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1、沸腾焙烧炉设计题目年产 6 万吨锌冶炼沸腾焙烧炉设计专业冶金工程班级冶金 093姓名华仔学号31 指导教师万 林 生- I - 目 录第一章设计概述 1 1.1 设计依据 1 1.2 设计原则和指导思想 1 1.3 毕业设计任务1 第二章工艺流程的选择与论证 1 2.1 原料组成及特点 1 2.2 沸腾焙烧工艺及主要设备的选择1 第三章 物料衡算及热平衡计算3 3.1 锌精矿流态化焙烧物料平衡计算3 3.1.1 锌精矿硫态化焙烧冶金计算3 3.1.2 烟尘产出率及其化学和物相组成计算4 3.1.3 焙砂产出率及其化学与物相组成计算6 3.1.4 焙烧要求的空气量及产出烟气量与组成的计算 7 3
2、.2 热平衡计算 9 3.2.1 热收入 9 3.2.2 热支出 11 第四章 沸腾焙烧炉的选型计算13 4.1 床面积 13 4.2 前室面积 13 4.3 炉膛面积和直径 13 4.4 炉膛高度 14 4.5 气体分布板及风帽 14 4.5.1 气体分布板孔眼率 14 4.5.2 风帽14 4.6 沸腾冷却层面积14 4.7 水套中循环水的消耗量14 4.8 风箱容积15 4.9 加料管面积15 4.10 溢流排料口15 4.11 排烟口面积15 参考文献 15- 1 - 第一章设计概述1.1 设计依据根据冶金工程专业课程设计指导书。1.2 设计原则和指导思想对设计的总要求是技术先进; 工
3、艺上可行 ; 经济上合理，所以, 设计应遵循的原则和指导思 想为： 1、遵守国家法律、法规，执行行业设计有关标准、规范和规定，严格把关，精心设计； 2、设计中对主要工艺流程进行多方案比较，以确定最佳方案； 3、设计中应充分采用各项国内外成熟技术，因某种原因暂时不上的新技术要预留充分的 可能性。所采用的新工艺、新设备、新材料必须遵循经过工业性试验或通过技术鉴定的原则； 4、要按照国家有关劳动安全工业卫生及消防的标准及行业设计规定进行设计； 5、在学习、总结国内外有关厂家的生产经验的基础上，移动试用可行的先进技术；6、设计中应充分考虑节约能源、节约用地，实行自愿的综合利用，改善劳动条件以及保护生态
4、环境。1.3 毕业设计任务一、沸腾焙烧炉专题概述 二、沸腾焙烧 三、沸腾焙烧热平衡计算 四、主要设备（沸腾炉和鼓风炉）设计计算 五、沸腾炉主要经济技术指标第二章工艺流程的选择与论证2.1 原料组成及特点本次设计处理的原料锌精矿成分如下表所示。 D组 锌精矿的化学成分 化学成分Zn Pb Cu Cd Fe S CaO MgO SiO2其他wB(%) 49.7 1.39 0.28 0.22 8.47 30.61 1.05 0.36 5.21 2.71 2.2 沸腾焙烧工艺及主要设备的选择金属锌的生产，无论是用火法还是湿法，90% 以上都是以硫化锌精矿为原料。硫化锌不能 被廉价的、最容易获得的碳质还
5、原剂还原，也不容易被廉价的，并且在浸出电积湿法炼锌 生产流程中可以再生的硫酸稀溶液（废电解液）所浸出，因此对硫化锌精矿氧化焙烧使之转 变成氧化锌是很有必要的。焙烧就是通常采用的完成化合物形态转变的化学过程，是冶炼前- 2 - 对矿石或精矿进行预处理的一种高温作业。 硫化物的焙烧过程是一个发生气固反应的过程，将大量的空气（或富氧空气）通入硫化 矿物料层，在高温下发生反应，氧与硫化物中的硫化合产生气体SO2，有价金属则变成为氧化 物或硫酸盐。同时去掉砷、锑等杂质，硫生成二氧化硫进入烟气，作为制硫酸的原料。焙烧 过程得到的固体产物就被称为焙砂或焙烧矿。 焙烧过程是复杂的，生成的产物不尽一致，可能有多
6、种化合物并存。一般来说，硫化物 的氧化反应主要有： 1）硫化物氧化生成硫酸盐MeS + 2 O2 = MeSO4 2）硫化物氧化生成氧化物MeS + 1.5 O2 = MeO + SO2 3）金属硫化物直接氧化生成金属MeS + 2 O2 = MeO + SO2 4）硫酸盐离解 MeSO4 = MeO + SO3 SO3 = SO2 + 0.5 O2 此外，在硫化锌精矿中，通常还有多种化合价的金属硫化物，其高价硫化物的离解压一 般都比较高，故极不稳定，焙烧时高价态硫化物离解成低价态的硫化物，然后再继续进行其 焙烧氧化反应过程。 在焙烧过程中，精矿中某种金属硫化物和它的硫酸盐在焙烧条件下都是不稳
7、定的化合物 时，也可能相互反应，如：FeS + 3FeSO4 = 4FeO + 4SO2 由上述各种反应可知， 锌精矿中各种金属硫化物焙烧的主要产物是MeO 、MeSO4以及 SO2、 SO3和 O2。此外还可能有 MeO Fe2O3，MeO SiO2等。 沸腾焙烧炉炉体（下图）为钢壳内衬保温砖再衬耐火砖构成。为防止冷凝酸腐蚀，钢壳 外面有保温层。炉子的最下部是风室，设有空气进口管，其上是空气分布板。空气分布板上 是耐火混凝土炉床，埋设有许多侧面开小孔的风帽。炉膛中部为向上扩大的圆锥体，上部焙 烧空间的截面积比沸腾层的截面积大，以减少固体粒子吹出。沸腾层中装有的冷却管，炉体 还设有加料口、矿渣
8、溢流口、炉气出口、二次空气进口、点火口等接管。炉顶有防爆孔。操作指标和条件主要有焙烧强度、沸腾层高度、沸腾层温度、炉气成分等。 焙烧强度习惯上以单位沸腾层截面积一日处理含硫35矿石的吨数计算。焙烧强- 3 - 度与沸腾层操作气速成正比。 气速是沸腾层中固体粒子大小的函数，一般在 1 3m/s 范围内。一般浮选矿的焙烧强度为1520t/(dm)；对于通过 33mm 的筛孔的破碎 块矿，焙烧强度为30t/(dm) 。 沸腾层高度即炉内排渣溢流堰离风帽的高度，一般为0.9 1.5m。 沸腾层温度随硫化矿物、焙烧方法等不同而异。例如: 锌精矿氧化焙烧为1070 1100, 而硫酸化焙烧为900930；
9、硫铁矿的氧化焙烧温度为850950。 炉气成分硫铁矿氧化焙烧时，炉气中二氧化硫1313.5 ，三氧化硫 0.1。 硫酸化焙烧 , 空气过剩系数大，故炉气中二氧化硫浓度低而三氧化硫含量增加。 特点: 焙烧强度高；矿渣残硫低；可以焙烧低品位矿；炉气中二氧化硫浓度高、 三氧化硫含量少；可以较多地回收热能产生中压蒸汽，焙烧过程产生的蒸汽通常有35 45是通过沸腾层中的冷却管获得；炉床温度均匀；结构简单，无转动部件，且投资省， 维修费用少；操作人员少，自动化程度高，操作费用低；开车迅速而方便，停车引起的 空气污染少。但沸腾炉炉气带矿尘较多，空气鼓风机动力消耗较大。第三章物料衡算及热平衡计算3.1 锌精矿
10、流态化焙烧物料平衡计算3.1.1 锌精矿硫态化焙烧冶金计算 根据精矿的物相组成分析，精矿中各元素呈下列化合物形态Zn、Cd、Pb、Cu、Fe分别呈ZnS 、CdS 、PbS 、2CuFeS、87SFe2FeS；脉石中的 Ca、Mg 、Si 分别呈3CaCO、3MgCO、2SiO形态存在。以 100kg锌精矿（干量）进行计算。1.ZnS 量 ：kg02.74 4.654 .977.49其中 Zn：49.7kg S：24.32kg2.CdS量：kg28.0 4.1124.14422.0其中 Cd：0.22kg S：0.06kg3.PbS 量：kg60.1 2 .2072.23939.1其中：Pb：
11、1.39kg S：0.21kg4.2CuFeS量：kg81.05 .6335.18328.0其中： Cu ：0.28kg Fe：0.25kg S：0.28kg5. 2FeS和87SFe量：除去2CuFeS中 Fe 的含量，余下的Fe为8.22kg0.25-8.47，除去 ZnS 、CdS 、PbS 、2CuFeS中 S的含量，余下的 S量为Kg74.5)28.021.006.032.24(61.30。此S量全部分布在2FeS和87SFe中，设2FeS中 Fe 为 xkg，S量为 ykg，则872SFeFeS83274.5785.5522.823285.55 yxyx解得： x =0.72kg，
12、 y =0.83kg- 4 - 即2FeS中：Fe=0.72kg、S=0.83kg、2FeS=1.55kg。87SFe中：Fe：8.22-0.72=7.5kg S ：5.74-0.83=4.91kg87SFe：12.41kg6. 3CaCO量：kg87.1 1.561.10005.1其中 CaO ：1.05kg2CO：0.82kg7. 3MgCO量：kg75.03 .403.8436.0其中 MgO ：0.36kg2CO：0.39kg表 3-1 混合精矿物相组成，kg组成Zn Cd Pb Cu Fe S CaO MgO 2COSiO2其他共计ZnS 49.07 24.32 74.02 CdS
13、0.22 0.06 0.28 PbS 1.39 0.21 1.6 CuFeS20.28 0.25 0.28 0.81 FeS20.72 0.83 1.55 Fe7S87.15 4.91 12.06 CaCO31.05 0.82 1.87 MgCO30.36 0.39 0.75 SiO25.21 5.21 其他2.71 2.71 共计49.07 0.22 1.39 0.28 8.12 31.66 1.05 0.36 1.21 5.21 2.71 100.00 3.1.2 烟尘产出率及其化学和物相组成计算 焙烧矿产出率一般为锌精矿的88% ，烟尘产出率取 50% ，则烟尘量为： 44 公斤。镉 6
14、0% 进入烟 尘，锌 48% 进入烟尘，其它组分在烟尘中的分配率假定为50% ，空气过剩系数 1.25 。 烟尘产出率及烟尘物相组成计算：Zn kg856.2348.007.49Cd kg132.060.022.0Pb kg695.050.039.1Cu kg14.050.028.0Fe kg235.450.047.8CaO kg525.0.050.005.1MgO kg18.050.036.02SiOkg605.250.021.5sS 0.761xkg- 5 - 4SOS 0.942xkg其他kg355.150.071.2各组分化合物进入烟尘的数量为：1.ZnS 量：xkg316.2 324.97761.0其中：Zn 1.555kg S 0.761kg2.4ZnSO量：kg7
