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1、沸腾炉焙烧设计题目：年产5万吨锌冶炼沸腾焙烧炉设计目录第一章沸腾焙烧设计概述11.1原始资料11.2设计原则和指导思想11.3课程设计说明书内容11.4绘制图纸1第二章沸腾焙烧22.1沸腾焙烧工艺22.2沸腾焙烧设备22.3沸腾焙烧特点3第三章沸腾焙烧冶金计算43.1 沸腾焙烧冶金计算内容43.2 锌精矿物相组成计算43.3烟尘产出率及其化学和物相组成计算53.4焙砂产出率及其化学与物相组成计算73.5焙烧要求的空气量及产出烟气量与组成的计算83.6焙烧炉排出烟量和组成93.7热平衡计算113.7.1热收入113.7.2热支出13第四章沸腾焙烧主要设备选择计算154.1床面积154.2前室面积
2、154.3流态化床断面尺寸154.4沸腾层高度164.5炉膛面积和直径164.6炉膛高度164.7炉膛空间体积V的确定174.8气体分布板及风帽174.8.1气体分布板孔眼率174.8.2确定炉底上风帽孔眼的总数目：174.9风帽174.10沸腾冷却层面积174.11水套中循环水的消耗量174.12风箱容积184.13加料管面积184.14排烟口面积18第五章沸腾炉经济技术指标19参考资料2021 第一章 沸腾焙烧设计概述1.1 原始资料锌精矿的化学成分（%，质量百分数）化学成分ZnFeCdCuPbSSiO2CaoMgo其他wB(%)44.5710.920.190.321.8032.004.9
3、61.840.123.781.2 设计原则和指导思想对设计的总要求是技术先进;工艺上可行;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
4、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环境。1.3 课程设计说明书内容a) 沸腾焙烧炉专题概述；b) 沸腾焙烧；c) 沸腾焙烧热平衡计算；d) 主要设备（沸腾炉和鼓风炉）设计计算；e) 沸腾炉主要经济技术指标；1.4 绘制图纸1) 沸腾焙烧结构总图（要求纵剖面和至少一个横剖面）；2) 气体分布板部分图第二章 沸腾焙烧2.1 沸腾焙烧工艺金属锌的生产，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
5、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 = MeSO42） 硫化物氧化生成氧化物 MeS + 1.5
6、 O2 = MeO + SO23）金属硫化物直接氧化生成金属 MeS + 2 O2 = MeO + SO24） 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
7、及SO2 、SO3 和O2。此外还可能有MeOFe2O3，MeOSiO2等。2.2 沸腾焙烧设备沸腾焙烧炉炉体（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
8、含硫35矿石的吨数计算。焙烧强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 13m/s范围内。一般浮选矿的焙烧强度为1520t/()；对于通过33mm的筛孔的破碎块矿，焙烧强度为30t/()。 沸腾层高度即炉内排渣溢流堰离风帽的高度，一般为0.91.5m。 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10701100,而硫酸化焙烧为900930；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。2.3 沸腾焙烧特点 焙烧强度高
9、；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3545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 沸腾焙烧冶金计算3.1 沸腾焙烧冶金计算内容 锌精矿沸腾焙烧，烟尘和焙沙产出率计算、焙烧需要空气量和烟气量计算、物料平衡和热平衡计算；3.2 锌精矿物相组成计算原始数据：锌精矿的化学成分（%，质量百分数）化学成分ZnFeCdCuPbSSiO2Cao
10、Mgo其他wB(%)44.5710.920.190.321.8032.004.961.840.123.78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、 ；脉石中的Ca、Mg、Si分别呈、形态存在。 以100锌精矿（干量）进行计算。1.ZnS量 ： 其中Zn：44.57 S：21.812.CdS量： 其中 Cd：0.19 S：0.053.PbS量： 其中：Pb：1.8 S：0.284.量： 其中：Cu：0.32 Fe：0.28 S：0.325. 和量：除去中Fe的含量，余下的Fe为，除去ZnS、CdS、PbS、中S的含量，余下的S
11、量为。此S量全部分布在和中，设中Fe为x，S量为y，则 解得：=5.24，=6 即中：Fe=5.24、S=6、=11.24。中：Fe：10.64-5.24=5.4 S：9.54-6=3.54 ：8.946. 量： 其中CaO：1.84 ：1.457. 量： 其中MgO：0.12 ：0.13表3-1 混合精矿物相组成，组成ZnCdPbCuFeSCaOMgOSiO2其他共计ZnS44.5721.8166.38CdS0.190.050.24PbS1.80.282.08CuFeS20.320.280.320.92FeS25.24611.24Fe7S85.43.548.94CaCO31.841.453.
12、29MgCO30.120.130.25SiO24.964.96其他1.71.7共计44.570.191.80.3210.92321.840.121.584.961.71003.3 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60%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 Cd Pb Cu Fe CaO MgO 其他 按生产实践，烟尘中残硫以硫酸盐形态Sso4为2.14%，以硫化物形态Ss为1.73%。PbO与SiO2结合成PbO* SiO2,余下SiO2为游离形态，其他金属为氧化物形态存在。各组分化合物进入烟尘的数量为：Ss量 100*0.44*0.0173=0.761Sso4 量 100*0.44*0.0214=0.9421.ZnS量： 其中：Zn 1.555 S 0.7612.量： 其中：Zn 1.925 S 0.942 O 1.8843量：烟尘中Fe先生成，其量为：，有与ZnO结合成，其量为：。量为 其中：Zn 1.07 Fe 1.82 O 1.0
