【正文】 返回熔煉）圖33 含銻煙灰表面氧化法（富氧）生產(chǎn)三氧化二銻工藝流程圖 主要技術(shù)條件和經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 還原熔煉工序還原熔煉的目的是煙灰中的Sb、As、Pb、Ag很大程度上還原為金屬并相互分離。即含銻煙灰、熔劑和還原煤按100∶(5～20)∶( 5～15) 的比例投入反射爐內(nèi)在1 100～1 200 ℃的條件下還原熔煉。 產(chǎn)后Sb、Pb 等的化合物還原成單質(zhì)形成合金熔體,銀進(jìn)入金屬熔體富集,其它雜質(zhì)形成渣與金屬相分離。還原熔煉后的主要產(chǎn)物是粗鉛銻合金和高砷煙灰，這時粗鉛銻合金還要進(jìn)一步精煉除砷。還原熔煉的基本反應(yīng)式為:2Sb2O3 +3C=4Sb+3CO2↑ ( 31)4SbOCl+3C+2Na2CO3=4Sb+5CO2↑+NaCl ( 32)本工序采用的是還原熔煉發(fā)射爐，其熔煉工序的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如下：反射爐床能力：~（㎡d）冶煉直收率：Pb %~% Sb %~%煙塵率 ：8~9%爐渣產(chǎn)出率：48~50%渣含：Pb 7%~10% Sb 8%~10%煤耗：~ 精煉除砷工序該工序應(yīng)用的是加堿吹風(fēng)氧化的堿性精煉法除砷，這種方法是將燒堿加在熔融銻液的表面上，并向銻液內(nèi)鼓入壓縮空氣，將砷氧化，再與燒堿作用生成砷酸鈉鹽，從而與銻分離；雖然也有部分銻也被氧化，與堿作用生成亞銻酸鈉，但生成的亞銻酸鈉可以與砷發(fā)生取代反應(yīng)，促進(jìn)了除砷過程的進(jìn)行。除砷過程的反應(yīng)如下：4As+5O2+12NaOH=4Na3AsO4+6H2O （33）4Sb+3O2+12NaOH=4Na3SbO3+6H2O （34）Na3SbO3+As=Na3AsO3+Sb （35） 本工序采用的是除砷精煉鍋，其精煉工序的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如下：燒堿用量：28kg（1t含1%砷上網(wǎng)鉛銻合金）除砷時間：15～22h溫度：550～600℃砷含量從1%%砷堿渣的產(chǎn)出率一般為精合金的5~%銻在精煉除砷工序的直收率：88%。銻和鉛的分離比：103 吹風(fēng)氧化工序粗銻合金經(jīng)粗雜后產(chǎn)出的鉛銻合金投入銻白爐中進(jìn)行吹風(fēng)氧化，銻白生產(chǎn)的基本反應(yīng)為：4Sb+3O2=2Sb2O3↑ （36）其實(shí)質(zhì)是銻的氧化揮發(fā)過程。Sb氧化揮發(fā)時Sb蒸汽先氧化為氣態(tài)Sb2O3再被鼓入的大量冷空氣急劇冷卻，從而以極度細(xì)化的立方和少量的斜方Sb2O3晶體冷凝，形成商品銻白。本工序采用的是銻白爐，其吹煉工序的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如下：銻白爐溫度：640～690℃吹煉時間/（h/t銻白）：8h左右吹風(fēng)量：6000m3h1撈渣：每小時2次底鉛中銻的含量：15%左右，鉛含量：84%左右，Ag 35kg/t 左右：% 原料中Sb≥%，%中南大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第四章 冶金平衡計(jì)算第四章 冶金平衡計(jì)算 吹風(fēng)氧化工序階段的冶金平衡計(jì)算 已知成分條件合格銻白含Sb2O3：% 底鉛：Pb 83% Sb15% 其他2%精合金：Pb 24% Sb 75% 其他1%富氧空氣含氧：26% 空氣密度；179。合格銻白：2000t 計(jì)算過程根據(jù)該工藝流程知，該工序?yàn)楦谎蹩諝馓幚砭珶挳a(chǎn)出的合金，產(chǎn)物為合格銻白、底鉛及氧化渣。有銻和鉛的物料平衡，精合金中的銻主要進(jìn)入到合格銻白中，小部分進(jìn)入底鉛和氧化渣中；而鉛主要進(jìn)入底鉛，小部分進(jìn)入氧化渣中；由于銻和鉛進(jìn)入氧化渣的部分很少，%，這里為計(jì)算簡便，可以再物料平衡計(jì)算部分忽略進(jìn)入氧化渣的部分不計(jì)。假設(shè)精合金的質(zhì)量為X t 、鉛金屬平衡計(jì)算由合格銻白中Sb2O3量為：2000%=1992 t則合格銻白Sb2O3中含銻量為：= t由于精合金中鉛在吹煉過程中全部進(jìn)入底鉛中，則精合金中鉛的含量為：X t底鉛中鉛的含量為：X t底鉛中的銻含量為：（X/ ） t精合金中的銻含量為：X t由吹煉過程中的銻金屬平衡則有：X=+（X/ ）解得 X= t綜上計(jì)算有：精合金中的鉛含量為：= t底鉛中的鉛含量為： t底鉛含量為：底鉛中的銻含量為：= t精合金中的銻含量為：= t 富氧空氣用量計(jì)算 t、 t，則需要的富氧空氣理論量計(jì)算如下：耗氧量按下式計(jì)算： 2Pb+O2=2PbO ↑ 4Sb+3O2=2Sb2O3 ↑ （41，42） 鉛消耗的氧氣為 ：= t 銻消耗的氧氣為：= t故需要理論氧氣總量為：+= t則所需空氣總量為：1000/（）= m179。由取過量空氣系數(shù)為10，則空氣進(jìn)入量即實(shí)際需要富氧空氣量為： 10= m179。 浮渣（氧化渣）產(chǎn)出量由吹煉過程的投入與產(chǎn)出量物料平衡則吹煉后浮渣產(chǎn)量為：+－2000－= t由浮渣仍為銻的高價氧化物，并含有被腐蝕的爐壁耐火材料成分及鐵的氧化物，一般含銻約為75%，可返回反射爐熔煉。 氧化工序的銻金屬平衡綜合以上計(jì)算，吹風(fēng)氧化工序的物料平衡與銻金屬平衡列于下表41和42表41 吹風(fēng)氧化工序的物料平衡表投入產(chǎn)出物料名稱質(zhì)量（t）物料名稱質(zhì)量（t）精鉛銻合金合格銻白2000富氧空氣底鉛合計(jì)氧化渣合計(jì)表42 吹風(fēng)氧化工序的銻金屬平衡表 投入產(chǎn)出物料名稱質(zhì)量/t含銻/%銻金屬/t物料名稱質(zhì)量/t含銻/%銻金屬/t精鉛銻合金75合格銻白20001992（Sb2O3）其他———底鉛15氧化渣——合計(jì)75 精煉除砷工序階段的冶金平衡計(jì)算 已知成分條件精合金： t 砷堿渣：As 25% Sb 5% Pb 8% 粗鉛銻合金成分：% % % 計(jì)算過程 有工藝流程可知，該工序的投入物為粗鉛銻合金、富氧空氣及氫氧化鈉，進(jìn)行精煉除砷，粗合金精煉除砷過程中產(chǎn)生浮渣、煙塵和砷堿渣，浮渣和煙塵產(chǎn)出量較少，計(jì)算時可忽略不計(jì)。 粗合金，產(chǎn)生Bt 砷堿渣。則粗合金中的砷量為：A t在粗鉛銻合金精煉除砷過程中，需加火堿，通入富氧空氣。精煉除砷過程中發(fā)生反應(yīng)的方程式為： 4As+5O2+12NaOH=4Na3AsO4+6H2O （43） 4Sb+3O2+12NaOH=4Na3SbO3+6H2O （44），故火堿消耗量為：At所以除砷過程理論需要氧氣的用量為： t由粗合金中銻的含量為：A t砷堿渣中銻的含量為：B t根據(jù)上面計(jì)算知精合金中銻的含量為： t，在該工序過程中由銻金屬平衡為：A=B+ 物料平衡為：A++A=+B聯(lián)合上兩式計(jì)算得：A= t B= t則粗合金中銻的含量為： = t砷堿渣中銻的含量為：= t需要燒堿用量為：= t需要理論氧氣量為：=，則需要富氧空氣的量：1000/（）= m179。 ，取過量空氣系數(shù)為3，則空氣進(jìn)入量：3= m179。 精煉工序的銻金屬平衡綜合以上計(jì)算，精煉除砷工序的物料平衡與銻金屬平衡列于下表43和44表43 精煉除砷工序的物料平衡表投入產(chǎn)出物料名稱質(zhì)量（t）物料名稱質(zhì)量（t）粗鉛銻合金精合金富氧空氣砷堿渣氫氧化鈉合計(jì)合計(jì)表44 精煉除砷工序的銻金屬平衡表 投入產(chǎn)出物料名稱質(zhì)量/t含銻/%銻金屬/t物料名稱質(zhì)量/t含銻/%銻金屬/t粗鉛銻合金精合金75其他———砷堿渣合計(jì)合計(jì) 還原熔煉工序階段的冶金平衡計(jì)算 已知成分條件粗鉛銻合金： t含銻煙灰：銻40% 鉛15% % 銀900g/t粗鉛銻合金成分：% % %次銻氧（主要為還原過程產(chǎn)出的煙氣在冷凝收塵系統(tǒng)收集的氧化銻煙塵）：產(chǎn)出率為入爐煙灰的總量的18%，主要成分中含銻43%浮渣（泡渣）主要成分為SiO2和Na2O的化合物和混合物含銻18%，產(chǎn)出率為粗合金產(chǎn)量的5%還原煤與燃料煤：還原煤的化學(xué)成分如下（%）：組分固定碳揮發(fā)物SiO2Fe2O3CaOAl2O3MgO其他含量煙煤化學(xué)成分如下：固定碳60% 揮發(fā)物20% 灰分15% 水分5% 粒度30mm熔劑純堿純堿的化學(xué)成分如下：Na2CO3（干基） % Na2SO4 % NaHCO3 %由含銻煙灰成分則換算為煙灰的物相組成列于下表45表45 銻煙灰的物相組成（%）組成SbAsPbO2其他合計(jì)Sb2O340As2O3PbO15其他2929合計(jì)401529 計(jì)算過程 由發(fā)射爐還原熔煉的直收率一般為75%~79%，%，煙灰中含銻40%， t， t的粗鉛銻合金投入的含銻煙灰用量為： = t由化學(xué)反應(yīng)式：2Sb2O3 +3C=4Sb+3CO2 ↑ （45）則Sb2O3的還原需要碳量為：= t由化學(xué)反應(yīng)式：2PbO +3C=2Pb+CO2 ↑ （46）則PbO的還原需要碳量為：= t 故需要理論碳的總量為：+= t在實(shí)踐生產(chǎn)中約有17~20%的碳被燃燒，未起還原作用，這里被燃燒的碳量取20%。則實(shí)際需要還原的碳量為：= t%計(jì)算，實(shí)際需要還原煤量為：247。= t—純堿的用量計(jì)算 由生產(chǎn)中，一般100kg銻氧配純堿1kg，這里需要的純堿量約為：（103）247。100= t 煙灰中銻的金屬含量計(jì)算 煙灰中的銻含量為：= t 煙灰中的砷含量為：= t 煙灰中的鉛含量為：= t 煙塵（次銻氧）產(chǎn)出量由次銻氧（主要為還原過程產(chǎn)出的煙氣在冷凝收塵系統(tǒng)收集的氧化銻煙塵）：產(chǎn)出率為入爐煙灰的總量的18%，主要成分中含銻43%則次銻氧量為：= t 次銻氧中含銻量為：= t 泡渣產(chǎn)出量由浮渣（泡渣）主要成分為SiO2和Na2O的化合物和混合物，含銻18%，產(chǎn)出率為粗合金產(chǎn)量的6%，則泡渣產(chǎn)出量為：= t泡渣中銻含量為：= t 熔煉工序的銻金屬平衡綜合以上計(jì)算，精煉除砷工序的物料平衡與銻金屬平衡列于下表46和47表46 還原熔煉工序的物料平衡表投入產(chǎn)出物料名稱質(zhì)量（t）物料名稱質(zhì)量（t）含銻煙灰還原煤粗鉛銻合金煙塵（次銻氧）純堿合計(jì)泡渣合計(jì)表47 還原熔煉工序的銻金屬平衡表投入產(chǎn)出物料名稱質(zhì)量/t含銻/%銻金屬/t物料名稱質(zhì)量/t含銻/%銻金屬/t含銻煙灰40粗銻合金其他煙塵（次銻氧）43泡渣18合計(jì)40合計(jì) 合格銻白生產(chǎn)的直收率與總回收率計(jì)算根據(jù)銻白生產(chǎn)的還原熔煉、精煉與氧化的工藝生產(chǎn)流程，煙灰還原熔煉工序產(chǎn)出的煙塵經(jīng)收塵后要返回反射爐熔煉，加減精煉所產(chǎn)出的砷堿渣送濕法處理，銻白爐氧化工序產(chǎn)出的氧化渣也要返回反射爐處理，同時銻白爐即可產(chǎn)出合格銻白。直收率與總回收率按下式計(jì)算：直收率=（產(chǎn)品中銻金屬量247。原料中銻金屬量）100%回收率=（產(chǎn)品中銻金屬量+副產(chǎn)品中銻金屬量）247。原料中銻金屬量100%而銻白生產(chǎn)各個工序的直收率為： 氧化工序：=% 精煉工序：=% 還原工序：=%所以整個工藝流程銻的直收率為：%%%=%由氧化和精煉工序中計(jì)算過程中為了計(jì)算簡便對產(chǎn)生的煙塵與浮渣的金屬含量進(jìn)行忽略，致使兩個工序的回收率與直收率相等，%、%。而還原工序的回收率為：=%所以整個工藝流程銻的總回收率為：%%%=% 煙氣產(chǎn)出量計(jì)算本設(shè)計(jì)的三個工藝流程中，還原熔煉期占有整個工藝的80%以上，故計(jì)算還原熔煉期的煙氣產(chǎn)出量即可，該煙氣主要由燃燒，還原反應(yīng)和造渣反應(yīng)產(chǎn)出的煙氣組成。煙氣計(jì)算如下： 燃料燃燒產(chǎn)出的煙氣量由生產(chǎn)實(shí)踐統(tǒng)計(jì)，燃料煤燃燒消耗一般為45%， t粗銻合金需要的燃料煤為：= t。假定煤中的固定碳有5%燃燒生成CO，95%生成CO2，則煤中的固定碳量為：= t，假設(shè)煤中揮發(fā)分為CH4，則CH4量為：= t，燃料燃燒產(chǎn)出的煙氣量計(jì)算如下：（1） 2C+O2→2CO （47）則需O2量為：32/24= t產(chǎn)生的CO量為：56/24= t（2） C+O2→CO2 （48）則需O2量為：32/12= t產(chǎn)生的CO2量為：44/12= t（3） CH4+2O2→CO2+2H2O （49）則需O2量為：64/16= t產(chǎn)生的CO2量為：44/16= t產(chǎn)生的H2O量為：36/16= t綜上計(jì)算燃料燃燒產(chǎn)出的煙氣量各組分含量為：則共需O2量為：++= t共產(chǎn)出的C