鋅精礦焙燒課計.doc

1、設計任務設計一個年產(chǎn)10000噸電鋅廠焙燒車間（初步設計）1.1、原始數(shù)據(jù)電鋅年產(chǎn)量：10000噸鋅精礦的化學成分（%）成分ZnCdpbCuFe SCaOMgOSiO2B2510.281.80.38.2311.40.53.6鋅精礦的粒級及物理性質粒度/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、技術條件選擇沸騰層高度：1.5m左右空氣過剩系數(shù)：1.25沸騰層溫度：850900C爐頂溫度：820870爐頂負壓：-1030Pa直線速度：0.50.6m/s出爐煙氣量、溫度：9001.3、技術經(jīng)濟指標年處理鋅精礦：1.3萬噸/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%（體積百分數(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，全世界查明鋅儲量為20000萬噸，儲量基礎為45000萬噸，現(xiàn)有儲量和儲量基礎的靜態(tài)保證年限為23年和51年。鋅儲量和儲量基礎占鋅資源量的10.52和3.68。中國鋅的儲量和儲量基礎均居世界首位，已成為世界最大的鉛鋅資源國家。根據(jù)統(tǒng)計資料，在我國鉛鋅儲量中鉛鋅平均品位只有 4.66%，而根據(jù)目前鉛鋅價格水平和成本水平，只有鉛鋅(1:2.5)合計地質品位在78以上的地質儲量才是能經(jīng)濟利用的儲量，目前我國能經(jīng)濟利用的鉛鋅合計儲量只有4513.86萬噸，僅占總儲量的 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程中有FeS固溶體，成為鐵閃鋅礦（nZnSmFeS）.含鐵高的閃鋅礦會使提取冶煉過程復雜化。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）、導極礦（H2Zn2SiO5）等。 我國鉛鋅儲量較多的省(區(qū))主要是云南、廣東、甘肅、四川、廣西、內蒙古、湖南和青海等八省(區(qū))，其鉛鋅儲量占全國總儲量的80.7%。大中型鋅礦187處，探明資源總量7961萬噸，儲量1950萬噸，其中大型鋅礦區(qū)44處，探明資源總量5352萬噸，儲量 1553萬噸，分別占全國的 58.1%和76.6%。 目前已探明的儲量主要集中在云南、廣東、內蒙古、江西、湖南和甘肅等六省。各大區(qū)儲量見下表： 中國鉛鋅資源各大區(qū)分布比例（%）表中國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采分露天開采和地下開采兩種。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金屬，礦石需先經(jīng)過選礦。通過采用浮選法優(yōu)先選出鋅精礦，副產(chǎn)鉛精礦和硫精礦。我國某些大型企業(yè)鉛鋅礦產(chǎn)出的鋅精礦成分實例如下表。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%?？梢?，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，90%為0.07mm，堆密度1.72.0g/cm3。 鋅精礦化學成分等級含鋅量（%）雜質不大于（%）CuPbFeAsSiO21550.81.06.00.34.02501.01.58.00.45.03451.52.014.00.56.04402.03.016.00.57.0鋅精礦成分實例（%）表精礦來源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備時，應當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，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性質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)出的達到國家標準的含鋅量較高的礦石。精礦在空氣的氧化開始是在顆粒的表面進行的。當精礦粒度較小時，會有更多的氣固接觸，單位面積內反應的硫化鋅就會增加。但隨著反應的進行，粒子表面形成一層堅硬的氧化鋅殼，于是氣流中的氧化分子穿過氧化鋅層才能到達反應界面，增加了氧氣的擴散阻力，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散過程，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熔點低的特點，還可澆鑄精密鑄件。 （5）. 鋅在冶金工業(yè)中作為還原劑，化學工業(yè)中作為制造顏料用的原材料。 2.5、結構設計的注意點（1）、為便于操作,爐篦深度不宜超過2mm；沿爐篦寬度1-1.5m設一個爐門。（2）、爐膛高度以易于操作為原則。(3)、爐膛長寬比宜選用3:1。(4)、爐膛應成斷面放大式，與垂直面成22。（5）、爐膛內最邊壁的風帽與爐內壁距離為20-30mm。（6）、筑砌內、外層耐火磚、紅磚時磚縫要錯開，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，以增加其鋼性、整體牢固性。（8）、當用煤量大于180kg/h時，加煤應采用機械加煤、出渣。（9）、合理、合適的擋火墻高度有利于控制進入烘干機的熱氣體溫度，避免燒壞烘干機筒體前端。（10）、穿過沸騰爐的喂料管，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測溫熱電偶，以利于控制出氣煙氣溫度。3.、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還原，并利用鋅沸點低的特點，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（見浸?。?、浸出液凈化和電積等工序。鋅精礦焙燒后用電解廢液進行中性浸出，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，須進一步處理，傳統(tǒng)方法采用回轉窯揮發(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)期間開始應用的。其本質是用稀硫酸(即廢電解液)浸出焙燒礦中的鋅，鋅進入溶液后再以電解法從溶液中沉積出來。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，操作所需勞動力較少，勞動條件也較好，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的混合鋅精礦送入爐前倉，再由倉下調速膠帶給料機、定量給料機，計量后由分配圓盤分別加到兩臺拋料機上，將混合精礦拋入焙燒爐內。焙燒爐產(chǎn)出的焙砂經(jīng)兩臺流態(tài)化冷卻器和高效圓筒冷卻機進一步冷卻至150左右。冷卻后的焙砂經(jīng)埋刮板運輸機送到球磨機室進行球磨，磨細后的焙燒礦與煙塵混合用汽化噴射泵送制液車間浸出制液。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送制酸系統(tǒng)?；鸱掍\和濕法煉鋅的第一步冶金過程就是焙燒。其中火法煉鋅廠的焙燒是純粹的氧化焙燒，濕法煉鋅廠進行的也是氧化焙燒，但焙燒時要保留少量的硫酸鹽，以補償浸出和電解過程中損失的硫酸。同時希望盡可能少生成鐵酸鋅。1300K 當焙燒溫度一定時，焙燒過程中鋅的存在形態(tài)取決于pSO2和pO2。如圖中A點和B點。 當氣相組成不變，改變焙燒溫度時，也可改變焙燒產(chǎn)物中鋅存在的形態(tài)。如圖中紅線所示，當溫度升高時，ZnO區(qū)域擴大，ZnSO4穩(wěn)定區(qū)縮小。在實際的鋅精礦焙燒過程中，就是通過控制焙燒溫度和氣相組成來控制焙燒產(chǎn)物中鋅的存在形態(tài)。生產(chǎn)中通過控制供風量(空氣過剩系數(shù))來調節(jié)氣相組成。 火法煉鋅的焙燒溫度一般控制在1273K以上，有的達到13401370K?？諝膺^剩系數(shù)為1.051.10。濕法煉鋅的焙燒溫度一般控制在11431193K，有的達到1293K?？諝膺^剩系數(shù)為1.201.30。3.4、沸騰爐焙燒原理3.4.1、鋅精礦焙燒反應一般規(guī)律 流態(tài)化焙燒的理論基礎是固體流態(tài)化，當氣體通過固體料層的速度不同時，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爐內礦層，使固體顆粒被吹動，相互分離而呈懸浮狀態(tài)，達到固體顆粒（鋅精礦）與氣體氧化劑（空氣）的充分接觸，以利化學反應的進行。主要化學反應為: 2ZnS3O22ZnO2SO2.(1) ZnS2O2ZnSO4 (2) ZnOSO2+1/2O2ZnSO4(3) 3ZnSO4ZnS=4ZnO4SO2(4) 最新的理論認為硫酸鋅的生成實際上要經(jīng)歷一個生成堿式硫酸鋅的過程： 3ZnS+11/2O2=ZnO2ZnSO4+SO2(5) ZnO2ZnSO4+SO2+1/2O2=2ZnSO4(6)3.4.2、鋅精礦焙燒動力學過程及機理 金屬硫化物的氧化反應是一個氣、固相的多相反應過程，過程很復雜。反應分成以下幾步驟： （1）氧分子經(jīng)擴散到達硫化物表面； （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散，與金屬離子和硫陰離子結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。傳熱方式主要是對流。由于流態(tài)化床內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)化床內固體顆?？焖傺h(huán)以及氣流使床層激烈攪動，因而流態(tài)化床內各部分的溫度幾乎一致，就是在大量放熱反應的焙燒過程中，床層內積分的溫度仍能保持均勻一致，這對焙燒過程是非常有利的條件。在生產(chǎn)實踐中可以控制床層內溫度差在10K波動。3.5、硫酸化焙燒 當進行硫酸化焙燒時，進行下列反應： ZnSO4 = ZnO + SO3 ZnO2ZnSO4 = 3ZnO + 2SO3 SO2 + 1/2O2 = SO3 在實際焙燒過程中， pT在1013.252026.50Pa范圍內，此時與溫度關系如圖所示?？倝呵€pT與ZnSO4和ZnOZnSO4的分解曲線相交于A、B和A、B。當溫度低于A、A點所對應的溫度時，ZnSO4穩(wěn)定存在，當溫度高于B、B點所對應的溫度時，ZnO穩(wěn)定存在，當溫度介于兩者之間時， 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程是從表面向內部進行的，反應前期生成的氧化物層必然會對氧分子的向內擴散和SO2分子的向外擴散起阻礙作用,使反應速度下降，固體顆粒越大，擴散所需的時間越長，也就是完成反應的時間越長，如果在生產(chǎn)條件下不能滿足這個時間的要求，氧化過程就不能進行徹底，造成焙燒產(chǎn)物含硫上升，質量下降。所以硫化礦的粒度是焙燒質量的一個重要條件。當處于低溫焙燒時， SO2通過氧化物層擴散，還會與氧氣和氧化物進行反應，使得硫酸鹽大量增加。在工業(yè)上采用提高O2濃度的方法來強化焙燒過程。除此之外，溫度對擴散過程有決定性的影響，較高的溫度能加速氣體的擴散，在工業(yè)上將控制焙燒溫度作為控制焙燒反應速度的重要手段。決定硫化鋅精礦氧化焙燒速度的控制環(huán)節(jié):(1) 氧通過顆粒周圍的氣膜向其表面擴散(外擴散)；(2) 氧通過顆粒表面的氧化物層向反應界面擴散(內擴散)；(3) 在反應界面上進行化學反應；(4) 反應的產(chǎn)物SO2向著與氧相反方向的擴散。反應速度是由以上四個環(huán)節(jié)中最慢的環(huán)節(jié)來決定。硫化鋅礦氧化生成的氧化鋅層比較疏松，對氧和SO2的擴散阻力不大，因此決定反應速度的環(huán)節(jié)是氣膜中氧的擴散和界面反應。在830以下，界面反應的阻力占主要地位，880以上，氣膜傳質的阻力占絕對優(yōu)勢。顆粒粒度的減小有利于界面反應，也有利于擴散過程，但不能過小，否則增加煙塵率。 焙燒過程中只要減少Fe2O3的生成，就可以較少鐵酸鋅的生成。從圖中可以看到，當焙燒溫度一定時，lgpO2-6.0時，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)域擴大，也減少鐵酸鋅的生成。因此，焙燒過程中一定要維持低氧分壓和適當提高焙燒溫度。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，同時讓鉛、鎘、砷等雜質氧化變成易揮發(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；在焙燒時盡可能少地得到鐵酸鋅，因為鐵酸鋅不溶于稀硫酸溶液；得到細小粒子狀的焙燒礦以利于后序工作浸出的進行。3.7、鋅冶煉時的綜合回收: 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:在凈液時以鈷渣形式回收. 鉈:在除氟氯過程中(多膛爐或回轉窯)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 鋅精礦的氧化過程是復雜的多相反應過程，與許多因素有關，為保證焙燒爐的的正常操作，應加強對主要影響因素的控制。3.8.1、開爐正常開爐是指焙燒爐從常溫開始升溫到達正常條件的全操作過程，開爐所用時間4872h，臨時停爐后的開爐是指從當前狀態(tài)開始達到正常工藝操作條件的全操作過程。3.8.2 正常操作條件的控制與調整1）物料的物理化學性質。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，如顆粒過細，在生產(chǎn)中會形成過多的煙塵量，影響焙燒的正常運行工況2）沸騰層溫度 流化層的溫度主要是通過調整加料量、鼓風量以及二者之間的比例來控制的。在正常操作下流態(tài)化層的溫度都是比較穩(wěn)定的，有時由于精礦含硫品位、加料量和鼓風量的波動會使溫度發(fā)生變化。隨著溫度的升高，氧化過程的總速度加快。但是溫度太高，會發(fā)生燒結現(xiàn)象不利于焙燒。沸騰爐正常運行工況下，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，各點溫差不超過10，而且溫度變化趨勢也很一致，當溫差變化大或溫度趨勢發(fā)生背離時，應考慮到爐內出現(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象。煙氣溫度測點設于爐頂或煙氣出口，一般情況下，煙氣溫度和沸騰層溫度有一個相對固定的溫差。當精礦含水少或粒度過細時，會進入上部空間燃燒，使煙氣溫度上升，此時，煙塵量增大，煙氣系統(tǒng)的熱負荷也上升，煙塵品質下降。4）鼓風量與過?？諝庀禂?shù) 一定的鼓風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?？諝庀禂?shù)。鼓風量決定于加料量，應通過冶金計算來確定。實際鼓風量應高于理論鼓風量，兩者的比值稱為空氣系數(shù)。空氣系數(shù)一般為1.051.20，空氣系數(shù)太大會使煙氣量增大使SO2濃度降低，設備負荷增大。反之會使焙砂質量下降，甚至造成工藝事故，因此鼓風量的調整應與加料量調整同步進行。根據(jù)經(jīng)驗計算1噸精礦鼓風需求量為15001800Nm3/t。5）風箱壓力 風箱壓力不作為控制對象，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，風箱壓力會很緩慢地上升，這是由于爐內會出現(xiàn)風帽堵塞，大顆粒沉積和燒結物的原因。在鼓風量變化后，風箱壓力也會發(fā)生微小變化，過一段時間后回復到原來的值，這是因為沸騰層的密度變化需要一段時間才能穩(wěn)定。當箱壓力出現(xiàn)突然變化，則說明爐內發(fā)生了異常情況。6）加料量 加料量是一個重要的控制參數(shù)，它決定了沸騰層溫度和鼓風量，以及煙氣溫度，加料量的任何變化都會引起主要操作參數(shù)的控制指標的變化。對一定金屬鋅產(chǎn)量，加料量的大小決定于精礦中Zn品位， Zn品位低時，加料量相對較大，高時加料量相對較小，所對對加料量的調整除根據(jù)爐況外，還應根據(jù)精礦中Zn的品位進行。應將焙砂和煙塵殘硫作為加料量調整的重要參考。在鼓風量與加料量匹配且溫度正常時，如果殘硫高于控制上限，則應考慮減少加料量以使精礦在爐內有足夠的停留時間充分氧化。7）爐頂壓力 爐頂壓力測點位于煙道口，其控制范圍在+30-30Pa之間，對爐頂壓力控制原則是使煙氣能順利進入煙氣系統(tǒng)，并盡量保持較高的SO2濃度，煙道不產(chǎn)生煙氣泄漏。通過調節(jié)排煙機導葉開度來控制這個壓力。3.8.3生產(chǎn)故障處理1）低風量操作 焙燒爐有時因各種原因需降低加料量操作鼓風量降至額定鼓風量75%以下稱之為低風量操作。低風量操作時，最低鼓風量不能低于額定鼓風量的50%，并將操作溫度控制在870920，每隔23h將鼓風量升至額定鼓風量的90100%鼓風13 min再降下來。低風量操作時，可以暫停排料13h，這個時間也可以根據(jù)風箱壓力上升的情況決定。在生產(chǎn)中不宜長時間處于低風量的操作，它會使大顆粒沉積速度增加，并易發(fā)生局部燒結。2）停電故障 停電故障，指無事先準備的突然停電，此時最重要的是做好爐內保溫。立即關閉焙燒爐的加料口，做好再次開爐前的各項準備工作，來電后，首先啟動熱力系統(tǒng)，然后按短期停爐后的開爐方法進行操作，如果爐內有燒結現(xiàn)象，可用壓縮空氣翻吹燒結部位，直到沸騰正常，風箱壓力處于合理范圍。3）爐內燒結 爐內發(fā)生燒結時，風箱壓力會在短時間內明顯變化。各溫度點溫差增大，溢流焙砂量減少。當出現(xiàn)上述征兆時，首先應停止加料以防燒結進一步惡化，待爐溫降到880后停止鼓風，用鋼釬等工具找出燒結部位，用壓縮空氣翻吹燒結部位，并反復用大風量翻動沸騰層，風箱壓力恢復到正常范圍即可開爐加料。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間后都會出現(xiàn)這個現(xiàn)象，物征是風箱壓力不斷上升。定期增大鼓風量可以部分排出這些大顆粒沉積物。但無論采取哪種方法都不可能消除爐底沉積，因此當風箱壓力上漲到一定程度時，就應停爐對爐床進行徹底清理。減緩爐底沉積的最重要的手段是嚴格控制精礦粒度，尤其是防止硬塊，石塊金屬雜物等進入爐內。另外應根據(jù)精礦的成份控制爐溫。例如精礦含鉛上升時，應適當降低焙燒溫度以減緩顆?！吧L”的速度。5）爐壁結塊下塌 爐壁結塊下塌一般發(fā)生在短期停爐后的開爐初期，爐壁上的結塊因熱脹冷縮的原因與壁面結全松動而滑塌，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致風箱壓力發(fā)生變化，則應按燒結故障方法處理。3.9、沸騰焙燒爐及主要附屬設備的結構、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，內補粘土磚，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） 風箱 風箱處于爐子下部，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，風箱上部，由分布板、風帽、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入風箱的空氣沿焙燒斷面均勻分布，使爐內物料沸騰。109m2沸騰焙燒爐在爐底下部是分布板由鋼板鉆孔制成，風帽焊接在分布板的孔眼上，根據(jù)爐型的不同，風帽的排布方式采用正方型棋盤式排布。 爐床耐火混凝土采用礬土水泥，厚200240mm，與風帽上端面平。4） 風帽109m2沸騰焙燒風帽采用直孔式風帽，和一般的風帽相比，直孔式獨孔風帽有以下優(yōu)越性：a 出口氣流流速大，可達40m/s，不易堵塞，在運轉一年后其堵塞率不超過30%。b 風帽基本上不會出現(xiàn)燒損，適合高溫焙燒要求，壽命長，運行成本低。C 風帽容易清理。5） 爐體 109m2沸騰焙燒爐采用擴大型，經(jīng)擴大后上部空間斷面積為209m2，氣體流帶從下部直線段從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處設有開爐燃燒孔。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。與溢流口相對的是兩個加料口，其中心距爐底1800mm，在滿足加料的條件下，加料口應盡量小，以減少漏風量。在直段還設有電偶孔，噴水孔，在底部爐墻上還設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管，主要作用是導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，盤管受熱面積為40.2m2。這種冷卻盤管具有壽命長，工作壓力高，設備緊湊等優(yōu)點。主要缺點是管束懸空，固定困難，最下排管受焙砂沖刷腐蝕嚴重，使用壽命為二年。（3） 焙砂冷卻設備 從溢流口和鍋爐排出的物料需冷卻后才能進行輸送和細磨。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，結構簡單，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入冷卻圓筒進一步冷卻。冷卻圓筒是一個五腔室的筒型旋轉體，在腔室之間是冷卻水。焙砂從頭部進入腔室之后在螺旋葉片的拔動下向尾部運行，通過腔壁與水發(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） 焙砂輸送設備 焙砂短距輸送采用刮板運輸機，刮板運輸機具有耐高溫、密封性好、結構簡單、維護簡便、維護簡便、能源消耗少等優(yōu)點。長距離輸送采用氣動輸送，采用氣動輸送設備的優(yōu)越性在于基本不受現(xiàn)場配置的約束，設備緊湊，占地面積少。主要缺點是管道發(fā)生堵塞時處理困難，動力消耗大，對收塵裝置的要求高，粉塵飛揚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算4.1、鋅精礦物相組成計算 鋅精礦平均化學成分為（%）：ZnCdPbCuFeSCaOMgOSiO2510.281.80.38.2311.40.53.6 根據(jù)精礦的物相分析，計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）進行計算。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：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公斤計算結果如下表所示： 鋅精礦物相組成（公斤）組成ZnCdPbCuFeSCaOMgOCO2SiO2其他共計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510.281.80.37.230.981.40.51.653.61.831004.2、煙塵產(chǎn)出率及其化學和物相組成計算 礦產(chǎn)出率一般為鋅精礦的88%，而煙塵產(chǎn)出率占燒結礦的4550%，取50%，則煙塵量為：88x0050=44公斤。 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=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：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)出率及其化學和物相組成計算沸騰焙燒時，鋅精礦中各組分轉入焙砂的量為： 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)實踐，焙砂中Sso42-取1.10%，Ss取0.4%，Ss和Sso42-全部與Zn結合：PbO與SiO2結合成PbOSiO2，其他金屬為金屬氧化物形態(tài)存在。預定焙砂重量為：88x0.55=44公斤 各組分化合物進入焙砂的數(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算結果表組成ZnCdCuPbFeSsSso42-CaOMgOSiO2O其他共計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 為了加速反應的進行，提高設備生產(chǎn)能力，實際鼓風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： 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 標準狀況下，空氣比重為1.293公斤/標米3 ，實際需要空氣之體積為： 標米3空氣中各組分的體積百分比為：N277%、O223%其中：N2=180.170.79=143.46 標米3 O2=180.170.23=37.84 標米3沸騰爐排出煙氣量和組成為：4.4.1.焙燒過程中產(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：進入沸騰焙燒爐的