出車間的設(shè)計。2. 主要內(nèi)容 ：1) 工藝流程的選擇及主要技術(shù)經(jīng)濟指標、條件、廠址的選擇與論證； 2) 經(jīng)濟核算及“三廢”治理的論證；3) 冶金計算及主要設(shè)備選型的計算。鋅是白略帶藍灰色的金屬，它的物理性質(zhì)特點為熔點和沸點都較低，質(zhì)軟， 有展性。但加工后則變硬，熔化后的流動性良好。 鋅的相對原子質(zhì)量為 。熔點為 ℃。沸點為 ℃。密度在 20℃時為 。500℃時為 。800℃時為 。2O℃時比熱 為 ()。熔化熱為 7386J/mol。氣化熱為 114754J/mol。莫氏硬度 為 。 鋅有三種結(jié)晶狀態(tài)：α 、β 和γ 鋅，其同質(zhì)異形變化溫度為 170℃和 330℃。 在熔點附近的鋅蒸氣壓很小， 但液態(tài)鋅蒸汽壓隨溫度升高而急增，℃時即 達 103125Pa,這是火法煉鋅的基礎(chǔ)。 鋅在常溫下不被干燥的氧或空氣所氧化， 在潮濕空氣中往往形成一層灰白色的致密堿式碳酸鋅 (OH)2 而防止了鋅的繼續(xù)被侵蝕。 熔融的鋅能與鐵形 成化合物并保護了鋼鐵，此一特點被用在鍍鋅上。 常溫下無空氣的水對鋅沒有作用，但在紅熱溫度時，鋅易分解水蒸氣，生成 氧化鋅。 在空氣中加熱金屬鋅至 505 攝氏度即可燃燒生成非晶形氧化鋅。商品鋅 易為硫酸或鹽酸所溶解并放出氫氣，也可溶于堿中，但溶解速度不及在酸中快。 鋅可與水銀生成汞齊。 二氧化碳與水蒸氣混合的氣體可使鋅迅速氧化成氧化鋅， 這是火法煉鋅的極其重要反應(yīng)。 鋅的電化極電位較負，這一特點被應(yīng)用于從含金溶液中加鋅粉提金 和濕法煉鋅中加鋅置換凈液上。 鋅的消耗量與銅、鉛的差不多。主要消耗在鍍鋅方面，作為覆蓋層以保護鋼 材和鋼鐵制品。 鋅能與許多金屬形成性質(zhì)優(yōu)良的合金。如銅鋅形成的黃銅，銅錫形成的青銅，銅錫鉛形成的抗磨合金等，在機械工業(yè)、國防工業(yè)和交通運輸業(yè)中得 到廣泛的應(yīng)用。高純鋅制造的 AgZn 電池，體積小而能量大，多用于飛機和航天儀表上。由于鋅的熔點低和流動性良好，適于壓鑄制造各種精密鑄件。鋅的抗腐性良好，可用于制造火藥箱、家具和無線電裝置零件。在化學工業(yè)中，鋅可供制造顏料。氧化鋅還用于橡膠制造業(yè)。 在冶金工業(yè)中，鋅可用來從含金溶液中置換金；在濕法煉鋅中，用鋅粉凈液除銅、鎘等。 表11 具有市場前景的鋅產(chǎn)品序號產(chǎn)品名稱主要用途1鋅基稀土合金新型涂層材料2一水硫酸鋅用于化工、醫(yī)藥、化纖等部門及飼料添加劑3特級鋅用于合金制造、鍍鋅、延壓、油漆、醫(yī)藥、化工、電氣4PX系列噴涂鋅絲防腐層噴漆用5鋅基鋁鎂三元合金鑄造用新型合金6新型高阻尼鋅合金用于生產(chǎn)薄壁和輕質(zhì)壓鑄件7超細鋅粉做特殊料8醋酸鋅化纖觸媒和木材防腐劑9活性氧化鋅橡膠硫化劑、合成氨催化劑10硫化鋅熒光粉做磷光劑11低鐵電池鋅餅做ZnMn干電池負極整體鋅筒本設(shè)計參考了大量國內(nèi)外先進技術(shù)經(jīng)驗，考慮到南丹的實際技術(shù)與資經(jīng)力量，在實際力量情況下，本設(shè)計采用了國內(nèi)成熟技術(shù)方案。本設(shè)計的基本原則如下:（1）遵循國家安全有關(guān)文件、標準、設(shè)計規(guī)范及行業(yè)規(guī)范的規(guī)定。（2）按照可行性研究的內(nèi)容及深度要求進行設(shè)計。（3）重視環(huán)境保護，盡可能減少各污染物的排放量并確保達標排放。（4）重視節(jié)能降耗。（5）重視勞動安全、工業(yè)衛(wèi)生及消防措施。（6）以經(jīng)濟效益中心，重視社會效益，在經(jīng)濟適用的前提下，追求先進，處理好投資與先進性及適用性之間關(guān)系。本設(shè)計的目標是在南丹電鋅廠的基礎(chǔ)上加以改善，本設(shè)計將會在生產(chǎn)中不斷完善改進，將南丹電鋅廠發(fā)展成為現(xiàn)代化的濕法煉鋅廠。設(shè)計規(guī)模方案根據(jù)國家新建鋅項目的規(guī)定，新建鋅項目的規(guī)模必須達10萬噸／年及以上，本設(shè)計的主導(dǎo)產(chǎn)品是GB/，設(shè)計產(chǎn)量為10萬噸/年。此外，還有副產(chǎn)品:金屬鎘錠、鉛銀渣、銅渣、硫酸、鋅粉、銦錠等。廠址選擇對工業(yè)企業(yè)的建設(shè)速度、建廠投資、生產(chǎn)發(fā)展、經(jīng)濟效益、環(huán)境保 護及工農(nóng)關(guān)系等具有重要意義。一般應(yīng)考慮﹕適合全國和地區(qū)工業(yè)布局以及產(chǎn)品供需安排的要求﹔符合城市規(guī)劃或工業(yè)區(qū)域規(guī)劃﹔盡可能節(jié)約占地面積﹐少占或不占良田﹑耕地﹔企業(yè)生產(chǎn)所需的資源能夠落實﹐原料﹑燃料及輔助材料的供應(yīng)經(jīng)濟合理﹔有充足可靠的水源和電源﹔交通運輸條件比較方便﹑經(jīng)濟﹔不污染環(huán)境﹐不破壞文物古跡﹐不妨礙文化﹑旅游及其他精神文明建設(shè)﹔對擬建項目留有適當發(fā)展馀地﹔地質(zhì)條件較好﹐施工難度小﹐建設(shè)投資省﹔項目建成投產(chǎn)后﹐經(jīng)濟效益良好。除上述一般原則和要求外﹐還要根據(jù)不同工業(yè)部門﹑不同性質(zhì)企業(yè)的技術(shù)經(jīng)濟特點﹐著重考慮不同的建設(shè)項目所選廠址必須具備的主要控制條件。如核電站的廠址﹐必須具備良好的地質(zhì)條件﹐環(huán)境影響符合安全要求﹐具有充足可靠的水源。大型堿廠﹐要靠近鹽﹑石灰石等原料產(chǎn)地﹐運輸便利﹐有適宜的排渣場地。鐵路﹑公路的選線﹐要根據(jù)沿線運量的發(fā)展前景﹐必須穿經(jīng)連接的城鎮(zhèn)﹐地形地質(zhì)條件的好壞﹐土石方量多少﹐控制性工程大小難易來定﹐等等。廠址選擇可分兩個階段﹕首先確定建廠選址的范圍﹐然后具體確定廠址最後位置的比較方案﹐提出選址報告。在中國﹐選廠工作可由籌建單位單獨進行﹐通常則是按項目隸屬關(guān)系﹐由主管部門組織有關(guān)規(guī)劃﹑設(shè)計﹑地質(zhì)﹑交通及地方有關(guān)單位聯(lián)合進行。凡在城市轄區(qū)內(nèi)選址的﹐要取得城市規(guī)劃部門的同意﹐并且要有協(xié)議文件。不論單獨選廠或聯(lián)合選廠﹐都應(yīng)對比選的各個地點﹐認真細致地收集有關(guān)的自然環(huán)境﹑社會經(jīng)濟情況﹐有關(guān)的廠礦企業(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展規(guī)劃等方面資料﹐經(jīng)過實地勘察﹐綜合研究﹐進行充分的論證﹐再比較確定。節(jié)約土地是我國的基本國策； 必須服從于當?shù)匾?guī)劃和城市建設(shè)總結(jié)規(guī)劃要求； 有得于節(jié)約投資，降低造價，提高經(jīng)濟效益； 要全面的規(guī)劃，合理的工業(yè)布局；注意環(huán)境保護和生態(tài)平衡，保護名勝古跡； 有利于生產(chǎn)、交通施工、方便生活； 有良好的交通運輸、水、電、燃料以及輔助材料的供應(yīng)條件； 選址注意問題1. 工業(yè)布局問題：建設(shè)一座有色冶金廠，對全國的工業(yè)布局、一個區(qū)或一 個城市的合理發(fā)展、 個工業(yè)區(qū)之間的經(jīng)濟協(xié)調(diào)以及農(nóng)業(yè)發(fā)展等起著重要作用，應(yīng) 根據(jù)工業(yè)布局“大分散、小集中、多搞小城鎮(zhèn)”的方針，按“工農(nóng)結(jié)合，城鄉(xiāng)結(jié) 合，有利生產(chǎn)，方便生活”的原則，進行廠址選擇和居住區(qū)規(guī)劃，使之符合工業(yè) 布局總體規(guī)劃及城市建設(shè)規(guī)劃的要求。 2．原材料供應(yīng)及交通運輸條件：有色金屬冶煉是連續(xù)性的，物料吞吐量一 般較大， 大型冶煉廠每晝夜要處理數(shù)千噸物料， 產(chǎn)處數(shù)百噸至數(shù)千噸產(chǎn)品。 例如， 每年產(chǎn)量為 40 萬 t 的氧化鋁廠，晝夜貨運量可達 8~10 千噸以上；銅和鉛鋅企業(yè) 的貨運量，按每噸產(chǎn)品計算，分別為 15~20 噸和 5~10 噸，如年產(chǎn) 9 萬噸陽極銅、 34~36 萬噸硫酸的某冶煉廠，每年運輸量為 172 萬噸，按每噸銅計，運輸量達 19 噸。可見運輸量是非?？捎^的，如不及時“吞吐” 。勢必影響生產(chǎn)，因此在選擇 廠址時，必須充分考慮交通運輸問題。為了減少運輸費用，在保證良好的運輸條 件下，應(yīng)使廠址盡可能接近原材料基地和銷售市場。我國銅、鉛、鋅、錫的生產(chǎn)， 50%以上的產(chǎn)量靠近原材料基地，有的還組成了采、選、冶聯(lián)合企業(yè)。 ：有色冶煉廠一般是大量用水和耗電多的企業(yè)。 列入某廠在煉銅和制酸過