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1、,第四章 有色冶金厂设备的选型与设计,1、有色冶金厂设备的选型与设计的任务 主体设备完成主要工艺过程 辅助设备生产过程中起辅助性作用 1、精心设计主体设备 2、正确选择辅助设备 3、全车间乃至全厂设备能力的平衡统计,5-1-1,2、冶金主体设备设计 包括以下几个内容： 1、设备的选型与主要结构的分析研究 2、主要尺寸的计算与台数的确定 3、某些结构的改进 4、相关设备的配备 5、主要结构材料的选择与消耗量的估计 一、主体设备的选型与结构的改进 1、深入了解冶金过程的主要目的，即发生的主 化学反应是什么，有什么特点 如硫化物精矿的焙烧过程 MS(s)+O2(g)=MO(g)+SO2(g) 为气固
2、多相反应,5-2-1,(a) (b) (c) (d),矩形,直筒形,带加料前室,扩大形,5-2-2,(一)、按单位面积生产率计算 F=A/a F-设备主要反应带的有效面积(m2) A-冶金过程一天处理的物料量(t) a -单位面积生产率（t/m2d） 应注意： A、公式中所指的面积是设备的那部分面积,反射炉熔池 横截面积,沸腾炉,5-2-4,风口,风口,鼓风炉,闪速炉,B、单位面积生产率a的选择要恰当 F=A/a,5-2-5,例：年产50000吨金属锌沸腾焙烧炉,1,2,H3,H2,H1,H膛,H层,3,4,5,6,7,8,9,D膛,D床,1-排烟口; 2-炉膛; 3-溢流口;4-本床 5-气
3、体分布板; 6-风箱（大斗）;7-前室风箱（小斗） 8-前室; 9-加料管,5-2-6,1、炉型选择 床形 柱形 椎形 炉型 断面 圆形 矩形 炉膛 直筒形 扩大形,2、炉床面积确定 F=A/a F炉床面积 A每日处理锌精矿量，吨/日 a-单位面积生产率，吨/m2d 1)、确定单位面积生产率a 可用公式计算，也可取经验数据。 一般为5-6吨/天米2，这里取5.5 2)、确定A 年产50000吨锌，锌回收率94%，年工作日330天。 锌精矿含Zn 46.5% A=50000/(33094%46.5%)=346.64(吨/天) 3)、F床=A/a=346.64/5.5=63(米2) 沸腾炉的选择一
4、般趋向大炉，42,55,69,72,84, 92,109m2 这里可选一台69m2.,5-2-7,3、加料前室面积及沸腾炉床直径的确定 前室有矩形和扇形两种.一般为1.5-2米2, 这里取F前=2米2 D床=4（F床-F前）/1/2 =1.13(F床-F前)1/2 =1.13(63-2)1/2=8.83米 4、沸腾层高度H层 可用公式计算,也可根据同类设备取经验数据, 一般为0.9-1.3米,这里取1.2米.,5-2-8,5、炉膛面积和直径 F膛=aV烟(1+t膛)F床/86400W膛 (m2) a沸腾炉单位面积生产率,吨/米2天 V烟单位炉料烟气产出量,标米3/每吨锌精矿。 由物料平衡计算：
5、2027.52 t膛炉膛温度,9500C. F床炉床面积,米2,63米2. W膛-KW带. W带-颗粒带出速度,一般为1.35米/秒,和精矿粒度 有关，K取0.3-0.55,这里取小值0.3. W膛=0.31.35=0.405米/秒 1/273 F膛=5.52027.52+(1+950/273)63/(864000.45) =89.94米2 D膛=1.13F膛1/2=1.1389.941/2=10.7(米),5-2-9,6、炉腹角 根据物料流动性、安息角确定，这里Q取200 7、炉膛高度 1)、未扩大直筒部分H1，根据操作和安装方便而定， 一般取2.6米. 2)、扩大部分高度H2 H2=1/2
6、（D膛-D床）ctg200 =1/2(10.7-8.33)2.75=2.6米 3)、炉膛高度H膛 H膛=aV烟(1+t膛)F床/86400F膛 烟气在炉内必须停留的时间，秒，取20秒 H膛=5.52027.52(1+950/273)6320/(8640089.94) =8.1米,5-2-10,(二)、按设备有效容积生产率计算 常压浸出槽的设计 1、确定所需设备总体积（米3） V总=V液t/24（米3） V总所需设备总体积（米3） V液每天处理的矿浆或溶液的总体积, 米3 t-矿浆在槽内停留的总时间（小时） 设备容积的利用系数，一般为0.8 V液=Q+(L/S)Q/r (米3) Q日处理的固体物
7、料量，吨/天 L/S液固比 r混合料浆密度,吨/米3. 2、确定台数 N=V总/V0+n N所需槽数 n备用槽数 V0-选定的单个槽容积(米3),5-2-11,3、浸出槽具体尺寸的确定 一般采用椎底圆柱型,其椎底角度一般为1200, 高径比H/D与搅拌方式有关,机械搅拌为1.0-1.3, 空气搅拌为2-5,D,h2,h1,H,1200,椎体高度h1=(D/2)tg300=D/21/31/2=0.29D h2=H-h1=H-0.29D,5-2-12,槽子柱形部分体积=(D/2)2 (H-0.29D) 槽子椎形部分体积=/3(D/2)20.29D 槽子总体积=(D/2)2 (H-0.29D)+ /
8、3(D/2)20.29D 4、浸出槽壁厚的确定： 对承受一定的压力的浸出槽 S=PD/（2-P）+C S壁厚，(mm) P设计压力,Kg/cm2, D内径,mm 材料在工作温度时的许用压力，Kg/cm2, 焊缝系数 C壁厚附加量,5-2-13,(三)、按设备的负荷强度进行计算 熔盐电解槽的结构计算 大型预焙阳极铝电解槽，I=16万安培， 阳极电流密度d阳=0.72A/cm2 所需阳极总面积: S阳=I/d阳=160000/0.72=222222(cm2) 阳极尺寸 需阳极块数: 222222/(14066)=24块,5-2-14,5-2-15,525,250,525,600,600,40,66
9、0,1400660,600,40,660,600,525,525,槽膛宽度=14002+250+5252=4100mm 槽膛长度=66012+4011+6002=9560mm,电解质,阴极铝,三、冶金主体设备的构筑材料及计算 1、适当选择材料 2、材料量估计 冶金炉筑炉材料一般有：钢材、耐火材料、 保温材料、防腐材料,5-2-16,3、冶金辅助设备的选择 一、选用辅助设备的基本原则 1、满足生产过程的要求 2、适应工作环境的要求 3、选用设备的容量应在满负荷下运转 4、必须满足节能的要求 二、选用辅助设备的方法 1、根据工艺过程的要求适当选择设备类型 a、如物料破碎设备是按原料的初始粒度和破
10、后产品的粒度要求而定 粗碎颚式破碎机粒度50-100 mm 中碎标准圆锥破碎机粒度25-50 mm 细碎短头圆锥破碎机粒度5-8 mm 细磨球磨机粒度小于1mm,5-3-1,b、液固分离设备 1）沉降槽处理固体颗粒较大，液固比差别大，粘 小的浆液， 特点：处理量大，连续操作 2）离心过滤机处理颗粒较细，滤渣含水要求低的料。 特点：过滤动力大，效率高，周期长，处理量小。 3）真空过滤机处理容易过滤的物料，对渣含水量要 不严。 特点：连续操作，处理量大。 4）板框压滤机以压力为动力的间歇设备， 特点：结构简单，使用范围广。 5）管式过滤器采用微孔材料（金属陶瓷等）或缠绕 层滤布。适用于渣粒细小，渣量少的悬浮液。,5-3-2,C: 液体输送设备(泵) 离心式清水泵 泥浆泵 隔膜泵 螺杆泵 涡流泵 活塞泵,2、根据生产能力的大小选择规格、台数 1）机电设备根据所需要的容量。 2）风机根据气体介质、种类、风压、风量。 3）空气压缩机根据压缩空气消耗量 4）泵类根据扬程、流量及介质性质 5）球磨机根据磨矿要求和磨矿量，吨/时 6）真空泵根据抽气能力，极限真空。,5-3-3,
