年產(chǎn)8萬噸鋅精礦硫酸化沸騰焙燒爐設(shè)計.doc

江西理工大學(xué)江西理工大學(xué) 冶金工程冶金工程 084084 班班 0909 號號沸騰焙燒爐設(shè)計沸騰焙燒爐設(shè)計課程設(shè)計課程設(shè)計 - 1 - 鋅精礦硫酸化沸騰焙燒爐鋅精礦硫酸化沸騰焙燒爐 設(shè)設(shè) 計計 說說 明明 書書 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師 ：萬林生：萬林生 姓姓 名名 ：朱健玲：朱健玲 班級學(xué)號班級學(xué)號 ： 084 班班 09 號號 專專 業(yè)業(yè) ： 冶金工程冶金工程 完成日期完成日期 ：自 2011 年 12 月 26 號至 2012 年 1 月 5 號 江西理工大學(xué)江西理工大學(xué) 冶金與化工工程學(xué)院冶金與化工工程學(xué)院 二一一年十二月 江西理工大學(xué)江西理工大學(xué) 冶金工程冶金工程 084084 班班 0909 號號沸騰焙燒爐設(shè)計沸騰焙燒爐設(shè)計課程設(shè)計課程設(shè)計 - 2 - 設(shè)設(shè) 計計 任任 務(wù)務(wù) 書書 一、設(shè)計題目：一、設(shè)計題目：年產(chǎn) 8 萬噸鋅精礦硫酸化沸騰焙燒爐設(shè)計 二、原始資料：二、原始資料： 1 1、生產(chǎn)規(guī)模：、生產(chǎn)規(guī)模：電鋅年產(chǎn)量 80000 噸 2 2、精礦成分：、精礦成分： 本次設(shè)計處理的原料鋅精礦成分如下表所示（%，質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）： 化學(xué) 成分 znpbcucdfescaomgosio2其他 w53.455.260.160.115.2632.20.800.283.542.33 3 3、精礦礦物形態(tài)：、精礦礦物形態(tài)：閃鋅礦、黃銅礦、黃鐵礦、磁流鐵礦、方鉛 礦、硫鎘礦、石灰石、菱美礦 三、設(shè)計說明書內(nèi)容：三、設(shè)計說明書內(nèi)容： (1） 設(shè)計概述 (2） 沸騰焙燒專題概述 (3） 物料衡算及熱平衡計算 (4） 沸騰焙燒爐的選型計算 (5） 沸騰爐輔助設(shè)備計算選擇 (6） 沸騰爐主要技術(shù)經(jīng)濟 四、繪制的圖紙四、繪制的圖紙 沸騰焙燒結(jié)構(gòu)總圖（1#圖紙：縱剖面和一個橫剖面） 五、設(shè)計開始及完成時間五、設(shè)計開始及完成時間 自 2011 年 12 月 26 號至 2012 年 1 月 5 號 江西理工大學(xué)江西理工大學(xué) 冶金工程冶金工程 084084 班班 0909 號號沸騰焙燒爐設(shè)計沸騰焙燒爐設(shè)計課程設(shè)計課程設(shè)計 - 3 - 目 錄 第一章第一章 設(shè)計概述設(shè)計概述 .1 1.11.1 設(shè)計依據(jù)設(shè)計依據(jù) .1 1.21.2 設(shè)計原則和指導(dǎo)思想設(shè)計原則和指導(dǎo)思想 .1 1.31.3 設(shè)設(shè) 計計 任任 務(wù)務(wù) 1 第二章第二章 沸騰焙燒專題概述沸騰焙燒專題概述 .2 2.12.1 沸騰焙燒爐的應(yīng)用和發(fā)展沸騰焙燒爐的應(yīng)用和發(fā)展 .2 2.22.2 沸騰爐爐型概述沸騰爐爐型概述 .2 2.32.3 鋅精礦硫化沸騰焙燒工藝及主要設(shè)備的選擇鋅精礦硫化沸騰焙燒工藝及主要設(shè)備的選擇 .3 2.3.12.3.1 鋅精礦硫化沸騰焙燒原理鋅精礦硫化沸騰焙燒原理 .3 2.3.22.3.2 鋅精礦硫酸化沸騰焙燒爐爐型選擇鋅精礦硫酸化沸騰焙燒爐爐型選擇 .4 2.3.32.3.3 氣體分布板及風(fēng)箱氣體分布板及風(fēng)箱 .6 2.3.42.3.4 流態(tài)化床層排熱裝置流態(tài)化床層排熱裝置 .7 2.3.52.3.5 排料口排料口 .7 2.3.62.3.6 煙氣出口煙氣出口 .8 第三章 物料衡算及熱平衡計算 9 3.13.1 鋅精礦流態(tài)化焙燒物料平衡計算鋅精礦流態(tài)化焙燒物料平衡計算 .9 3.1.13.1.1 鋅精礦硫態(tài)化焙燒冶金計算鋅精礦硫態(tài)化焙燒冶金計算 .9 3.1.23.1.2 煙塵產(chǎn)出率及其化學(xué)和物相組成計算煙塵產(chǎn)出率及其化學(xué)和物相組成計算 11 3.1.33.1.3 焙砂產(chǎn)出率及其化學(xué)與物相組成計算焙砂產(chǎn)出率及其化學(xué)與物相組成計算 13 3.1.43.1.4 焙燒要求的空氣量及產(chǎn)出煙氣量與組成的計算焙燒要求的空氣量及產(chǎn)出煙氣量與組成的計算 16 3.1.53.1.5 沸騰爐排出煙氣量和組成沸騰爐排出煙氣量和組成 17 3.1.63.1.6 沸騰焙燒物料平衡沸騰焙燒物料平衡 19 3.23.2 熱平衡計算熱平衡計算 20 3.2.13.2.1 熱收入熱收入 20 3.2.23.2.2 熱支出熱支出 23 第四章 沸騰焙燒爐的選型計算 .27 4.14.1 床面積床面積 27 4.24.2 前室面積前室面積 27 江西理工大學(xué)江西理工大學(xué) 冶金工程冶金工程 084084 班班 0909 號號沸騰焙燒爐設(shè)計沸騰焙燒爐設(shè)計課程設(shè)計課程設(shè)計 - 4 - 4.34.3 流態(tài)化床斷面尺寸流態(tài)化床斷面尺寸: : .27 4.44.4 流態(tài)化床高度（沸騰層高度流態(tài)化床高度（沸騰層高度 h h） .28 4.54.5 爐膛面積和直徑爐膛面積和直徑 28 4.64.6 爐膛有效高度爐膛有效高度 29 4.74.7 爐膛空間體積爐膛空間體積 v v爐膛 爐膛 的確定 的確定.29 4.84.8 氣體分布板及風(fēng)帽氣體分布板及風(fēng)帽 29 4.8.14.8.1 氣體分布板孔眼率氣體分布板孔眼率 30 4.8.24.8.2 風(fēng)帽風(fēng)帽 30 4.94.9 確定沸騰層冷卻面積確定沸騰層冷卻面積 f f冷卻 冷卻30 4 41010 水套中循環(huán)水的消耗量水套中循環(huán)水的消耗量 31 4.114.11 風(fēng)箱的容積風(fēng)箱的容積 v v風(fēng)箱 風(fēng)箱.31 4.124.12 加料管面積加料管面積 f f加料 加料.31 4.134.13 溢流排料口溢流排料口 .32 4.144.14 排煙口的面積排煙口的面積 f f排煙 排煙 的計算 的計算 .32 第五章沸騰爐輔助設(shè)備的選擇計算 33 第六章 沸騰爐主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo) .35 參考文獻 37 設(shè)計心得體會 38 江西理工大學(xué)江西理工大學(xué) 冶金工程冶金工程 084084 班班 0909 號號沸騰焙燒爐設(shè)計沸騰焙燒爐設(shè)計課程設(shè)計課程設(shè)計 - 1 - 第一章第一章 設(shè)計概述設(shè)計概述 1.11.1 設(shè)計依據(jù)設(shè)計依據(jù) 根據(jù)冶金專業(yè)工程沸騰焙燒爐設(shè)計 （萬林生 編）下達的課程設(shè)計指導(dǎo)書任 務(wù)。 1.21.2 設(shè)計原則和指導(dǎo)思想設(shè)計原則和指導(dǎo)思想 對設(shè)計的總要求是技術(shù)先進;工藝上可行;經(jīng)濟上合理，所以,設(shè)計應(yīng)遵循的原 則和指導(dǎo)思想為： 1、遵守國家法律、法規(guī)，執(zhí)行行業(yè)設(shè)計有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和規(guī)定，嚴(yán)格把關(guān)， 精心設(shè)計； 2、要按照國家有關(guān)勞動安全工業(yè)衛(wèi)生及消防的標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)設(shè)計規(guī)定進行設(shè)計； 3、在學(xué)習(xí)、總結(jié)國內(nèi)外有關(guān)廠家的生產(chǎn)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，設(shè)計中應(yīng)充分考慮節(jié) 約能源、節(jié)約用地，實行自愿的綜合利用，改善勞動條件。 1.31.3 設(shè)設(shè) 計計 任任 務(wù)務(wù) 一、鋅冶煉沸騰焙燒爐設(shè)計。 二、沸騰焙燒爐物料平衡和熱平衡初算。 三、設(shè)備的選型設(shè)計與計算。 四、繪制沸騰焙燒結(jié)構(gòu)總圖 江西理工大學(xué)江西理工大學(xué) 冶金工程冶金工程 084084 班班 0909 號號沸騰焙燒爐設(shè)計沸騰焙燒爐設(shè)計課程設(shè)計課程設(shè)計 - 2 - 第二章第二章 沸騰焙燒專題概述沸騰焙燒專題概述 2.12.1 沸騰焙燒沸騰焙燒爐的應(yīng)用和發(fā)展?fàn)t的應(yīng)用和發(fā)展 沸騰焙燒爐是利用流態(tài)化技術(shù)的熱工設(shè)備。它具有氣-固間熱質(zhì)交換速度快、 層內(nèi)溫度均勻、產(chǎn)品質(zhì)最好；沸騰層與冷卻(或加熱)器壁間的傳熱系數(shù)大、生產(chǎn)率 高、操作簡單、便于實現(xiàn)生產(chǎn)連續(xù)化和自動化等一系列優(yōu)點，因此得到廣泛應(yīng)用。 鋅精礦、銅精礦的氧化焙燒和硫酸化焙燒，含鈷硫鐵精礦的硫酸化焙燒，錫精 礦的氧化焙燒，高鈦渣的氯化焙燒，汞礦石焙燒，以及氧化銅礦離析過程中的礦石 加熱等都已經(jīng)使用沸騰爐。此外，鉛精礦、鉛銻精礦的氧化焙燒，含鎳、鈷紅土礦 的加熱和還原過程也利用沸騰爐成功地進行了工業(yè)性試驗或小規(guī)模生產(chǎn)。 在國外，沸騰爐還用于輝鉬礦、富鎳冰銅的氧化焙燒。 沸騰爐的缺點是煙塵 率高，熱利用率低。目前，沸騰爐正向大型化、富氧鼓風(fēng)、擴大爐膛空間、制粒焙 燒、余熱利用和自動控制等方面發(fā)展。 2.22.2 沸騰爐爐型概述沸騰爐爐型概述 1床型 沸騰床有柱形床和錐形床兩種。對于浮選精礦一般采用柱形床。對 于寬篩分物料，以及在反應(yīng)過程中氣體體積增大很多或顆粒逐漸變細的物料，可采 用上大下小的錐形床。沸騰床斷面形狀可為圓形或矩形(或橢圓形)。圓形斷面的爐 子，爐體結(jié)構(gòu)強度較大，材料較省，散熱較小，空氣分布較均勻，因此得到廣泛采 用。當(dāng)爐床面積較小而又要求物料進出口間有較大距離的時候可采用矩形成橢圓 形斷面。 2爐膛形狀 有擴大形和直簡形兩種。為提高操作氣流速度、減少煙塵率和 延長煙塵在爐膛內(nèi)的停留時間以保證煙塵質(zhì)量，目前多采用擴大形爐膛。 另外，還有單層床和多層床之分，對吸熱過程或需要較長時間的反應(yīng)過程，為 提高熱和流化介質(zhì)中有用成分的利用率，宜采用多層沸騰爐。 江西理工大學(xué)江西理工大學(xué) 冶金工程冶金工程 084084 班班 0909 號號沸騰焙燒爐設(shè)計沸騰焙燒爐設(shè)計課程設(shè)計課程設(shè)計 - 3 - 2.32.3 鋅精礦硫化沸騰焙燒工藝及主要設(shè)備的選擇鋅精礦硫化沸騰焙燒工藝及主要設(shè)備的選擇 2.3.12.3.1 鋅精礦硫化沸騰焙燒原理鋅精礦硫化沸騰焙燒原理 金屬鋅的生產(chǎn)，無論是用火法還是濕法，90%以上都是以硫化鋅精礦為原料。 硫化鋅不能被廉價的、最容易獲得的碳質(zhì)還原劑還原，也不容易被廉價的，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。焙燒就是通常采用的完成 化合物形態(tài)轉(zhuǎn)變的化學(xué)過程，是冶煉前對礦石或精礦進行預(yù)處理的一種高溫作業(yè)。 硫化物的焙燒過程是一個發(fā)生氣固反應(yīng)的過程，將大量的空氣（或富氧空氣） 通入硫化礦物料層，在高溫下發(fā)生反應(yīng)，氧與硫化物中的硫化合產(chǎn)生氣體 so2，有 價金屬則變成為氧化物或硫酸鹽。同時去掉砷、銻等雜質(zhì)，硫生成二氧化硫進入煙 氣，作為制硫酸的原料。焙燒過程得到的固體產(chǎn)物就被稱為焙砂或焙燒礦。 焙燒過程是復(fù)雜的，生成的產(chǎn)物不盡一致，可能有多種化合物并存。一般來說， 硫化物的氧化反應(yīng)主要有： 1）硫化物氧化生成硫酸鹽 ： zns + 2 o2 = znso4 2）硫化物氧化生成氧化物 ： zns + 1.5 o2 = zno + so2 3）金屬硫化物直接氧化生成金屬： zns + 2 o2 = zno + so2 4）硫酸鹽離解： znso4 = zno + so3 ； so3 = so2 + 0.5 o2 此外，在硫化鋅精礦中，通常還有多種化合價的金屬硫化物，其高價硫化物的 離解壓一般都比較高，故極不穩(wěn)定，焙燒時高價態(tài)硫化物離解成低價態(tài)的硫化物， 然后再繼續(xù)進行其焙燒氧化反應(yīng)過程。 在焙燒過程中，精礦中某種金屬硫化物和它的硫酸鹽在焙燒條件下都是不穩(wěn)定 的化合物時，也可能相互反應(yīng)，如： fes + 3feso4 = 4feo + 4so2 由上述各種反應(yīng)可知，鋅精礦中各種金屬硫化物焙燒的主要產(chǎn)物是 zno、zno4 以及 so2 、so3 和 o2。此外還可能有 znofe2o3，znosio2等。 江西理工大學(xué)江西理工大學(xué) 冶金工程冶金工程 084084 班班 0909 號號沸騰焙燒爐設(shè)計沸騰焙燒爐設(shè)計課程設(shè)計課程設(shè)計 - 4 - 2.3.22.3.2 鋅精礦硫酸化沸騰焙燒爐鋅精礦硫酸化沸騰焙燒爐爐型爐型選擇選擇 鋅精礦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。一般可分為爐料準(zhǔn)備及加料系統(tǒng)、 爐本體系統(tǒng)、煙氣及收塵系統(tǒng)和排料系統(tǒng)四個部分。 爐料準(zhǔn)備及加料系統(tǒng)主要為沸騰焙燒爐提供合格的爐料，以保證焙燒爐的穩(wěn)定 性和連續(xù)性。加料方式分為干式和濕式兩種。由于濕式加料缺點較多，國內(nèi)多采用 干式加料。干式加料常采用圓筒干燥窯，圓筒干燥窯是一種最簡單的機械干燥設(shè)備， 窯身由鋼板做成，窯內(nèi)襯為耐火磚。 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。矩 形很少采用。圓形斷面的爐子，爐體結(jié)構(gòu)強度較大，材料較省，散熱較小，空氣分 布較均勻因此得到廣泛采用。工業(yè)生產(chǎn)常用的鋅精礦沸騰焙燒爐有道爾式沸騰爐和 魯奇式沸騰爐兩類。 圖 2-1 工藝流程圖 魯奇式沸騰爐上部結(jié)構(gòu)采用擴大段，造成煙氣流速減慢和煙塵率降低，延長了 江西理工大學(xué)江西理工大學(xué) 冶金工程冶金工程 084084 班班 0909 號號沸騰焙燒爐設(shè)計沸騰焙燒爐設(shè)計課程設(shè)計課程設(shè)計 - 5 - 煙氣的停留時間，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。低的煙塵率相應(yīng)提高 了焙砂部分的產(chǎn)出率，減小了收塵系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，本設(shè)計采用魯奇式沸騰焙燒爐。其 工藝流程如圖 2-1 所示。 煙氣從焙燒爐排出時，溫度一般在 11231353k 之間，須冷卻到適當(dāng)溫度以便 收塵。常見的煙氣冷卻方式分直接冷卻和間接冷卻兩類。直冷主要采用向煙氣直接 噴水冷卻，由于廢熱得不到有效利用，所以很少采用。間接冷卻由表面冷卻器、水 套冷卻器、汽化冷卻器和余熱鍋爐。 焙燒爐生產(chǎn)的焙砂從流態(tài)化層溢流口自動排出，可采用濕法和干法兩種輸送方 法。兩種方法各具特點，企業(yè)可根據(jù)具體情況，選擇適宜的排料方法。本設(shè)計采用 干法輸送。 圖 2-2 沸騰焙燒爐結(jié)構(gòu)示意圖 沸騰焙燒爐爐體（圖 2-2）為鋼殼內(nèi)襯保溫磚再襯耐火磚構(gòu)成。為防止冷凝酸 腐蝕，鋼殼外面有保溫層。爐子的最下部是風(fēng)室，設(shè)有空氣進口管，其上是空氣分 江西理工大學(xué)江西理工大學(xué) 冶金工程冶金工程 084084 班班 0909 號號沸騰焙燒爐設(shè)計沸騰焙燒爐設(shè)計課程設(shè)計課程設(shè)計 - 6 - 布板?？諝夥植及迳鲜悄突鸹炷翣t床，埋設(shè)有許多側(cè)面開小孔的風(fēng)帽。爐膛中部 為向上擴大的圓錐體，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。沸騰層中裝有的冷卻管，爐體還設(shè)有加料口、礦渣溢流口、爐氣出口、二 次空氣進口、點火口等接管。 操作指標(biāo)和條件主要有焙燒強度、沸騰層高度、沸騰層溫度、爐氣成分等。 焙燒強度 習(xí)慣上以單位沸騰層截面積一日處理含硫 35礦石的噸數(shù)計算。 焙燒強度與沸騰層操作氣速成正比。氣速是沸騰層中固體粒子大小的函數(shù)，一般在 13m/s 范圍內(nèi)。一般浮選礦的焙燒強度為 1520t/()；對于通過 33mm 的dm 篩孔的破碎塊礦，焙燒強度為 30t/()。dm 沸騰層高度 即爐內(nèi)排渣溢流堰離風(fēng)帽的高度，一般為 0.91.5m。 沸騰層溫度 隨硫化礦物、焙燒方法等不同而異。例如:鋅精礦氧化焙燒為 10701100,而硫酸化焙燒為 900930；硫鐵礦的氧化焙燒溫度為 850950。 爐氣成分 硫鐵礦氧化焙燒時，爐氣中二氧化硫 1313.5，三氧化硫 0.1。硫酸化焙燒,空氣過剩系數(shù)大，故爐氣中二氧化硫濃度低而三氧化硫含量 增加。 特點:焙燒強度高；礦渣殘硫低；可以焙燒低品位礦；爐氣中二氧化 硫濃度高、三氧化硫含量少；可以較多地回收熱能產(chǎn)生中壓蒸汽，焙燒過程產(chǎn)生 的蒸汽通常有 3545是通過沸騰層中的冷卻管獲得；爐床溫度均勻；結(jié) 構(gòu)簡單，無轉(zhuǎn)動部件，且投資省，維修費用少；操作人員少，自動化程度高，操 作費用低；開車迅速而方便，停車引起的空氣污染少。但沸騰爐爐氣帶礦塵較多， 空氣鼓風(fēng)機動力消耗較大。 2.3.32.3.3 氣體分布板及風(fēng)箱氣體分布板及風(fēng)箱 2.3.3.12.3.3.1 氣體分布板氣體分布板 氣體分布板一般由風(fēng)帽、花板、耐火襯墊構(gòu)成。氣體分布版的設(shè)計應(yīng)考慮到下 江西理工大學(xué)江西理工大學(xué) 冶金工程冶金工程 084084 班班 0909 號號沸騰焙燒爐設(shè)計沸騰焙燒爐設(shè)計課程設(shè)計課程設(shè)計 - 7 - 列條件：使進入床層的氣體分布均勻，創(chuàng)造良好的初始流態(tài)化條件，有一定的孔眼 噴出速度，使物料顆粒特別是大顆粒受到激發(fā)湍動起來；具有一定的阻力，以減少 流態(tài)化層各處的料層阻力的波動；此外還應(yīng)不漏料、不堵塞、耐摩擦、耐腐蝕、不 變形；結(jié)構(gòu)簡單，便于制作、安裝和檢修。 2.3.3.22.3.3.2 風(fēng)帽風(fēng)帽 風(fēng)帽大致可分為直流式、測流式、密孔式和填充式四種。鋅精礦流態(tài)化焙燒爐 廣泛應(yīng)用測流式風(fēng)帽。從風(fēng)帽的側(cè)孔噴出的氣體緊貼分布板進入床層，對床層攪動 作用較好，孔眼不易被堵塞，不易漏料。風(fēng)帽的材料現(xiàn)多為耐熱鑄鐵。風(fēng)帽的排列 密度一般為 35100 個/，風(fēng)帽中心距 100180mm，視風(fēng)帽排列密度和排列方 2 m 式而定。風(fēng)帽的排列方式有同心圓排列、等邊三角形排列和正方形排列。本設(shè)計也 采用測流式同心圓排列風(fēng)帽。 2.3.3.32.3.3.3 風(fēng)箱風(fēng)箱 風(fēng)箱的作用在于盡量使分布板下氣流的動壓轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓，使壓力分布均勻，避 免氣流直沖分布板。因此風(fēng)箱應(yīng)有足夠的容積。風(fēng)箱的結(jié)構(gòu)形式由圓錐式、圓柱式、 錐臺式及柱錐式。對于大型的宜采用中心圓柱預(yù)分布器。中心圓柱同時起著支撐氣 體分布板的作用，所以本次設(shè)計采用中心圓柱式風(fēng)箱。 2.3.42.3.4 流態(tài)化床層排熱裝置流態(tài)化床層排熱裝置 排熱方式有直接排熱和間接排熱。前者是向爐內(nèi)噴水，優(yōu)點是調(diào)節(jié)爐溫靈敏， 操作方便，爐內(nèi)生產(chǎn)能力大些；缺點是：廢熱未得到利用。 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 到降溫目的。冷卻方式：可采用汽化冷卻及循環(huán)水冷卻兩種方式，汽化冷卻是較為 普遍采用的。本次設(shè)計也采用汽化冷卻。 2.3.52.3.5 排料口排料口 2.3.5.1.2.3.5.1.外溢流排料口外溢流排料口 流態(tài)化焙燒爐一般采用外溢流排料口，物料經(jīng)由溢流口直接排出爐外。排料口 江西理工大學(xué)江西理工大學(xué) 冶金工程冶金工程 084084 班班 0909 號號沸騰焙燒爐設(shè)計沸騰焙燒爐設(shè)計課程設(shè)計課程設(shè)計 - 8 - 溜礦面可采用混凝土搗制而成，其坡度應(yīng)大于。外溢流排料處設(shè)有清理口。 60 2.3.5.22.3.5.2 底流排料口底流排料口 當(dāng)入爐物料存在粗顆粒，或在焙燒過程中生成粗顆粒，一般不能從溢流口排出， 應(yīng)采用底流排料口排料。所以本次設(shè)計采用的排料口為底流排料口。 2.3.62.3.6 煙氣出口煙氣出口 煙氣出口的方式有側(cè)面及爐頂中央兩種。本設(shè)計煙氣出口設(shè)在爐膛側(cè)面，爐頂 不承受負(fù)荷，不易損壞，檢修方便。煙氣出口與鍋爐之間目前多采用軟連接。 江西理工大學(xué)江西理工大學(xué) 冶金工程冶金工程 084084 班班 0909 號號沸騰焙燒爐設(shè)計沸騰焙燒爐設(shè)計課程設(shè)計課程設(shè)計 - 9 - 第三章 物料衡算及熱平衡計算 3.13.1 鋅精礦流態(tài)化焙燒物料平衡計算鋅精礦流態(tài)化焙燒物料平衡計算 3.1.13.1.1 鋅精礦硫態(tài)化焙燒冶金計算鋅精礦硫態(tài)化焙燒冶金計算 根據(jù)精礦的物相組成分析，計算時精礦中各元素呈下列化合物形態(tài)： zn、cd、pb、cu、fe 分別呈 zns、cds、pbs、 ；脈石中的 2 cufes 87s fe 2 fes ca、mg、si 分別呈、形態(tài)存在。 3 caco 3 mgco 2 sio 以 100鋅精礦（干量）進行計算。kg 1. zns 量 ： 其中 zn：53.45 s：26.15kg60.79 4 .65 4 . 9745.53 kgkg 2. cds 量： 其中 cd；0.11 s：0.03kg14 . 0 4 . 112 4 . 14411 . 0 kgkg 3. pbs 量： 其中：pb：1.87 s：0.29kg16 . 2 2 . 207 2 .23987 . 1 kgkg 4. 量： 其中：cu：0.16 fe：0.14 2 cufeskg46 . 0 5 . 63 51.18316 . 0 kgkg s：0.16kg 5. 和量：除去中 fe 的含量，余下的 fe 為 2 fes 87s fe 2 cufes ，除去 zns、cds、pbs、中 s 的含量，余下的 s 量為5.12kg0.14-5.26 2 cufes 。此 s 量全部分布在和中。kg57 . 5 )16 . 0 29 . 0 03 . 0 15.26( 2 . 32 2 fes 87s fe 設(shè)中 fe 為 x，s 量為 y，則可列如下方程式： 2 feskgkg 江西理工大學(xué)江西理工大學(xué) 冶金工程冶金工程 084084 班班 0909 號號沸騰焙燒爐設(shè)計沸騰焙燒爐設(shè)計課程設(shè)計課程設(shè)計 - 10 - 解得：=4.48，=5.15 ： ： 87 2 sfe fes 832 57 . 5 785.55 12 . 5 23285.55 yx yx xkgykg 即中：fe=4.48、s=5.15、=9.63。 2 feskgkg 2 feskg 中：fe：5.12-4.48=0.64 s：5.57-5.15=0.42 87s fekgkg ：0.64+0.42=1.06 87s fekg 6. 量： 其中 cao：0.80 ：0.63 3 cacokg43 . 1 1 . 56 1 . 1008 . 0 kg 2 cokg 7. 量： 其中 mgo：0.58 ：0.30 3 mgcokg58 . 0 3 . 40 3 . 8428 . 0 kg 2 cokg 表表 3-13-1 混合鋅精礦物相組成，混合鋅精礦物相組成，kg 組成組成zncdpbcufescaomgoco2sio2其他其他共計共計 zns53.4526.1579.60 cds0.110.030.14 pbs1.870.292.16 cufes20.160.140.160.46 fes24.485.159.63 fe7s80.640.421.06 caco30.800.631.43 mgco30.280.300.58 江西理工大學(xué)江西理工大學(xué) 冶金工程冶金工程 084084 班班 0909 號號沸騰焙燒爐設(shè)計沸騰焙燒爐設(shè)計課程設(shè)計課程設(shè)計 - 11 - sio23.543.54 其他其他1.401.40 共計共計53.450.111.870.165.2632.200.800.280.933.541.40100 注：在其他成分中，2.33-（0.63+0.30）=1.40。因為氣體進入煙氣中。kg 2 co 3.1.23.1.2 煙塵產(chǎn)出率及其化學(xué)和物相組成計算煙塵產(chǎn)出率及其化學(xué)和物相組成計算 焙燒礦產(chǎn)出率一般為鋅精礦的 88%，而煙塵產(chǎn)出率占燒結(jié)礦的 4550%，取 50%， 則煙塵量為：。kg4450. 088 根據(jù)生產(chǎn)實踐，鎘 60%進入煙塵，鋅 48%進入煙塵。其他組分在煙塵中的分配 率假定為 50%。各組分進入煙塵的數(shù)量為： zn cd kg656.2548 . 0 45.53kg066 . 0 60 . 0 11. 0 pb cu kg935. 050 . 0 87 . 1 kg08 . 0 50 . 0 16. 0 fe cao kg63. 250 . 0 26 . 5 kg40 . 0 50 . 0 80. 0 mgo kg14 . 0 50 . 0 28 . 0 2 siokg77 . 1 50 . 0 54 . 3 其他 kg70. 050 . 0 40 . 1 按生產(chǎn)實踐，煙塵中殘硫以硫酸鹽形態(tài)s為 2.14%，以硫化物形態(tài) ss 為 1.73%。 pbo 與 sio2結(jié)合成 pbosio2,余下 sio2為游離形態(tài)，其他金屬為氧化物形態(tài)存 在。 各組分化合物進入煙塵中的數(shù)量如下： 江西理工大學(xué)江西理工大學(xué) 冶金工程冶金工程 084084 班班 0909 號號沸騰焙燒爐設(shè)計沸騰焙燒爐設(shè)計課程設(shè)計課程設(shè)計 - 12 - ss 量： 1000.440.0173=0.761 公斤 sso4量： 1000.440.0214=0.942 公斤 1. zns 量： 其中： zn 1.555 公斤 s 0.761 公公斤316 . 2 32 4 .97761 . 0 斤 2. znso4量： 其中: zn 1.925 公斤 s 0.942 公斤 公斤751. 4 32 4 . 161942 . 0 o 1.884 公斤 3. znofe2o3量：煙塵中 fe 先生成 fe2o3，其量為： 公斤76 . 3 7 . 111 7 . 15963 . 2 fe2o3有 1/3 與 zno 結(jié)合成 znofe2o3,其量為：公斤25 . 1 3 1 76 . 3 znofe2o3量：公斤89 . 1 7 . 159 1 . 24125 . 1 其中： zn 0.51 公斤 fe 0.88 公斤 o 0.50 公斤 余下的 fe2o3量：3.76-1.25=2.51 公斤 其中：fe 1.76 公斤 o 0.75 公斤 4. zno 量： zn=25.656-（1.555+1.925+0.51）=21.666 公斤 zno=公斤966.26 4 . 65 4 . 81666.21 o=26.966-21.666=5.300 公斤 5. cdo 量： 公斤075 . 0 4 . 112 4 . 128066 . 0 其中：cd 0.066 公斤 o 0.009 公斤 6. cuo 量： 公斤100 . 0 5 . 63 5 . 7908 . 0 其中： cu 0.08 公斤 o 0.02 公斤 7. pbosio2量： 公斤007 . 1 2 . 207 2 . 223935 . 0 江西理工大學(xué)江西理工大學(xué) 冶金工程冶金工程 084084 班班 0909 號號沸騰焙燒爐設(shè)計沸騰焙燒爐設(shè)計課程設(shè)計課程設(shè)計 - 13 - 其中: pb 0.935 公斤 o 0.072 公斤 與 pbo 結(jié)合的 sio2量： 公斤271 . 0 2 . 223 60007 . 1 余留之 sio2量：1.77-0.271=1.499 公斤 計算結(jié)果如下表所示： 表表 3-23-2 煙塵產(chǎn)出率及其化學(xué)和物相組成，煙塵產(chǎn)出率及其化學(xué)和物相組成，kg 3.1.33.1.3 焙砂產(chǎn)出率及其化學(xué)與物相組成計算焙砂產(chǎn)出率及其化學(xué)與物相組成計算 組成zncdcupbfesssso4caomgosio2o 其 他 共計 zns1.5550.7612.316 znso41.9250.9421.8844.751 zno21.6665.30026.966 zno fe2o3 0.510.880.501.89 fe2o31.760.752.51 cdo0.0660.0090.075 cuo0.080.0200.1 pbo sio2 0.9350.2710.0721.278 cao0.40.4 mgo0.140.14 sio21.4991.499 其他0.70.7 共計25.6560.0660.080.9352.640.7610.9420.40.141.778.5350.742.625 百分 比(%) 60.190.150.192.196.191.792.210.940.334.1520.021.64100.00 江西理工大學(xué)江西理工大學(xué) 冶金工程冶金工程 084084 班班 0909 號號沸騰焙燒爐設(shè)計沸騰焙燒爐設(shè)計課程設(shè)計課程設(shè)計 - 14 - 沸騰焙燒時，鋅精礦中各組分轉(zhuǎn)入焙燒的量為 zn 53.45-25.656=27.794 cd 0.11-0.066=0.044 kgkg cu 0.16-0.08=0.08 pb 1.87-0.953=0.917 kgkg fe 5.26-2.64=2.62 cao 0.8-0.4=0.4 kgkg mgo 0.28-0.14=0.14 sio2 3.54-1.77=1.77 kgkg 其他 1.4-0.7=0.7 kg 按生產(chǎn)實踐，焙砂中 sso4取 1.10%，ss取 0.4%，sso4和 ss全部與 zn 結(jié)合； pbo 與 sio2 結(jié)合成 pbosio2；其他金屬以氧化物形態(tài)存在。預(yù)訂焙砂重量為：88 0.5=44 公斤 各組分化合物進入焙砂的數(shù)量如下： s so42-量： 44x0.011=0.484 公斤 ss 量： 44x0.004=0.176 公斤 1.znso4量： 公斤2.441 32 161.40.484 其中：zn 0.989 公斤 o 0.968 公斤 2.zns 量： 公斤536. 0 32 4 .97176. 0 其中：zn 0.36 公斤 3. znofe2o3量：焙砂中 fe 先生成 fe2o3，其量為： 公斤774 . 3 7 . 111 7 . 15964 . 2 fe2o3有 40%與 zno 結(jié)合生成 znofe2o3，其量為：3.7740.40=1.510 公斤 江西理工大學(xué)江西理工大學(xué) 冶金工程冶金工程 084084 班班 0909 號號沸騰焙燒爐設(shè)計沸騰焙燒爐設(shè)計課程設(shè)計課程設(shè)計 - 15 - znofe2o3量： 公斤28 . 2 7 . 159 1 . 24151 . 1 其中：zn 0.618 公斤 fe 1.056 公斤 o 0.606 公斤 余下的 fe2o3量： 3.774-1.51=2.264 公斤 其中：fe 1.583 公斤 o 0.681 公斤 4.zno 量：zn=27.794-（0.989+0.36+0.618）=25.827 公斤 zno= 公斤145.32 4 . 65 4 . 81827.25 o=32.145-25.827=6.318 公斤 5.cdo 量： 公斤050 . 0 4 . 112 4 . 128044 . 0 其中：cd 0.044 公斤 o 0.006 公斤 6. pbosio2量： 公斤988 . 0 2 .207 2 . 223917. 0 其中: pb 0.917 公斤 o 0.071 公斤 與 pbo 結(jié)合的 sio2量： 公斤265 . 0 2 . 223 60988 . 0 余留之 sio2量：1.77-0.265=1.505 公斤 cuo、pbsio2等的數(shù)量與煙塵相同。 以上計算結(jié)果列于下表 表 3-3 焙砂的物相組成，kg 組成zncdcupbfess sso 4 ca o m go sio 2 o 其 他 共計 zns0.360.170.53 江西理工大學(xué)江西理工大學(xué) 冶金工程冶金工程 084084 班班 0909 號號沸騰焙燒爐設(shè)計沸騰焙燒爐設(shè)計課程設(shè)計課程設(shè)計 - 16 - 66 zns o4 0.98 9 0.48 4 0.98 9 2.46 2 zno 25.8 27 6.31 8 32.1 45 zno fe2o3 0.61 8 1.05 6 0.60 6 2.28 0 fe2 o3 1.58 3 0.68 1 2.26 4 cdo 0.04 4 0.00 6 0.05 0 cuo 0.0 8 0.08 0 pbosi o2 0.91 7 0.26 5 0.07 1 1.25 3 cao0.4 0.40 0 mgo 0.1 4 0.14 0 sio2 1.50 5 1.50 5 江西理工大學(xué)江西理工大學(xué) 冶金工程冶金工程 084084 班班 0909 號號沸騰焙燒爐設(shè)計沸騰焙燒爐設(shè)計課程設(shè)計課程設(shè)計 - 17 - 其他 0. 7 0.70 0 共計 27.7 94 0.04 4 0.0 8 0.91 7 2.63 9 0.17 6 0.48 4 0.4 0.1 4 1.77 0 8.67 1 0. 7 43.8 15 百分 比(%) 63.4 3 0.10 0.1 8 2.096.020.401.10 0.9 1 0.3 2 4.04 19.7 9 1. 6 100. 00 3.1.43.1.4 焙燒要求的空氣量及產(chǎn)出煙氣量與組成的計算焙燒要求的空氣量及產(chǎn)出煙氣量與組成的計算 焙砂和煙塵中剩余的硫量為：0.176+0.484+0.761+0.942=2.363 公斤 焙燒過程中脫硫量為:32.2-2.363=29.837 公斤 假定 95%的硫生成 so2, 5%的硫轉(zhuǎn)化成 so3，需要的 o2量則為： 生成 so2：29.8370.95=28.345 公斤 32 32 生成 so3：29.8370.05=2.238 公斤 32 48 由煙塵和焙砂中得，氧化物和硫酸鹽的含氧量為：8.535+8.671=17.206 公斤 因此，100 公斤鋅精礦（干量）焙燒需要理論氧量為： 28.345+2.238+17.206=47.789 公斤 空氣中氧的重量百分比為 23%，則需要理論空氣量為： 公斤778.207 23 100885.47 為了加速反應(yīng)的進行，提高設(shè)備生產(chǎn)能力，實際鼓風(fēng)量比理論空氣量要大， 對于濕法煉鋅的沸騰焙燒，按工廠實踐，過剩空氣系數(shù)可取 1.25，故實際需要空 氣量為： 江西理工大學(xué)江西理工大學(xué) 冶金工程冶金工程 084084 班班 0909 號號沸騰焙燒爐設(shè)計沸騰焙燒爐設(shè)計課程設(shè)計課程設(shè)計 - 18 - 207.7781.25=259.722 公斤 空氣中各組分的重量百分比為：n277%、o223%。鼓入 259.722 公斤空氣， 其中： n2=259.7220.77=199.986 公斤 o2=259.7220.23=59.736 公斤 標(biāo)準(zhǔn)狀況下，空氣比重為 1.293 公斤/標(biāo)米 3 ，實際需要空氣之體積為： 3 標(biāo)米868.200 293. 1 722.259 空氣中各組分的體積百分比為：n279%、o221% 其中：n2=200.8680.79=158.686 標(biāo)米 3 o2=200.8680.23=46.200 標(biāo)米 3 3.1.53.1.5 沸騰爐排出煙氣量和組成沸騰爐排出煙氣量和組成 1.焙燒過程中產(chǎn)出量： so2=29.8370.95=56.690 公斤 32 64 so3=29.8370.05=3.730 公斤 32 80 2.過剩的氧量：60.42-47.789=12.631 公斤 3.鼓入空氣中帶有的氮量：199.986 公斤 4.caco3和 mgco3分解產(chǎn)出 co2量：0.63+0.30=0.93 公斤 5.鋅精礦及空氣帶水分產(chǎn)生的水蒸氣量： 進入沸騰焙燒爐的鋅精礦含一定量水分，取 8%，即 100 公斤干精礦帶入水分 為： 江西理工大學(xué)江西理工大學(xué) 冶金工程冶金工程 084084 班班 0909 號號沸騰焙燒爐設(shè)計沸騰焙燒爐設(shè)計課程設(shè)計課程設(shè)計 - 19 - 100=8.696 公斤 8100 8 空氣帶入水分量計算： 假設(shè)該地區(qū)氣象資料：大氣壓力 754.8 毫米汞柱，相對濕度 77%，平均 氣溫 17.5。換算為此條件下空氣需要量為： 200.868=215.217 米 3273 8 . 754 5 . 17273760 ）（ 空氣的飽和含水汽量為 0.0162 公斤/米 3，帶入水分量為： 215.2170.01620.77=2.685 公斤 帶入水分總量為：8.696+2.685=11.381 公斤 體積：=14.163 標(biāo)米 3 18 4 . 22381.11 以上計算結(jié)果列于下表: 表表 3-53-5 煙氣量和組成煙氣量和組成 組 成 重 量（公斤）體 積 （標(biāo)米 3） 體 積 比 so256.69019.8429.71% so33.731.0440.51% co20.9300.4730.23% n2199.986159.98978.29% 江西理工大學(xué)江西理工大學(xué) 冶金工程冶金工程 084084 班班 0909 號號沸騰焙燒爐設(shè)計沸騰焙燒爐設(shè)計課程設(shè)計課程設(shè)計 - 20 - o212.6318.8424.33% h2o11.38114.1636.93% 共計 285.348204.353100.00% 3.1.63.1.6 沸騰焙燒物料平衡沸騰焙燒物料平衡 按以上計算結(jié)果編制的物料平衡表如下：（未計機械損失） 加入加入產(chǎn)出產(chǎn)出 名稱名稱 質(zhì)量，質(zhì)量， kg 百分比百分比名稱名稱 質(zhì)量，質(zhì)量， kg 百分比百分比 干鋅精干鋅精 礦礦 10026.95%煙塵煙塵42.62511.46% 精礦中精礦中 水分水分 8.6962.34%焙砂焙砂43.81511.78% 干空氣干空氣259.72269.99%煙氣煙氣285.34876.75% 空氣中空氣中 水分水分 2.6850.72% 江西理工大學(xué)江西理工大學(xué) 冶金工程冶金工程 084084 班班 0909 號號沸騰焙燒爐設(shè)計沸騰焙燒爐設(shè)計課程設(shè)計課程設(shè)計 - 21 - 共計共計371.103100.00%共計共計371.788100.00% 3.23.2 熱平衡計算熱平衡計算 3.2.13.2.1 熱收入熱收入 進入流態(tài)化焙燒爐熱量包括反應(yīng)熱及精礦、空氣和水分帶入熱量等。 1.硫化鋅按下式反應(yīng)氧化放出熱量 q : 1 zns+1/2o2=zno+so +105930 千卡 2 生成 zno 的 zns 量： 618 . 0 82.2551 . 0 666.21 kg401.72 4 . 65 4 . 97 q= 千卡1 78741 4 . 97 401.72105930 2.硫化鋅按下式反應(yīng)硫酸氧化放出熱量 o2 zns+so2=znso4+185050 千卡 生成 znso4的 zns 量:kg340 . 4 4 . 65 4 . 97 989 . 0 925 . 1 q = 千卡2 8246 4 . 97 340 . 4 185050 3.zno 和 fe o 按下式反應(yīng)生成 zno.fe o 放出的熱量 q : 2 3 2 33 zno+ fe2o3= znofe2o3+千卡 27300 生成 znofe2o3的 zno 量 千卡 404 . 1 4 . 65 4 . 81 51 . 0 618 . 0 q = 千卡3 471 4 . 81 404 . 1 27300 江西理工大學(xué)江西理工大學(xué) 冶金工程冶金工程 084084 班班 0909 號號沸騰焙燒爐設(shè)計沸騰焙燒爐設(shè)計課程設(shè)計課程設(shè)計 - 22 - 4.fes2按下式反應(yīng)氧化放出熱量 q4 4fes2+11o2=2 fe2o3+8so2+千卡 790600 q = 千卡4 15881 4 . 479 63. 9790600 5.fes 按下式反應(yīng)氧化放出熱量 q5 2fes+3/2 o2= fe2o3+2so2+千卡 293010 fe7s8分解得到 fes 量： kg008 . 1 8 7 42 . 0 64 . 0 cufes2分解得到 fes 量:kg22 . 0 2 1 16 . 0 14 . 0 得到 fes 總量為：1.008+0.22=1.228 q = 千卡5 2048 85.872 228 . 1 293010 6.cufes2和 fe7s8分解得到硫燃燒放出熱量 q6 cufes2= cus2+fes+1/2s2 分解出 s 量：kg04 . 0 8 . 366 3246 . 0 fe7s8=7fes+1/2s2 分解出 s 量：kg052 . 0 95.646 3206 . 1 1硫燃燒放出的熱量為 2222千卡則：kg q6=千卡 2042222052 . 0 04 . 0 7.pbs 按下式反應(yīng)放出熱量 q7 pbs+3/2o2=pbo+so+千卡 100690 江西理工大學(xué)江西理工大學(xué) 冶金工程冶金工程 084084 班班 0909 號號沸騰焙燒爐設(shè)計沸騰焙燒爐設(shè)計課程設(shè)計課程設(shè)計 - 23 - pbs+sio2= pbosio+千卡 2030 生成 pbo 放出熱量： 千卡 909 2 . 239 16 . 2 100690 生成 pbosio 量：kg531 . 2 278 . 1 253 . 1 生成 pbosio 放出熱量： 千卡 18 3 . 283 531 . 2 2030 q7=909+18=927 千卡 8.cds 按下式反應(yīng)放出熱量 q8 cds+1/2o2=cdo+so2+98800 千卡 生成 cdo 的 cds 量：kg141 . 0 4 . 112 4 . 144 11. 0 q = 千卡8 96 4 . 144 141 . 0 98800 9.cu2s 按下式反應(yīng)氧化放出熱量 q9 cu2s+2o2= 2cuo+ so2+千卡 127470 生成 cuo 的 cu2s 量：kg2 . 0 1 . 127 1 .