【正文】 ... 40 .................................................... 40 重慶科技學(xué)院課程設(shè)計(jì) VI .......................................................... 40 參考文獻(xiàn) ................................................................. 42 重慶科技學(xué) 院課程設(shè)計(jì) 1 1 緒論 鋅的性質(zhì)和應(yīng)用前景 鋅是一種白而略帶藍(lán)灰色的金屬，具有金屬光澤。 關(guān)鍵詞 ： 工廠設(shè)計(jì) 濕法煉鋅 焙燒 魯奇型焙燒爐 重慶科技學(xué)院課程設(shè)計(jì) III Abstract The paper is the design instruction book of roasting plant of hydrometallurgical factorywhich produces 950,000,000t zinc ingots per access to appropriate literature， First of all, the design manualthe introduced thenature of the zinc, uses, and the current production and consumption 。在簡單介紹了一些背景知識的前提下，本文對廠址進(jìn)行了選擇，鑒于鋅冶金的生產(chǎn)工藝多樣，本文對各種工藝流程進(jìn)行了分析比較，并確定選用硫酸化焙燒 浸出 凈化 電積這一濕法煉鋅工藝，在確定了工藝之后，本文又進(jìn)一步對確定并對比論證了實(shí)際生產(chǎn)的工藝條件和經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，并進(jìn)行了 冶金計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果來進(jìn)行沸騰爐尺寸的計(jì)算，最后本文對工業(yè)“三廢”的處理也進(jìn)行了相應(yīng)的說明。通過查閱相關(guān)的文獻(xiàn)，本設(shè)計(jì)首先對鋅的性質(zhì)，用途，及當(dāng)前生產(chǎn)和消費(fèi)進(jìn)行了介紹。第四部分為工廠附屬設(shè)備及“三廢“處理。 Andmetallurgical calculation， according to calculation results to calculate the size of fluidized bedboiler。 密度 為 克 /立方厘米，熔點(diǎn)為 ℃。當(dāng)溫度達(dá)到 225℃后，鋅氧化激烈。原生鋅企業(yè)生產(chǎn)的主要產(chǎn)品有：金屬鋅、鋅基合金、氧化鋅，這些產(chǎn)品用途非常廣泛， 金屬鋅主要用于鍍鋅板即鋼鐵表面防止腐蝕和精密鑄造。 鋅的氧化物用于顏料工業(yè)和橡膠工業(yè)；硫酸鋅用于制革、 紡織和醫(yī)藥等工業(yè)，氯化鋅用作木材的防腐劑。氧化鋅所具有的特性功能被開發(fā)運(yùn)用于新的科學(xué)領(lǐng)域和新的行業(yè)，成為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中不可缺少的重要基礎(chǔ)化工原料和新型材料。 鋅的原料和資源 鋅礦石按其所含礦物不同分為硫化礦與氧化礦兩種。在自然界的礦石中較多的還是硫化礦，因而目前煉鋅的主要原料也是硫化礦。 (4)2021 年墨西哥的鉛、鋅儲量分別為 560 萬噸和 1500 萬噸， 分別占世界儲量的7%和 6%。 鋅的消費(fèi) 我國鋅的主要消費(fèi)領(lǐng)域是干電池、冶金產(chǎn)品鍍鋅、氧化鋅、黃銅材、機(jī)械制造用鋅合金及建筑五金制品等。干電池產(chǎn)量經(jīng)久不衰，主要受民用 市場和出口需求旺盛影響。鍍鋅板是冶金行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整的重點(diǎn)之一。 104t；估計(jì)，針對汽車、家電、建筑和輕工業(yè)產(chǎn)品需求耗鋅量將增加到我國的第一位。 黃銅用鋅：鋅能和多種有色金屬制成鋅合金，最主要的是鋅與銅、錫、鉛等制成黃銅。 其他行業(yè)：鋅與鎂、鋁、銅等制成的壓鑄合金，廣泛用于機(jī)械制造以及汽車、摩托車生產(chǎn)，還有膠印印刷板、建筑用屋面板、日用五金等，這部分今后也會有增長。 火法煉鋅首先將鋅精礦經(jīng)行氧 化焙燒或燒結(jié)焙燒，使精礦中 ZnS 變成 ZnO，以便被碳質(zhì)還原劑所還原。火法煉鋅的精煉方法是利用鋅和雜質(zhì)金屬的沸點(diǎn)不同，采用蒸餾的方法來提純的，稱為鋅蒸餾。 濕法煉鋅是 1916 年美國蒙大拿州的 Anacond 鋅廠首先工業(yè)化應(yīng)用，它能實(shí)現(xiàn)設(shè)備的大型化和消除火法冶金的有些缺陷，有利于環(huán)境保護(hù)， 1960 年后得到迅速發(fā)展和應(yīng)用。當(dāng)浸出焙燒礦時(shí)鋅按下列反應(yīng)溶入溶液中： ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O 60年代末以來，高酸高溫浸出法以及各種沉鐵方法（黃鉀鐵礬法和針鐵礦法等）投入工業(yè)生產(chǎn)以來，有效地解決了浸出渣的處理，整個(gè)流程鋅的回收率最高可達(dá) 98%。目前世界鋅總產(chǎn)量的 80%以上是由濕法煉鋅技術(shù)產(chǎn)出的。在 60年代以前中性酸浸 渣通常采用火法熔煉處理，一般根據(jù)渣中鉛、鋅及其他有價(jià)金屬含量和各自的條件采用不同的方式處理。不象 火法蒸餾煉鋅大多還須精煉。在氧化鋅氣氛下，將 ZnS 轉(zhuǎn)化為ZnO ，以便下一步被浸出。鋅精礦焙燒的目的： （ 1）將精礦中的 ZnS 盡量氧化變成 ZnO ，同時(shí)，也使精礦中的鉛、鎘、砷和銻等雜質(zhì)氧化變成易揮發(fā)的化合物或直接揮發(fā)而從精礦中分離。鼓風(fēng)爐煉鋅時(shí)燒結(jié)焙燒既為脫硫又為結(jié)塊；而蒸餾法煉鋅時(shí)燒結(jié)焙燒主要是為了達(dá)到死焙燒的目的。粉狀焙燒已達(dá)死焙燒就適于豎罐煉鋅用，如粉狀焙燒不能達(dá)死焙燒時(shí)，可在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)進(jìn)行二次焙燒以除盡硫，同時(shí)也除去鉛和鎘 .火法煉鋅中平罐煉鋅在 20 世紀(jì)前重慶科技學(xué) 院課程設(shè)計(jì) 6 是唯一的煉鋅方法，是一種簡單而又落后的煉鋅方法，由于能耗高，生產(chǎn)率低，目前已基本淘汰。 濕法煉鋅廠內(nèi)的焙燒也是氧化焙燒，但有部分硫酸鹽化焙燒。我國對原有的豎罐煉鋅技術(shù)做了不斷的改進(jìn)：用鋅精礦高溫氧化流態(tài)化焙燒技術(shù)取代低溫流態(tài)化焙燒加帶式燒結(jié) 機(jī)兩段流程；簡化制團(tuán)工藝；豎罐大型化；實(shí)現(xiàn)了蒸餾過程連續(xù)化和全過程的機(jī)械化豎罐煉鋅具有對原料適應(yīng)性強(qiáng)、回收率較高等優(yōu)點(diǎn)，但由于在能源消耗、單罐生產(chǎn)能力和環(huán)保方面的劣勢，其發(fā)展?jié)摿Σ粫蟆Ｇ椅覈聫S已經(jīng)基本采用濕法煉鋅建廠。 硫化鋅精礦的焙燒曾采用過反射爐、多膛爐、復(fù)式爐（多膛爐與反射爐的結(jié)合）、飄懸焙燒爐，目前則主要采用流態(tài)化焙燒爐。早期的道爾型沸騰焙燒爐為直筒型，后期爐型略有變化，上部斷面稍有擴(kuò)大。由于不設(shè)底部排料口，粗顆粒沉積在床層底部，不得不定期清理，影響了爐子的連續(xù)作業(yè)率。魯奇爐的特點(diǎn)不僅在于提高了焙燒爐的空間高度，更主 要的是爐身上部面積顯著增大。 D)，較高的線速度也有利于防止結(jié)塊。魯奇沸騰焙燒技術(shù)自 1964 年以來得到了廣泛的應(yīng)用，而且裝備水平越來越高。 本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)能力為年產(chǎn) 萬 t 金屬鋅，將是一座大型濕法煉鋅廠，處理原料主要是硫化鋅精礦，綜合上述理論和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，從技術(shù)上先進(jìn)可靠，易于實(shí)現(xiàn)大型化、連續(xù)化、自動化，經(jīng)濟(jì)上降低投資和節(jié)約成本的角度上講，采用魯奇型沸騰爐具又生產(chǎn)率高，氧化速度快，不需要外加燃料，爐內(nèi)溫度均勻分布和易于調(diào)控及實(shí)現(xiàn)大型化、連續(xù)化、自動化等優(yōu)點(diǎn)，因此本設(shè)計(jì)采用魯奇型沸騰焙燒爐。其中自然干燥法需要較大的場地，且速度慢，受天氣影響大，不適于本設(shè)計(jì)；鐵板干燥法熱 利用率低，勞動條件差；氣流干燥法的投資過多，且要較大的收塵設(shè)備，經(jīng)過比較，本設(shè)計(jì)采用回轉(zhuǎn)窯干燥法對精礦進(jìn)行干燥。 流化床焙燒爐有干式加料和漿式加料之分，漿式加料要求加料裝置耐磨、耐腐蝕，煙氣的收塵與制酸系統(tǒng)較為龐大，在應(yīng)用上受到限制。 焙燒爐產(chǎn)出的焙砂，一部分由溢流放出口排出，一部分隨煙氣帶出，少量大顆粒焙砂由設(shè)置于底部的排料口排出。 煙氣處理 為了回收煙氣中的余熱，焙燒爐煙氣出口直接與余熱鍋爐相連，生產(chǎn)的過 熱蒸氣可用于發(fā)電。 進(jìn)入余熱鍋爐的煙氣溫度約為 980℃排出煙氣溫度 350 ℃，煙塵在余熱鍋爐的沉降率均為 30%。此外，為了改善車間的環(huán)境，所有熱料的排料管都采取了軟連接密封措施，有效地防止煙管和熱料溜管因膨脹而帶來的麻煩。鋅精礦焙燒是一氧化過程，可認(rèn)為硫化物都轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的氧化物。過剩系數(shù)為 ～ （一般火法煉鋅取下限值而濕法煉鋅取上限值）。對于有前室的爐，鼓風(fēng)量分為爐本體和前室兩部分，可以在它們的進(jìn)風(fēng)管上分別安裝流量計(jì)測定。因此壓力降的設(shè)定，乃是控 制焙燒過程的重要條件，也是流態(tài)化爐和選用鼓風(fēng)機(jī)時(shí)的重要數(shù)據(jù)。當(dāng)壓力降上升至一定數(shù)值（ 17kPa 以上）后就應(yīng)停爐檢修。有時(shí)由于精礦含硫品位、加料量和鼓風(fēng)量的波動會使?fàn)t內(nèi)流態(tài)化層波動。表中數(shù)據(jù)說明，提高焙燒溫度有利于脫硫，但可溶性硅會增加，可溶性鐵和可溶性鋅會降低。提高焙燒溫度有利于 提高脫硫率并使可溶性鋅率提高 2%～ 3%，同時(shí)床能力也有提高。 空氣直線速度是流態(tài)化焙燒過程的重要指標(biāo)。直線速度也可以通過計(jì)算求得，一般根據(jù)入爐鋅精礦的干篩分析數(shù)據(jù)，求得其平均粒徑，然后計(jì)算臨界流態(tài)化速度和帶出速度。提高直線速度（即增加單位爐面積鼓風(fēng)量）是提高焙燒爐床能效率的 一項(xiàng)措施，國外大部分煉鋅廠的流態(tài)化焙燒爐一般控制直線速度為 1m/s ，甚至更高，焙燒強(qiáng)度可達(dá) 7～ 9t/（㎡178。 表 焙燒工序技術(shù)條件 序號 項(xiàng)目 單位 技術(shù)條件 1 配料合格率 % 85 2 沸騰層溫度 ℃ 900177。 焙燒脫硫率是指精礦在焙燒過程中氧化脫去進(jìn)入煙氣的流量與精礦中硫量的比例百分?jǐn)?shù)，一般為 86% ～ 95% ，溫度升高脫硫率也有所升高。 重慶科技學(xué) 院課程設(shè)計(jì) 12 流態(tài)化焙燒過程中鋅的損失主要是電收塵出口煙氣帶出煙塵和飛揚(yáng)損失。采用高溫焙燒時(shí)因操作溫度接近于爐料熔點(diǎn) ,爐內(nèi)易粘結(jié) ,故開動周期略短，一般為 3～ 8 個(gè)月。 ） /65= 其中： Zn： kg S: = CdS量：（ 179。 ） /56= kg 其中： CaO量為： kg CO2量： kg MgCO3 量：（ 84179。 設(shè)煙塵產(chǎn)出量為 x kg ，則各組分進(jìn)入煙塵中的量為： Zn： 179。 50%= Fe ： 179。 45%= SS： SSO4 ： x 其它： 179。 1/3＝ 所以 ZnO178。 80/64= 其中 Cu： O： (7) PbO178。 )= 其中 Zn： O ： 根據(jù)以上計(jì)算，編制鋅煙塵的物料組成表，如表 所示。 流態(tài)化焙燒時(shí)，鋅精礦中各組分轉(zhuǎn)入焙砂的量為： Zn： = Cd： = Cu： = Pb： = Fe： = CaO： = MgO： = SiO2： = 其它： = 焙砂中 SSO4 取 %， SS取 %， SSO4和 SS全部與 Zn 結(jié)合； PbO 與 SiO2結(jié)合成 PbO178。 Fe2O3 量： 煙塵中 Fe 先生成 Fe2O3，量為： 179。 Fe2O3 的量為： 179。 81/65= kg (5) CdO 量： 179。 223/207= 其中含 Pb： ， O： 與 PbO 結(jié)合的 SiO2 量為： 179。 ＝ 其中 Zn： O： 根據(jù)以上計(jì)算，編制 焙砂的物 組成表，如下表所示： 焙砂的物相 組 成（ kg） 組 成 Zn Cd Cu Pb Fe Ss Sso42 CaO MgO SiO2 O 其他 共 計(jì) ZnS 2 9 1 ZnSO4 2 6 ZnO 27 8 55 ZnO178。 假定 95%的硫生成了 SO2， 5%的硫轉(zhuǎn)化為 SO3，則需要 O2 的量為：生成 SO2 的： 179。 48/32= 煙塵和焙砂中氧化物和硫酸鹽的含氧量為： 8 .714+=. 因此， 100kg 鋅精礦（干量）焙燒需要理論氧量為： 2 ++=百分?jǐn)?shù)為 23%，則理論需要空氣量為： 179。 77%= O2： 179。 179。 100= 空氣帶入水分量的計(jì)算：設(shè)地區(qū)的氣象資料：大氣壓為 汞柱，相對濕度 77%，平均溫度 %。 179。 1)硫化鋅按下式反應(yīng)氧化放出的熱情為 Q1 ZnS+3/2 O2= ZnO+SO2+443508KJ 生成 ZnO 及 ZnS 量：（ +++） 179。 3)ZnO 與 Fe2O3 按下式反應(yīng)放出熱量 Q3 ZnO+Fe2O3= ZnO178。 4)FeS2