【正文】 質(zhì)、高壽命、低能耗、低污染，這是設(shè)計(jì)的目標(biāo)。當(dāng)前，社會(huì)和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展新的價(jià)值觀和環(huán)保法規(guī)定對(duì)沸騰焙燒爐的設(shè)計(jì)與操作提出了越來越嚴(yán)格的要求。 說明書共分五章，主要內(nèi)容包括：設(shè)計(jì)概述、工藝流程的選擇與論證、物料平衡和 熱平衡計(jì)算、 設(shè)備選型計(jì)算、 環(huán)保與安全。經(jīng)濟(jì)上合理，所以 ,設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則和指導(dǎo)思想為： 遵守 國家法律、法規(guī)，執(zhí)行行業(yè)設(shè)計(jì)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和規(guī)定，嚴(yán)格把關(guān)，精心設(shè)計(jì)； 設(shè)計(jì)中對(duì)主要工藝流程進(jìn)行多方案比較，以確定最佳方案； 設(shè)計(jì)中應(yīng)充分采用各項(xiàng)國內(nèi)外成熟技術(shù)，因某種原因暫時(shí)不上的新技術(shù)要預(yù)留充分的可能性?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)各種礦產(chǎn) 70 余種， 主要有 鉛、鋅、 煤、鐵、 銅 、 鉬、螢石、天然氣 等。其中，國道 4 條：國道 111線北京至加格達(dá)奇、國道 303 線集安至錫林浩特、國道 305 線莊河至林東、國道 306線綏中至經(jīng)棚，總里程 1260 公里；省道 4 條：省道 204 線錫林浩特至巴林橋、省道205線大板至朝陽、省道 206 線赤峰至承德、省道 219 線小城子至平泉，總里程 551公里，北京經(jīng)承德走茅荊壩線到赤峰 420公里只需 5小時(shí)。 三、沸騰焙燒爐物料平衡和熱平衡初算 。 表 21 鋅精礦的化學(xué)成分 化學(xué)成分 Zn Pb Cu Cd Fe S CaO MgO SiO2 其他 wB(%) 鋅主要以硫化物形態(tài)存在于自然界 , 氧化物形態(tài)為其次。 火法煉鋅 是利用鋅的沸點(diǎn) (906℃ ) 較低 , 在冶煉過程中用還原劑將其從氧化物中還原揮發(fā) , 從而使鋅與脈石和其它雜質(zhì)分離 , 鋅蒸氣進(jìn)入冷凝系統(tǒng)被冷凝成金屬鋅。 與火法冶金不同的是，濕法冶金過程中的主要化學(xué)反應(yīng)是在水溶液中進(jìn)行的。濕法煉鋅（又稱電解法煉鋅）處理硫化鋅精礦同樣也要經(jīng)過焙燒工藝，使硫化鋅精礦變成易于被稀硫酸溶解的氧化鋅。硫化鋅不能被廉價(jià)的、最容易獲得的碳質(zhì)還原劑還原，也不容易被廉價(jià)的，并且在浸出— 電積濕法煉鋅生產(chǎn)流程中可以再生的硫酸稀溶液（廢電解液）所浸出，因此對(duì)硫化鋅精礦氧化焙燒使之轉(zhuǎn)變成氧化鋅是很有必要的。焙燒過程得到的固體產(chǎn)物就被稱為焙砂或焙燒礦。此外還可能有 MeO用固體技術(shù)焙燒硫化礦的裝置。 沸騰焙燒工藝流程要根據(jù)具體條件和要求而定，焙燒性質(zhì)、原料、地理位置等因素不同其選擇的工藝流程也不盡相同。由于濕式加料缺點(diǎn)較多，國內(nèi)沒有工廠采用。 焙燒爐是焙燒的主體設(shè)備，按床面積形狀可分為圓形（或橢圓形）和矩形。 魯奇式沸騰爐上部結(jié)構(gòu)采用擴(kuò)大段，造成煙氣流速減慢和煙塵率降低，延長了煙氣的停留時(shí)間，煙氣中的煙塵得到充分的焙燒，從而使煙塵中的含硫量達(dá)到要求，煙 塵質(zhì)量得到保證，焙砂質(zhì)量較高、生產(chǎn)率高、熱能回收好。常見的煙氣冷卻方式分直接冷卻和間接冷卻兩類。 本設(shè)計(jì) 采 用余熱鍋爐。 沸 騰焙燒爐爐體 （ 圖 22） 為鋼殼內(nèi)襯保溫磚再襯耐火磚構(gòu)成。爐膛 中部為向 上擴(kuò)大的圓錐體，上部焙燒空間的截面積 比沸騰層的截面積大，以減少固體粒子吹出。多用于有色金屬精礦 的焙燒，焙燒強(qiáng)度較低，爐膛上部不擴(kuò)大或略微擴(kuò)大，外觀基本上呈圓筒型。 操作指標(biāo)和條件主要 有 焙燒強(qiáng)度、沸騰層高度、沸騰層溫度、爐氣成分等。一般浮選礦的焙燒強(qiáng)度為 15～ 20t/( dm? )；對(duì)于通過 33mm 的篩孔的破碎塊礦，焙燒強(qiáng)度為 30t/( dm? )。 ④ 爐氣成分 硫鐵礦氧化焙燒時(shí)，爐氣中二氧化硫 13％～ ％，三氧化硫≤ ％。 氣體分布板及風(fēng)箱 氣體分布板 氣體分布板一般由風(fēng)帽、花板、耐火襯墊構(gòu)成。從風(fēng)帽的側(cè)孔噴出的氣體緊貼分布板進(jìn)入床層，對(duì)床層攪動(dòng)作用較好，孔眼不易被堵塞，不易漏料。 本設(shè)計(jì)也采用測流式同心圓排列風(fēng)帽。對(duì)于大型 的宜采用中心圓柱預(yù)分布器。 間接排熱應(yīng)用較為普遍，間接排熱目的：使流態(tài)化床層內(nèi)余熱通過冷卻介質(zhì)達(dá)到降溫目的。排料口溜礦面可采用混凝土搗制而成，其坡度應(yīng)大于 ?60 。 煙氣出口 煙氣出口的方式有側(cè)面及爐頂中央兩種。 以 100kg 鋅精礦（干量）進(jìn)行計(jì)算。因?yàn)?2CO 氣體進(jìn)入煙氣中 。 各組分化合物進(jìn)入焙砂中的數(shù)量為：4SOS量： kg , S 量： kg 1. 4ZnSO 量： y k gy ?? 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 16 其中： Zn Kg S Kg 量： kgy 32 ?? 其中： Zn kg S kg 3. 32OFeZnO? 量： 焙砂中 Fe 先生成 32OFe ，其量為 ??， 32OFe 有40%與 ZnO 結(jié)合成 32OFeZnO? ，其量為 kg6 9 8 ?? 。 所以，進(jìn)入焙燒爐物料量為：精礦 100Kg，水洗浮渣 ，共計(jì) ，產(chǎn)出煙塵量 ，焙砂量 ，共計(jì)燒結(jié)礦 。 Q1 ZnS+121 O2 =ZnO+SO2 +443508kJ 生成 ZnO 的 ZnS 量： ? ? ??? kg23 ?? Q1 = kJ328 90 50 8 ?? O2 ZnS+2O2 =ZnSO4 +774767kJ 生成 ZnSO4 的 ZnS 量 :? ? ??? Q2 = ?? 和 Fe2 O3 按下式反應(yīng)生成 O3 放出的熱量 Q3 : ZnO+ Fe2 O3 = O3 + kJ114300 生成 O3 的 ZnO 量 ? ? ??? Q3 = ?? 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 22 按下式反應(yīng)氧化放出熱量 Q4 4FeS2 +11O2 =2 Fe2 O3 +8 SO2 + kJ3310084 Q4 = kJ17952 08 4 ?? 按下式反應(yīng)氧化放出熱量 Q5 2FeS+321O2 = Fe2 O3 +2 SO2 + kJ1226774 Fe7 S8 分解得到 FeS 量： ??? CuFeS2 分解得到 FeS 量 : ??? Q5 = kJ808 67 74 ?? ? 和 Fe7 S8 分解得到硫燃燒放出熱量 Q6 CuFeS2 = Cu S2 +FeS+21 S2 分解出 S量： ?? Fe7 S8 =7FeS+21 S2 分解出 S量： ?? 1kg 硫燃燒放出的熱量為 9303kJ 則： Q6 =? ? kJ6 6 9 89 3 0 ??? 按下式反應(yīng)放出熱量 Q7 PbS+121 O2 =PbO+SO2 + kJ421569 PbS+SiO2 = PbO˙ SiO2 + kJ8499 生成 PbS 放出熱量： 69 ?? 生成 PbO˙ SiO2 量： ?? 生成 PbO˙ SiO2 放出熱量： ?? Q7 =423+7=430kJ 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 23 按下式反應(yīng)放出熱量 Q8 CdS+21O2 =CdO+SO2 +413656kJ 生成 CdO 的 CdS量： ?? Q8 = kJ1518 ?? S按下式反應(yīng)氧化放出熱量 Q9 Cu2 S+2 O2 = 2CuO+ SO2 + kJ533691 生成 CuO 的 Cu2 S量： ?? Q9 = ?? SO2 生成 SO3 放出熱量 Q10 SO2 +21 O2 = SO3 + kJ98348 Q10 = ?? Q11 進(jìn)入流態(tài)化焙燒爐的精礦溫度為 40C? ,精礦比熱取 ? ?CkgkJ ?? Q11 = ??? Q12 空氣比熱取 ? ?CmkJ ??3,空氣溫度為 ? , Q12 = ??? ,水分比熱取 ? ?CkgkJ??， 100kg 精礦中的水分帶入熱量 Q13 Q13 = ??? 熱量總收入 Q總收入 = Q1 +O2 +Q3 +Q4 +Q5 +Q6 +Q7 +Q8 +Q9 + Q10 +Q11 + Q12 + Q13 =1457+5561+3360+4641+2717+1518+430+6698+80889+17952+3242+33417+328902 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 24 =490784kJ 熱支出 Q煙 爐頂煙氣 9000 C,各比分比熱為 ( ? ?CmkJ ??3)： SO2 SO3 C O2 N2 O2 H2 O kJQ 282232900) ( ????? ?????????煙 Q煙塵 由爐中出來的煙塵溫度為 900C? ，其比熱為 ? ?CkgkJ ?? Q煙塵 = ??? Q焙 由爐中出來的焙沙溫度為 850C? ，其比熱為 ? ?CkgkJ ?? Q焙 = ??? Q蒸 Q蒸 =G水 t水 C水 +G水 V 式中 G水 —— 鋅精礦中水的質(zhì)量， kg ； t水 —— 鋅精礦中水的溫度， 40C? C水 —— 水的比熱， ? ?CkgkJ ??， ； V —— 水的汽化熱， ? ?CkgkJ??， 400 C， V為 2407。 確定 A： 設(shè)沸騰焙燒爐每年工作 330 天， 床能率取 ， 年產(chǎn) 6萬噸鋅，鋅的回收率94%，鋅精礦含鋅 % A= %%94330 60000 ??? t/d 則 maAF ??? 沸騰爐的選擇一般趨于大爐 4 5 6 7 8 9 109 m2這里選一臺(tái) 69 m2。 由于本設(shè)計(jì)的爐床面積為 69 2m ，固 應(yīng)該采用 前室。其關(guān)系式如下： ? ?3~2fB ? ? ?BL 3~2? 式中 B— 為矩形爐寬， m ； L— 為矩形爐的長邊長度， m 。本設(shè)計(jì)采用 。 根據(jù)國內(nèi)工廠實(shí)踐，鋅精礦流態(tài)化焙燒爐空氣分布板的孔眼率一般為 %~ 。 風(fēng)帽的孔眼數(shù)一般為 8，孔眼直徑 mm10~3 。 本設(shè)計(jì)采用的風(fēng)帽個(gè)數(shù)為： ? ? ? ? 008 2 ??? ????? 孔 前床爐床孔 nd FFbN 所以 N =1820 個(gè)。而目前在環(huán)保方面有缺陷的工藝也必須尋求新技術(shù)加以改進(jìn)。環(huán)境保護(hù)已經(jīng)成為我國的一項(xiàng)基本國策。對(duì)于新建的工廠項(xiàng)目，在開始進(jìn)行生產(chǎn)方法和流程設(shè)計(jì)時(shí)，就必須考慮過程中產(chǎn)生的 “ 三廢 ” 來源和采取的措施。 本設(shè)計(jì)采用濕法煉鋅，主要原料為硫化鋅精礦。本設(shè)計(jì)在鋅冶煉廠主要的環(huán)保工作是處理冶煉過程中的廢氣 等 問題 ， 分別評(píng)述如下。 煙塵的產(chǎn)生在 運(yùn)輸過程是無法避免的，破碎時(shí)的粉塵主要靠設(shè)備本身的防塵設(shè)施，如防塵罩等，或是采用濕磨焙燒產(chǎn)生的粉塵，就必須針對(duì)其高濕、高壓的特征，采用專門的收塵設(shè)備，本設(shè)計(jì)采用重力收塵，旋風(fēng)收塵，電收塵等，對(duì)各種粒徑的粉塵進(jìn)行嚴(yán)格的控制，并達(dá)到國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)處理后，煙氣排放濃度達(dá)到國家工業(yè)爐窯大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)的要求，煙塵濃度不大于 200mg?m3。 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 32 勞動(dòng)保護(hù) 鋅冶金在火法冶煉高溫或濕法酸性水溶液中進(jìn)行，從這些過程中散發(fā)的生產(chǎn)性毒物粉塵構(gòu)成了生產(chǎn)過程中的化學(xué)有害因素，如 Pb、 As、 Cd、 Hg、 SO CO及酸霧等有害氣體、煙塵以及煤塵、礦塵等，除此之外，還有高溫、高濕、噪聲等物理有害因素，一起構(gòu)成了對(duì)人體健康產(chǎn)生職業(yè)危害。 3） 明確崗位取責(zé)，規(guī)定安全操作標(biāo)準(zhǔn)并嚴(yán)格進(jìn)行檢查。 通過本次設(shè)計(jì)，我充分認(rèn)識(shí)到了自己的不足，但是我也有了很多的體會(huì)和收獲，因?yàn)槲艺莆樟俗约涸谝郧皩W(xué)習(xí)中沒有掌握的知識(shí)，并且通過查找大量資料我還學(xué)習(xí)到了很多在書本中學(xué)不到了知識(shí)。三年的時(shí)間，如同白駒過隙，轉(zhuǎn)眼之間的事情會(huì)一下子浮現(xiàn)在眼前。讓我感到三年中不僅積累了豐富的學(xué)識(shí)，更在如何做人上讓我學(xué)到了很多，我將隨身攜帶著它們，勇敢的踏上新的人生之路。在這里請(qǐng)接受我誠摯的謝意！ 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 35 參考文獻(xiàn) ［ 1］ 彭容秋 主編 鋅冶金 ， 長沙：中南大學(xué)出版社， 2021. ［ 2］ 彭容秋 主編 鉛冶金 ， 長沙：中南大學(xué)出版社， 2021. ［ 3］ 蔡祺風(fēng) 主編 有色冶金工廠設(shè)計(jì)基礎(chǔ) ， 北京：冶金工業(yè)出版社， 1991. ［ 4］ 陳佛順 主編 有色冶金環(huán)境保護(hù)，北京：冶金工業(yè)出版社， 1984. ［ 5］ 彭容秋 主編 重金屬冶金學(xué) （第二版） ，長沙：中南工業(yè)大學(xué)出版社， 2021. ［ 6］ 《鉛鋅冶