鋅精礦焙燒課計(jì).doc

1、設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)年產(chǎn)10000噸電鋅廠焙燒車(chē)間（初步設(shè)計(jì)）1.1、原始數(shù)據(jù)電鋅年產(chǎn)量：10000噸鋅精礦的化學(xué)成分（%）成分ZnCdpbCuFe SCaOMgOSiO2B2510.281.80.38.2311.40.53.6鋅精礦的粒級(jí)及物理性質(zhì)粒度/mm-0.35+0.24-0.24+0.17-0.17+0.14-0.14+0.12-012+0.1-0.1+0.08-0.08含量/%0.51.55.02.06.02.083注堆積密度1.7t/m3;水分8%。1.2、技術(shù)條件選擇沸騰層高度：1.5m左右空氣過(guò)剩系數(shù)：1.25沸騰層溫度：850900C爐頂溫度：820870爐頂負(fù)壓：-1030Pa直線(xiàn)速度：0.50.6m/s出爐煙氣量、溫度：9001.3、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)年處理鋅精礦：1.3萬(wàn)噸/年年工作日：300天沸騰爐爐床面積：28m2沸騰爐爐床能力：5.2t/(m2d)焙燒礦產(chǎn)出率（包括煙塵和焙砂）：88%（占鋅精礦的）煙塵含鋅量：54.89%焙砂含鋅量：56.91%焙燒料含鋅量：48%脫硫率：93.6%焙燒鋅直收率：52%冶煉總回收率：95%出爐煙塵含量：35%（占焙燒礦的）出爐煙氣SO2量：9365%（體積百分?jǐn)?shù)）煙塵含Ss量：1.73%焙砂含Ss量:0.4%煙塵含Sso42-量：2.14%焙砂含Sso42-量：1.10%爐 型 煤低位 熱值 / c a/ kg 燃燒 溫度 灰渣含 碳量 % 煤耗 kg/t 投資 / 萬(wàn)元 層燃式手燒爐 5000 600 18 40 8 噴燃式煤粉爐 6000 900 12 30 12 普通沸騰爐 4500 700 8 28 16 節(jié)煤型沸騰爐 3000 1100 4 18 16 2、原始資料2.1、鋅礦的分布及品位 截至2002年，全世界查明鋅儲(chǔ)量為20000萬(wàn)噸，儲(chǔ)量基礎(chǔ)為45000萬(wàn)噸，現(xiàn)有儲(chǔ)量和儲(chǔ)量基礎(chǔ)的靜態(tài)保證年限為23年和51年。鋅儲(chǔ)量和儲(chǔ)量基礎(chǔ)占鋅資源量的10.52和3.68。中國(guó)鋅的儲(chǔ)量和儲(chǔ)量基礎(chǔ)均居世界首位，已成為世界最大的鉛鋅資源國(guó)家。根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料，在我國(guó)鉛鋅儲(chǔ)量中鉛鋅平均品位只有 4.66%，而根據(jù)目前鉛鋅價(jià)格水平和成本水平，只有鉛鋅(1:2.5)合計(jì)地質(zhì)品位在78以上的地質(zhì)儲(chǔ)量才是能經(jīng)濟(jì)利用的儲(chǔ)量，目前我國(guó)能經(jīng)濟(jì)利用的鉛鋅合計(jì)儲(chǔ)量只有4513.86萬(wàn)噸，僅占總儲(chǔ)量的 42.6%。鋅在自然界多以硫化物的狀態(tài)存在，主要礦物是閃鋅礦（ZnS），但這種硫化礦的形成過(guò)程中有FeS固溶體，成為鐵閃鋅礦（nZnSmFeS）.含鐵高的閃鋅礦會(huì)使提取冶煉過(guò)程復(fù)雜化。流化床的地表部位還常有一部打分被氧化的氧化礦，如菱鋅礦（ZnCO3）、硅鋅礦（Zn2SiO4）、導(dǎo)極礦（H2Zn2SiO5）等。 我國(guó)鉛鋅儲(chǔ)量較多的省(區(qū))主要是云南、廣東、甘肅、四川、廣西、內(nèi)蒙古、湖南和青海等八省(區(qū))，其鉛鋅儲(chǔ)量占全國(guó)總儲(chǔ)量的80.7%。大中型鋅礦187處，探明資源總量7961萬(wàn)噸，儲(chǔ)量1950萬(wàn)噸，其中大型鋅礦區(qū)44處，探明資源總量5352萬(wàn)噸，儲(chǔ)量 1553萬(wàn)噸，分別占全國(guó)的 58.1%和76.6%。 目前已探明的儲(chǔ)量主要集中在云南、廣東、內(nèi)蒙古、江西、湖南和甘肅等六省。各大區(qū)儲(chǔ)量見(jiàn)下表： 中國(guó)鉛鋅資源各大區(qū)分布比例（%）表中國(guó)中南西南西北華北華東東北100%27.8%22.7%15.3%16.1%14%4.1%2.2、精礦的組成成分鉛鋅礦的開(kāi)采分露天開(kāi)采和地下開(kāi)采兩種。由于金屬品位不高，鉛鋅共生，并含有大量的脈石和其他雜質(zhì)金屬，礦石需先經(jīng)過(guò)選礦。通過(guò)采用浮選法優(yōu)先選出鋅精礦，副產(chǎn)鉛精礦和硫精礦。我國(guó)某些大型企業(yè)鉛鋅礦產(chǎn)出的鋅精礦成分實(shí)例如下表。硫化鋅精礦是生產(chǎn)鋅的主要原料，成分一般為：鋅45%46%，鐵5%15%，硫的含量變化不大，為30%33%。可見(jiàn)，鋅精礦的主要組分為Zn，F(xiàn)e和S，三者占總重的90%左右。硫化鋅精礦是生產(chǎn)鋅的主要原料，成分一般為：Zn4560%,Fe515%,S3033%，浮選精礦粒度較細(xì)，90%為0.07mm，堆密度1.72.0g/cm3。 鋅精礦化學(xué)成分等級(jí)含鋅量（%）雜質(zhì)不大于（%）CuPbFeAsSiO21550.81.06.00.34.02501.01.58.00.45.03451.52.014.00.56.04402.03.016.00.57.0鋅精礦成分實(shí)例（%）表精礦來(lái)源ZnPbSFeCuCdAsSbSiO2Ag(g/t)湖南某礦山44.830.9832.4315.600.640.200.200.0011.3280黑龍江某礦山51.340.8832.5311.480.120.020.040.020.5085廣東某礦山51.921.4032.697.030.200.140.200.013.88180甘肅某礦山55.001.0930.354.400.040.120.010.0113.0533硫化鋅精礦的粒度細(xì)小，95%以上小于40um,堆密度為1.72g/cm3.在選用精礦氧化焙燒脫硫設(shè)備時(shí)，應(yīng)當(dāng)充分利用精礦粒度小、表面積大、活性高、硫化物本身也是一種“燃料”的特點(diǎn)，使硫化鋅能迅速氧化成氧化鋅，又能充分利用精礦的自身的能量。2.3、鋅精礦的物理及化學(xué)性質(zhì)鋅精礦一般是由鉛鋅礦或含鋅礦石經(jīng)破碎、球磨、泡沫浮選等工藝而生產(chǎn)出的達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的含鋅量較高的礦石。精礦在空氣的氧化開(kāi)始是在顆粒的表面進(jìn)行的。當(dāng)精礦粒度較小時(shí)，會(huì)有更多的氣固接觸，單位面積內(nèi)反應(yīng)的硫化鋅就會(huì)增加。但隨著反應(yīng)的進(jìn)行，粒子表面形成一層堅(jiān)硬的氧化鋅殼，于是氣流中的氧化分子穿過(guò)氧化鋅層才能到達(dá)反應(yīng)界面，增加了氧氣的擴(kuò)散阻力，從而減慢了硫化鋅例子中心部分的氧化程度，所以粒度較小的精礦有利于擴(kuò)散過(guò)程，保證硫化鋅氧化得更完全。礦物物相組成：其物相包括：ZnS、CdS、PbS、CCuFeS2、FeS2、Fe7S8、CaCO3、MgCO3、SiO2其他等。2.4、鋅的用途（1）. 鋼材的鍍鋅方面，起防腐作用。 （2）. 優(yōu)良的合金，如做裝飾品的銅鋅合金(黃銅)，Cu-Sn-Zn形成的青銅，作為耐磨合金的Cu-Sn-Pb-Zn合金。 （3）. 鋅可以制造用于航天儀表上的Ag-Zn電池。 （4）. 利用Zn熔點(diǎn)低的特點(diǎn)，還可澆鑄精密鑄件。 （5）. 鋅在冶金工業(yè)中作為還原劑，化學(xué)工業(yè)中作為制造顏料用的原材料。 2.5、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的注意點(diǎn)（1）、為便于操作,爐篦深度不宜超過(guò)2mm；沿爐篦寬度1-1.5m設(shè)一個(gè)爐門(mén)。（2）、爐膛高度以易于操作為原則。(3)、爐膛長(zhǎng)寬比宜選用3:1。(4)、爐膛應(yīng)成斷面放大式，與垂直面成22。（5）、爐膛內(nèi)最邊壁的風(fēng)帽與爐內(nèi)壁距離為20-30mm。（6）、筑砌內(nèi)、外層耐火磚、紅磚時(shí)磚縫要錯(cuò)開(kāi)，且之間要有搭接磚。（7）、外層磚筑砌完后，外圈要用鋼架拉起來(lái)，以增加其鋼性、整體牢固性。（8）、當(dāng)用煤量大于180kg/h時(shí)，加煤應(yīng)采用機(jī)械加煤、出渣。（9）、合理、合適的擋火墻高度有利于控制進(jìn)入烘干機(jī)的熱氣體溫度，避免燒壞烘干機(jī)筒體前端。（10）、穿過(guò)沸騰爐的喂料管，要外敷耐熱混凝土或選用耐高溫的耐熱不銹鋼，并做好之間的密封。（11）、沸騰爐出氣口附近要裝設(shè)測(cè)溫?zé)犭娕?，以利于控制出氣煙氣溫度?.、鋅沸騰爐焙燒工藝流程3.1、火法煉鋅工藝流程 火法煉鋅工藝流程圖火法煉鋅的基本原理就是將氧化鋅在高溫下用碳質(zhì)還原，并利用鋅沸點(diǎn)低的特點(diǎn)，使鋅以蒸氣揮發(fā)，然后冷凝為液體鋅。以豎缺罐煉鋅為例，其原則工藝流程如上圖。 3.2、濕法煉鋅工藝流程 濕法煉鋅主要有焙燒、浸出（見(jiàn)浸?。?、浸出液凈化和電積等工序。鋅精礦焙燒后用電解廢液進(jìn)行中性浸出，使大部分氧化鋅溶解，得到的礦漿分離出上清液和底流礦漿。上清液凈化后電積產(chǎn)出金屬鋅，熔鑄成錠。底流礦漿進(jìn)行酸性浸出以溶解殘余的氧化鋅，酸性浸出液返回到中性浸出；含鋅約20的酸性浸出渣，須進(jìn)一步處理，傳統(tǒng)方法采用回轉(zhuǎn)窯揮發(fā)，回收其中的鋅、鉛和濕法煉鋅工藝流程部分稀散金屬焙燒使精礦中的硫化鋅轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苡谙×蛩岬难趸\，即酸溶鋅。濕法煉鋅是第一次世界大戰(zhàn)期間開(kāi)始應(yīng)用的。其本質(zhì)是用稀硫酸(即廢電解液)浸出焙燒礦中的鋅，鋅進(jìn)入溶液后再以電解法從溶液中沉積出來(lái)。濕法煉鋅可直接得到很純的鋅，不象火法蒸餾煉鋅還需精煉。除此之外，操作所需勞動(dòng)力較少，勞動(dòng)條件也較好，只是電能消耗大。3.3、沸騰爐焙燒工藝流程 高溫氧化流態(tài)化焙燒工藝流程圖備料工序送來(lái)的混合鋅精礦送入爐前倉(cāng)，再由倉(cāng)下調(diào)速膠帶給料機(jī)、定量給料機(jī)，計(jì)量后由分配圓盤(pán)分別加到兩臺(tái)拋料機(jī)上，將混合精礦拋入焙燒爐內(nèi)。焙燒爐產(chǎn)出的焙砂經(jīng)兩臺(tái)流態(tài)化冷卻器和高效圓筒冷卻機(jī)進(jìn)一步冷卻至150左右。冷卻后的焙砂經(jīng)埋刮板運(yùn)輸機(jī)送到球磨機(jī)室進(jìn)行球磨，磨細(xì)后的焙燒礦與煙塵混合用汽化噴射泵送制液車(chē)間浸出制液。沸騰焙燒爐產(chǎn)出的煙氣經(jīng)余熱鍋爐回收煙氣余熱后，經(jīng)兩段旋渦收塵器、電收塵器收塵后由排煙機(jī)送制酸系統(tǒng)。火法煉鋅和濕法煉鋅的第一步冶金過(guò)程就是焙燒。其中火法煉鋅廠的焙燒是純粹的氧化焙燒，濕法煉鋅廠進(jìn)行的也是氧化焙燒，但焙燒時(shí)要保留少量的硫酸鹽，以補(bǔ)償浸出和電解過(guò)程中損失的硫酸。同時(shí)希望盡可能少生成鐵酸鋅。1300K 當(dāng)焙燒溫度一定時(shí)，焙燒過(guò)程中鋅的存在形態(tài)取決于pSO2和pO2。如圖中A點(diǎn)和B點(diǎn)。 當(dāng)氣相組成不變，改變焙燒溫度時(shí)，也可改變焙燒產(chǎn)物中鋅存在的形態(tài)。如圖中紅線(xiàn)所示，當(dāng)溫度升高時(shí)，ZnO區(qū)域擴(kuò)大，ZnSO4穩(wěn)定區(qū)縮小。在實(shí)際的鋅精礦焙燒過(guò)程中，就是通過(guò)控制焙燒溫度和氣相組成來(lái)控制焙燒產(chǎn)物中鋅的存在形態(tài)。生產(chǎn)中通過(guò)控制供風(fēng)量(空氣過(guò)剩系數(shù))來(lái)調(diào)節(jié)氣相組成。 火法煉鋅的焙燒溫度一般控制在1273K以上，有的達(dá)到13401370K。空氣過(guò)剩系數(shù)為1.051.10。濕法煉鋅的焙燒溫度一般控制在11431193K，有的達(dá)到1293K。空氣過(guò)剩系數(shù)為1.201.30。3.4、沸騰爐焙燒原理3.4.1、鋅精礦焙燒反應(yīng)一般規(guī)律 流態(tài)化焙燒的理論基礎(chǔ)是固體流態(tài)化，當(dāng)氣體通過(guò)固體料層的速度不同時(shí)，可將料層變化分為三種狀態(tài)：即固定床、膨脹床及流態(tài)化床。鋅精礦沸騰焙燒就是利用具有一定氣流速度的空氣自上而下通過(guò)爐內(nèi)礦層，使固體顆粒被吹動(dòng)，相互分離而呈懸浮狀態(tài)，達(dá)到固體顆粒（鋅精礦）與氣體氧化劑（空氣）的充分接觸，以利化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。主要化學(xué)反應(yīng)為: 2ZnS3O22ZnO2SO2.(1) ZnS2O2ZnSO4 (2) ZnOSO2+1/2O2ZnSO4(3) 3ZnSO4ZnS=4ZnO4SO2(4) 最新的理論認(rèn)為硫酸鋅的生成實(shí)際上要經(jīng)歷一個(gè)生成堿式硫酸鋅的過(guò)程： 3ZnS+11/2O2=ZnO2ZnSO4+SO2(5) ZnO2ZnSO4+SO2+1/2O2=2ZnSO4(6)3.4.2、鋅精礦焙燒動(dòng)力學(xué)過(guò)程及機(jī)理 金屬硫化物的氧化反應(yīng)是一個(gè)氣、固相的多相反應(yīng)過(guò)程，過(guò)程很復(fù)雜。反應(yīng)分成以下幾步驟： （1）氧分子經(jīng)擴(kuò)散到達(dá)硫化物表面； （2）氧分子在硫化物表面被吸收，并分解成為活性氧原子； （3）氧原子向硫化物晶格中擴(kuò)散，與金屬離子和硫陰離子結(jié)合生成金屬氧化物和吸附態(tài)的SO2； （4）SO2分子從固體表面解吸擴(kuò)散到氣相中。3.4.3、傳熱原理 流態(tài)化床的熱傳遞可分為三種形式，即固體與氣體間、流態(tài)化床內(nèi)各部分之間、流態(tài)化床與管壁之間的熱傳遞。傳熱方式主要是對(duì)流。由于流態(tài)化床內(nèi)固體與氣體之間接觸多，有效傳熱面積大，故總的傳熱效率比固定床大。 由于流態(tài)化床內(nèi)固體顆粒快速循環(huán)以及氣流使床層激烈攪動(dòng)，因而流態(tài)化床內(nèi)各部分的溫度幾乎一致，就是在大量放熱反應(yīng)的焙燒過(guò)程中，床層內(nèi)積分的溫度仍能保持均勻一致，這對(duì)焙燒過(guò)程是非常有利的條件。在生產(chǎn)實(shí)踐中可以控制床層內(nèi)溫度差在10K波動(dòng)。3.5、硫酸化焙燒 當(dāng)進(jìn)行硫酸化焙燒時(shí)，進(jìn)行下列反應(yīng)： ZnSO4 = ZnO + SO3 ZnO2ZnSO4 = 3ZnO + 2SO3 SO2 + 1/2O2 = SO3 在實(shí)際焙燒過(guò)程中， pT在1013.252026.50Pa范圍內(nèi)，此時(shí)與溫度關(guān)系如圖所示。總壓曲線(xiàn)pT與ZnSO4和ZnOZnSO4的分解曲線(xiàn)相交于A、B和A、B。當(dāng)溫度低于A、A點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的溫度時(shí)，ZnSO4穩(wěn)定存在，當(dāng)溫度高于B、B點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的溫度時(shí)，ZnO穩(wěn)定存在，當(dāng)溫度介于兩者之間時(shí)， ZnOZnSO4穩(wěn)定存在。因此控制一定的壓力和溫度，可使ZnS氧化成所需要的產(chǎn)物。硫化物的焙燒氧化過(guò)程是從表面向內(nèi)部進(jìn)行的，反應(yīng)前期生成的氧化物層必然會(huì)對(duì)氧分子的向內(nèi)擴(kuò)散和SO2分子的向外擴(kuò)散起阻礙作用,使反應(yīng)速度下降，固體顆粒越大，擴(kuò)散所需的時(shí)間越長(zhǎng)，也就是完成反應(yīng)的時(shí)間越長(zhǎng)，如果在生產(chǎn)條件下不能滿(mǎn)足這個(gè)時(shí)間的要求，氧化過(guò)程就不能進(jìn)行徹底，造成焙燒產(chǎn)物含硫上升，質(zhì)量下降。所以硫化礦的粒度是焙燒質(zhì)量的一個(gè)重要條件。當(dāng)處于低溫焙燒時(shí)， SO2通過(guò)氧化物層擴(kuò)散，還會(huì)與氧氣和氧化物進(jìn)行反應(yīng)，使得硫酸鹽大量增加。在工業(yè)上采用提高O2濃度的方法來(lái)強(qiáng)化焙燒過(guò)程。除此之外，溫度對(duì)擴(kuò)散過(guò)程有決定性的影響，較高的溫度能加速氣體的擴(kuò)散，在工業(yè)上將控制焙燒溫度作為控制焙燒反應(yīng)速度的重要手段。決定硫化鋅精礦氧化焙燒速度的控制環(huán)節(jié):(1) 氧通過(guò)顆粒周?chē)臍饽は蚱浔砻鏀U(kuò)散(外擴(kuò)散)；(2) 氧通過(guò)顆粒表面的氧化物層向反應(yīng)界面擴(kuò)散(內(nèi)擴(kuò)散)；(3) 在反應(yīng)界面上進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)；(4) 反應(yīng)的產(chǎn)物SO2向著與氧相反方向的擴(kuò)散。反應(yīng)速度是由以上四個(gè)環(huán)節(jié)中最慢的環(huán)節(jié)來(lái)決定。硫化鋅礦氧化生成的氧化鋅層比較疏松，對(duì)氧和SO2的擴(kuò)散阻力不大，因此決定反應(yīng)速度的環(huán)節(jié)是氣膜中氧的擴(kuò)散和界面反應(yīng)。在830以下，界面反應(yīng)的阻力占主要地位，880以上，氣膜傳質(zhì)的阻力占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。顆粒粒度的減小有利于界面反應(yīng)，也有利于擴(kuò)散過(guò)程，但不能過(guò)小，否則增加煙塵率。 焙燒過(guò)程中只要減少Fe2O3的生成，就可以較少鐵酸鋅的生成。從圖中可以看到，當(dāng)焙燒溫度一定時(shí)，lgpO2-6.0時(shí)，F(xiàn)e2O3分解為Fe3O4，這樣可以減少產(chǎn)物中鐵酸鋅的生成。提高焙燒溫度可使Fe3O4的穩(wěn)定區(qū)域擴(kuò)大，也減少鐵酸鋅的生成。因此，焙燒過(guò)程中一定要維持低氧分壓和適當(dāng)提高焙燒溫度。鋅精礦流態(tài)化酸化焙燒流程圖3.6、焙燒的目的和要求1）鋅精礦焙燒的目的 將精礦中的ZnS盡量氧化成ZnO，同時(shí)讓鉛、鎘、砷等雜質(zhì)氧化變成易揮發(fā)的化合物從精礦中分離。使精礦中硫氧化成SO2，產(chǎn)出足夠濃度的SO2煙氣供制酸。2)鋅精礦焙燒的要求盡時(shí)能完全地氧化金屬硫化物，并在焙燒礦中得到氧化物及少量硫酸鹽;使砷和銻氧化，并以揮發(fā)物狀態(tài)從精礦中除去；在焙燒時(shí)盡可能少地得到鐵酸鋅，因?yàn)殍F酸鋅不溶于稀硫酸溶液；得到細(xì)小粒子狀的焙燒礦以利于后序工作浸出的進(jìn)行。3.7、鋅冶煉時(shí)的綜合回收: 硫:在沸騰焙燒煙氣中回收. 鉛:在氧化鋅浸出渣中回收. 金,銀:在浸出渣中用浮選法回收為精礦. 鎘:在銅鎘渣中予以回收. 銅:在銅鎘渣中予以回收. 銦,鎵,鍺:在銦鍺渣中回收. 鈷:在凈液時(shí)以鈷渣形式回收. 鉈:在除氟氯過(guò)程中(多膛爐或回轉(zhuǎn)窯)的煙塵中回收3.8、鋅精礦焙燒操作控制、影響因素及生產(chǎn)故障處理 鋅精礦的氧化過(guò)程是復(fù)雜的多相反應(yīng)過(guò)程，與許多因素有關(guān)，為保證焙燒爐的的正常操作，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)主要影響因素的控制。3.8.1、開(kāi)爐正常開(kāi)爐是指焙燒爐從常溫開(kāi)始升溫到達(dá)正常條件的全操作過(guò)程，開(kāi)爐所用時(shí)間4872h，臨時(shí)停爐后的開(kāi)爐是指從當(dāng)前狀態(tài)開(kāi)始達(dá)到正常工藝操作條件的全操作過(guò)程。3.8.2 正常操作條件的控制與調(diào)整1）物料的物理化學(xué)性質(zhì)。物料顆粒愈小，比表面積愈大，就愈有利于焙燒，但顆粒也不宜太細(xì)，如顆粒過(guò)細(xì)，在生產(chǎn)中會(huì)形成過(guò)多的煙塵量，影響焙燒的正常運(yùn)行工況2）沸騰層溫度 流化層的溫度主要是通過(guò)調(diào)整加料量、鼓風(fēng)量以及二者之間的比例來(lái)控制的。在正常操作下流態(tài)化層的溫度都是比較穩(wěn)定的，有時(shí)由于精礦含硫品位、加料量和鼓風(fēng)量的波動(dòng)會(huì)使溫度發(fā)生變化。隨著溫度的升高，氧化過(guò)程的總速度加快。但是溫度太高，會(huì)發(fā)生燒結(jié)現(xiàn)象不利于焙燒。沸騰爐正常運(yùn)行工況下，沸騰層溫度控制在850 950。在正常操作中，沸騰層溫度分布均勻，各點(diǎn)溫差不超過(guò)10，而且溫度變化趨勢(shì)也很一致，當(dāng)溫差變化大或溫度趨勢(shì)發(fā)生背離時(shí)，應(yīng)考慮到爐內(nèi)出現(xiàn)局部不沸騰等故障。3）煙氣溫度 煙氣溫度只作為操作參考而不作為控制對(duì)象。煙氣溫度測(cè)點(diǎn)設(shè)于爐頂或煙氣出口，一般情況下，煙氣溫度和沸騰層溫度有一個(gè)相對(duì)固定的溫差。當(dāng)精礦含水少或粒度過(guò)細(xì)時(shí)，會(huì)進(jìn)入上部空間燃燒，使煙氣溫度上升，此時(shí)，煙塵量增大，煙氣系統(tǒng)的熱負(fù)荷也上升，煙塵品質(zhì)下降。4）鼓風(fēng)量與過(guò)?？諝庀禂?shù) 一定的鼓風(fēng)量即要維持焙燒爐的沸騰狀態(tài)，又要為焙燒提供一定的過(guò)剩空氣系數(shù)。鼓風(fēng)量決定于加料量，應(yīng)通過(guò)冶金計(jì)算來(lái)確定。實(shí)際鼓風(fēng)量應(yīng)高于理論鼓風(fēng)量，兩者的比值稱(chēng)為空氣系數(shù)。空氣系數(shù)一般為1.051.20，空氣系數(shù)太大會(huì)使煙氣量增大使SO2濃度降低，設(shè)備負(fù)荷增大。反之會(huì)使焙砂質(zhì)量下降，甚至造成工藝事故，因此鼓風(fēng)量的調(diào)整應(yīng)與加料量調(diào)整同步進(jìn)行。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)計(jì)算1噸精礦鼓風(fēng)需求量為15001800Nm3/t。5）風(fēng)箱壓力 風(fēng)箱壓力不作為控制對(duì)象，只是爐況的參考。它是沸騰層和爐床阻力的情況的反映。在正常生產(chǎn)中，風(fēng)箱壓力會(huì)很緩慢地上升，這是由于爐內(nèi)會(huì)出現(xiàn)風(fēng)帽堵塞，大顆粒沉積和燒結(jié)物的原因。在鼓風(fēng)量變化后，風(fēng)箱壓力也會(huì)發(fā)生微小變化，過(guò)一段時(shí)間后回復(fù)到原來(lái)的值，這是因?yàn)榉序v層的密度變化需要一段時(shí)間才能穩(wěn)定。當(dāng)箱壓力出現(xiàn)突然變化，則說(shuō)明爐內(nèi)發(fā)生了異常情況。6）加料量 加料量是一個(gè)重要的控制參數(shù)，它決定了沸騰層溫度和鼓風(fēng)量，以及煙氣溫度，加料量的任何變化都會(huì)引起主要操作參數(shù)的控制指標(biāo)的變化。對(duì)一定金屬鋅產(chǎn)量，加料量的大小決定于精礦中Zn品位， Zn品位低時(shí)，加料量相對(duì)較大，高時(shí)加料量相對(duì)較小，所對(duì)對(duì)加料量的調(diào)整除根據(jù)爐況外，還應(yīng)根據(jù)精礦中Zn的品位進(jìn)行。應(yīng)將焙砂和煙塵殘硫作為加料量調(diào)整的重要參考。在鼓風(fēng)量與加料量匹配且溫度正常時(shí)，如果殘硫高于控制上限，則應(yīng)考慮減少加料量以使精礦在爐內(nèi)有足夠的停留時(shí)間充分氧化。7）爐頂壓力 爐頂壓力測(cè)點(diǎn)位于煙道口，其控制范圍在+30-30Pa之間，對(duì)爐頂壓力控制原則是使煙氣能順利進(jìn)入煙氣系統(tǒng)，并盡量保持較高的SO2濃度，煙道不產(chǎn)生煙氣泄漏。通過(guò)調(diào)節(jié)排煙機(jī)導(dǎo)葉開(kāi)度來(lái)控制這個(gè)壓力。3.8.3生產(chǎn)故障處理1）低風(fēng)量操作 焙燒爐有時(shí)因各種原因需降低加料量操作鼓風(fēng)量降至額定鼓風(fēng)量75%以下稱(chēng)之為低風(fēng)量操作。低風(fēng)量操作時(shí)，最低鼓風(fēng)量不能低于額定鼓風(fēng)量的50%，并將操作溫度控制在870920，每隔23h將鼓風(fēng)量升至額定鼓風(fēng)量的90100%鼓風(fēng)13 min再降下來(lái)。低風(fēng)量操作時(shí)，可以暫停排料13h，這個(gè)時(shí)間也可以根據(jù)風(fēng)箱壓力上升的情況決定。在生產(chǎn)中不宜長(zhǎng)時(shí)間處于低風(fēng)量的操作，它會(huì)使大顆粒沉積速度增加，并易發(fā)生局部燒結(jié)。2）停電故障 停電故障，指無(wú)事先準(zhǔn)備的突然停電，此時(shí)最重要的是做好爐內(nèi)保溫。立即關(guān)閉焙燒爐的加料口，做好再次開(kāi)爐前的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，來(lái)電后，首先啟動(dòng)熱力系統(tǒng)，然后按短期停爐后的開(kāi)爐方法進(jìn)行操作，如果爐內(nèi)有燒結(jié)現(xiàn)象，可用壓縮空氣翻吹燒結(jié)部位，直到沸騰正常，風(fēng)箱壓力處于合理范圍。3）爐內(nèi)燒結(jié) 爐內(nèi)發(fā)生燒結(jié)時(shí)，風(fēng)箱壓力會(huì)在短時(shí)間內(nèi)明顯變化。各溫度點(diǎn)溫差增大，溢流焙砂量減少。當(dāng)出現(xiàn)上述征兆時(shí)，首先應(yīng)停止加料以防燒結(jié)進(jìn)一步惡化，待爐溫降到880后停止鼓風(fēng)，用鋼釬等工具找出燒結(jié)部位，用壓縮空氣翻吹燒結(jié)部位，并反復(fù)用大風(fēng)量翻動(dòng)沸騰層，風(fēng)箱壓力恢復(fù)到正常范圍即可開(kāi)爐加料。4）爐底沉積 由焙砂中的大顆粒物料引起。大多數(shù)焙燒爐在操作一段時(shí)間后都會(huì)出現(xiàn)這個(gè)現(xiàn)象，物征是風(fēng)箱壓力不斷上升。定期增大鼓風(fēng)量可以部分排出這些大顆粒沉積物。但無(wú)論采取哪種方法都不可能消除爐底沉積，因此當(dāng)風(fēng)箱壓力上漲到一定程度時(shí)，就應(yīng)停爐對(duì)爐床進(jìn)行徹底清理。減緩爐底沉積的最重要的手段是嚴(yán)格控制精礦粒度，尤其是防止硬塊，石塊金屬雜物等進(jìn)入爐內(nèi)。另外應(yīng)根據(jù)精礦的成份控制爐溫。例如精礦含鉛上升時(shí)，應(yīng)適當(dāng)降低焙燒溫度以減緩顆粒“生長(zhǎng)”的速度。5）爐壁結(jié)塊下塌 爐壁結(jié)塊下塌一般發(fā)生在短期停爐后的開(kāi)爐初期，爐壁上的結(jié)塊因熱脹冷縮的原因與壁面結(jié)全松動(dòng)而滑塌，如果下塌面積小可以不作處理繼續(xù)操作，如果下塌面積大而導(dǎo)致風(fēng)箱壓力發(fā)生變化，則應(yīng)按燒結(jié)故障方法處理。3.9、沸騰焙燒爐及主要附屬設(shè)備的結(jié)構(gòu)、性能（1）、沸騰焙燒爐（以109m2沸騰爐為例）1） 沸騰焙燒爐爐殼由鋼板焊接而成，內(nèi)補(bǔ)粘土磚，局部易受腐蝕的部分使用高鋁磚。爐殼外面覆蓋保溫材料以確保鋼板不受大氣腐蝕。2） 風(fēng)箱 風(fēng)箱處于爐子下部，呈倒錐形，主要作用是使入爐的空氣沿爐底均勻分布，要求有足夠的容積。 空氣分布板采用直通式。3）爐床 爐床位于焙燒爐底部，風(fēng)箱上部，由分布板、風(fēng)帽、爐底搗打料等組成。爐床的面積決定于焙燒爐的生產(chǎn)能力，它的主要使用之一是使進(jìn)入風(fēng)箱的空氣沿焙燒斷面均勻分布，使?fàn)t內(nèi)物料沸騰。109m2沸騰焙燒爐在爐底下部是分布板由鋼板鉆孔制成，風(fēng)帽焊接在分布板的孔眼上，根據(jù)爐型的不同，風(fēng)帽的排布方式采用正方型棋盤(pán)式排布。 爐床耐火混凝土采用礬土水泥，厚200240mm，與風(fēng)帽上端面平。4） 風(fēng)帽109m2沸騰焙燒風(fēng)帽采用直孔式風(fēng)帽，和一般的風(fēng)帽相比，直孔式獨(dú)孔風(fēng)帽有以下優(yōu)越性：a 出口氣流流速大，可達(dá)40m/s，不易堵塞，在運(yùn)轉(zhuǎn)一年后其堵塞率不超過(guò)30%。b 風(fēng)帽基本上不會(huì)出現(xiàn)燒損，適合高溫焙燒要求，壽命長(zhǎng)，運(yùn)行成本低。C 風(fēng)帽容易清理。5） 爐體 109m2沸騰焙燒爐采用擴(kuò)大型，經(jīng)擴(kuò)大后上部空間斷面積為209m2，氣體流帶從下部直線(xiàn)段從0.55m/s降低到0.27m/s。焙燒總高為17m，爐底到煙氣出口高度13.4m，爐壁用粘土磚砌筑，在爐殼和粘土磚之間砌一層保溫磚。在下部沸騰層區(qū)域有冷卻裝置安裝孔和人孔，在距爐底1.8m處設(shè)有開(kāi)爐燃燒孔。排料口下緣爐底940mm。排料口用異形磚砌筑以留出安裝溢流高度調(diào)節(jié)板的槽，使沸騰層高度可以在940mm到1060mm之間。與溢流口相對(duì)的是兩個(gè)加料口，其中心距爐底1800mm，在滿(mǎn)足加料的條件下，加料口應(yīng)盡量小，以減少漏風(fēng)量。在直段還設(shè)有電偶孔，噴水孔，在底部爐墻上還設(shè)有底流排放孔和排放裝置。（2）沸騰層冷卻裝置 沸騰層的冷卻裝置采用冷卻盤(pán)管，主要作用是導(dǎo)出沸騰層的熱量以使焙燒溫度保持在要求的范圍。冷卻裝置一般與余熱鍋爐共用一套熱力系統(tǒng)，壓力為4.4Mpa，盤(pán)管受熱面積為40.2m2。這種冷卻盤(pán)管具有壽命長(zhǎng)，工作壓力高，設(shè)備緊湊等優(yōu)點(diǎn)。主要缺點(diǎn)是管束懸空，固定困難，最下排管受焙砂沖刷腐蝕嚴(yán)重，使用壽命為二年。（3） 焙砂冷卻設(shè)備 從溢流口和鍋爐排出的物料需冷卻后才能進(jìn)行輸送和細(xì)磨。溢流焙砂由流態(tài)化冷卻器和圓筒冷卻器冷卻。流態(tài)化冷卻器冷卻效率高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，能耗低，故障小。焙砂入口溫度1000，經(jīng)流態(tài)化冷卻器后降至500 ，與鍋爐煙塵混合后再進(jìn)入冷卻圓筒進(jìn)一步冷卻。冷卻圓筒是一個(gè)五腔室的筒型旋轉(zhuǎn)體，在腔室之間是冷卻水。焙砂從頭部進(jìn)入腔室之后在螺旋葉片的拔動(dòng)下向尾部運(yùn)行，通過(guò)腔壁與水發(fā)生熱交換。圓筒冷卻器處理量為18t/h，焙砂入口溫度500 ，出口溫度可降至143 ，冷卻水循環(huán)量210t/h，溫差25 。（4） 焙砂輸送設(shè)備 焙砂短距輸送采用刮板運(yùn)輸機(jī)，刮板運(yùn)輸機(jī)具有耐高溫、密封性好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)簡(jiǎn)便、維護(hù)簡(jiǎn)便、能源消耗少等優(yōu)點(diǎn)。長(zhǎng)距離輸送采用氣動(dòng)輸送，采用氣動(dòng)輸送設(shè)備的優(yōu)越性在于基本不受現(xiàn)場(chǎng)配置的約束，設(shè)備緊湊，占地面積少。主要缺點(diǎn)是管道發(fā)生堵塞時(shí)處理困難，動(dòng)力消耗大，對(duì)收塵裝置的要求高，粉塵飛揚(yáng)量大造成金屬損失和環(huán)境污染。4、鋅精礦沸騰焙燒冶金計(jì)算4.1、鋅精礦物相組成計(jì)算 鋅精礦平均化學(xué)成分為（%）：ZnCdPbCuFeSCaOMgOSiO2510.281.80.38.2311.40.53.6 根據(jù)精礦的物相分析，計(jì)算精礦中各元素呈下列化合物的形態(tài)：Zn、Cd、Pb、Cu、Fe呈硫化物：ZnS、CdS、PbS、CuFeS2、Fe7S8和FeS2；脈石中的Ca、Mg、Si分別呈CaCO3、MgCO3、SiO2形態(tài)存在。以100公斤鋅精礦（干量）進(jìn)行計(jì)算。4.1.1. ZnS量： 公斤 其中Zn： 公斤 S： 公斤 4.1.2. CdS量： 公斤其中Cd： 公斤 S： 公斤 4.1.3. PbS量： 公斤其中Pb： Pb=1.8 公斤 S： S=0.28 公斤 4.1.4. CuFeS2 量 ： 公斤 其中Cu： Cu=0.3 Fe： Fe=0.27 S： S=0.34.1.5.Fe7S8和FeS2量 CuFeS2中的Fe為0.27公斤，余下的鐵量為：8.2-0.27=7.93公斤除去ZnS、CdS、PbS和CuFeS2含S，余下S量為： 31-（24.95+0.08+0.28+0.3）=5.39公斤此S分布于Fe7S8和FeS2之間。 設(shè)：FeS2中Fe為X公斤，S為Y公斤，可列如下方程式：FeS2： Fe7S8： 解方程式得：X=0.36 Y=0.41即FeS2中：Fe =3.92 公斤 S =4.51 公斤 FeS2=0.77 公斤 Fe7S8中： Fe=7.93-0.36=6.57 公斤 S=5.37-0.41=4.96 公斤 Fe7S8=11.53 公斤4.1.6.CaCO3量： 公斤其中： CaO=1.4公斤 CO2 =1.10公斤4.1.7.MgCO3量： 公斤其中： MgO= 0.5公斤 CO2= 0.55公斤計(jì)算結(jié)果如下表所示： 鋅精礦物相組成（公斤）組成ZnCdPbCuFeSCaOMgOCO2SiO2其他共計(jì)ZnS5124.9575.95CdS0.280.080.36PbS1.80.282.08CuFeS20.30.270.30.87FeS24.010.410.77Fe7S86.574.9611.53CaCO31.41.102.50MgCO30.500.551.05SiO23.63.6其他1.831.83共計(jì)510.281.80.37.230.981.40.51.653.61.831004.2、煙塵產(chǎn)出率及其化學(xué)和物相組成計(jì)算 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：88x0050=44公斤。 根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐，鎘60%進(jìn)入煙塵，鋅48%進(jìn)入煙塵。其他組分在煙塵中的分配率假定為50%。 各組分進(jìn)入煙塵的數(shù)量為： Zn=510.48=24.48公斤 Cd=0.280.6=0.168公斤 Pb=1.80.50=0.9公斤 Cu=0.30.50=0.15公斤 Fe=8.20.50=4.10公斤 CaO=1.40.50=0.70公斤 MgO=0.50.50=0.25公斤 SiO2=3.60.50=1.80公斤 其他=1.830.5=0.915公斤 生產(chǎn)實(shí)踐，煙塵中殘硫以硫酸鹽形態(tài)SSO42-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(jìn)入煙塵中的數(shù)量如下：Ss量：000.440.0173=0.761公斤 SSO42-量：1000.440.0214=0.942公斤4.2.1.ZnS量： 公斤其中：Zn=1.555 公斤 S=0.761 公斤4.2.2.ZnSO4量： 公斤其中：Zn=1.925 公斤 S=0.942 公斤 O=1.884 公斤4.2.3. ZnOFeO3量：煙塵中Fe先生成Fe2O3。其量為： 公斤Fe2O3有1/3與ZnO結(jié)合成ZnOFeO3,其量為：公斤ZnOFeO3量：公斤 其中：Zn=0.79 公斤 Fe=1.37公斤 O=0.78公斤余下的FeO3量：5.86-1.95=3.91公斤 其中：Fe=2.74公斤 O=1.17公斤4.2.4. ZnO量： Zn=24.48-（1.555+1.925+0.79）=20.21公斤 ZnO=公斤 O=25.15-20.21=4.94公斤4.2.5. CdO量： 公斤 其中：Cd=0.168 公斤 O=0.024公斤4.2.6. CuO量：CuO CuO= 公斤 其中： Cu=0.3公斤 O=0.076公斤4.2.7. PbOSiO2量： 公斤 其中： Pb=0.83公斤 O=0.07公斤與PbO結(jié)合的SiO2量： 公斤 余留之SiO2量：1.8-0.26=1.54公斤煙塵的物相組成（公斤）組成ZnCdCuPbFeSsSso42-CaOMgOSiO2O其他共計(jì)ZnS1.5550.7612.316ZnSO41.9250.9421.8844.751ZnO20.214.9425.15ZnOFeO30.791.370.782.94Fe2O32.741.173.91CdO0.1680.240.192CuO0.30.0760.376PbOSiO20.830.260.201.29CaO0.70.7MgO0.250.25SiO21.541.54其他0.9150.915共計(jì)24.480.1680.30.834.110.7610.9420.70.251.809.0740.91543.415%56.370.390.691.919.471.752.171.610.574.1520.92.111004.3、焙砂產(chǎn)出率及其化學(xué)和物相組成計(jì)算沸騰焙燒時(shí)，鋅精礦中各組分轉(zhuǎn)入焙砂的量為： Zn=51-24.48=16.52公斤 Cd=0.28-0.168=0.112公斤 Cu=0.3-0.15=0.15公斤 Pb=1.8-0.9=0.9公斤 Fe=8.2-4.1=4.1公斤 CaO=1.4-0.7=0.7公斤 MgO=0.5-0.25=0.25公斤 SiO2=3.6-1.8=1.8公斤 其他=1.83-0.915=0.915公斤按生產(chǎn)實(shí)踐，焙砂中Sso42-取1.10%，Ss取0.4%，Ss和Sso42-全部與Zn結(jié)合：PbO與SiO2結(jié)合成PbOSiO2，其他金屬為金屬氧化物形態(tài)存在。預(yù)定焙砂重量為：88x0.55=44公斤 各組分化合物進(jìn)入焙砂的數(shù)量如下：Sso42量： Sso42=440.011=0.484公斤Ss量： Ss=440.004=0.176公斤4.3.1.ZnSO4量： ZnSO4=公斤其中： Zn=0.989公斤 O=0.968公斤4.3.2.ZnS量： ZnS=公斤其中： Zn=0.36公斤4.3.3.ZnOFe2O3量：焙砂中Fe先生成Fe2O3，其量為： 公斤Fe2O3有40%與ZnO結(jié)合生成ZnOFe2O3，其量為：5.860.4=2.344公斤ZnOFe2O3量：ZnOFe2O3=公斤其中： Zn=0.960公斤 Fe=1.644公斤 O=0.935公斤余下的Fe2O3量：5.86-2.344=3.516公斤其中：Fe=2.4612公斤 O=1.0548公斤4.3.4.ZnO量：Zn=16.52-（0.989+0.36+0.96）=14.211公斤 ZnO=公斤 O=17.69-14.211=3.379公斤4.3.5.CdO量：CdO=公斤其中： Cd=0.112公斤 O=0.016公斤4.3.6.CuO、PbSiO2等的數(shù)量與煙塵相同焙砂的物相組成計(jì)算結(jié)果表組成ZnCdCuPbFeSsSso42-CaOMgOSiO2O其他共計(jì)ZnS0.360.1760.536ZnSO40.9890.4840.9682.441ZnO14.213.37917.69ZnOFeO30.9601.6440.9353.539Fe2O32.4611.0553.516CdO0.1120.0160.128CuO0.150.0760.215PbOSiO20.90.260.201.36CaO0.70.7MgO0.250.25SiO21.81.8其他0.9150.915共計(jì)200.1120.150.94.1050.1760.4840.70.252.066.6290.91539.884%54.470.30.412.4511.180.481.321.911.365.615.162.091004.4、焙燒需要的空氣量及產(chǎn)出煙氣量與組成計(jì)算焙砂和煙塵中剩余的硫量為：0.176+0.761+0.484+0.942=2.363公斤焙燒過(guò)程中脫硫量為:30.8-2.363=28.437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SO2：28.4370.95=27.015公斤生成SO3：28.4370.05=2.133公斤由煙塵和焙砂中得，氧化物和硫酸鹽的含氧量為：9.074+6.629=15.703公斤因此，100公斤鋅精礦（干量）焙燒需要理論氧量為：27.015+2.133+15.703=42.851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 為了加速反應(yīng)的進(jìn)行，提高設(shè)備生產(chǎn)能力，實(shí)際鼓風(fēng)量比理論空氣量要大，對(duì)于濕法煉鋅的沸騰焙燒，按工廠實(shí)踐，過(guò)?？諝庀禂?shù)可取1.25，故實(shí)際需要空氣量為： 186.311.25=232.89公斤 空氣中各組分的重量百分比為：N277%、O223%。鼓入232.89公斤空氣，其中： N2=232.890.77=179.32公斤 O2=232.890.23=53.56公斤 標(biāo)準(zhǔn)狀況下，空氣比重為1.293公斤/標(biāo)米3 ，實(shí)際需要空氣之體積為： 標(biāo)米3空氣中各組分的體積百分比為：N277%、O223%其中：N2=180.170.79=143.46 標(biāo)米3 O2=180.170.23=37.84 標(biāo)米3沸騰爐排出煙氣量和組成為：4.4.1.焙燒過(guò)程中產(chǎn)出量： SO2=28.4370.95=54.030公斤 SO3=28.4340.05=3.555公斤4.4.2.過(guò)剩的氧量：53.56-42.851=10.709公斤4.4.3.鼓入空氣中帶有的氮量：179.32公斤4.4.4.CaCO3和MgCO3分解產(chǎn)出CO2量：0.79+0.71=1.50公斤4.4.5.鋅精礦及空氣帶水分產(chǎn)生的水蒸氣量：進(jìn)入沸騰焙燒爐的