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1、冶化课程设计计算过程一， 设计计算步骤1， 矿物组成计算2， 金属Mn平衡计算3， 浸出酸平衡计算4， 溶液平衡计算5， 反应釜初步选型设计计算6， 浸出溶解过程热平衡计算7， 反应釜复核计算二， 计算过程1， 矿物组成计算：已知数据如下碳酸锰矿成分（已知量为固定%；未知量为相对比例）MnFeSiO2Al2O3SCaOMgO其它（不溶物）19.68.622.74.61.08.03.01.6其中Mn、Ca和Mg以碳酸盐形式存在；Fe以Fe2O3计矿物组成计算如下（以锰为例），锰在矿物中以碳酸锰的形式存在。锰在矿物中的含量为19.6，碳酸锰的相对原子质量为114.95，锰的原子量54.94计算方法
2、：碳酸锰所占相对比例a=19.6%*114.95/54.95=41.01%以此方法，钙，镁，铁在矿物中分别以碳酸钙，碳酸镁，氧化铁的形式存在，则计算碳酸钙，碳酸镁，氧化铁所占相对比例b,c,d为：b=8%*100.09/56.08=14.28% c=3%*84.32/40.316.28%d=8.6%*159.7/111.7=12.30%计算未知项相对比例修正系数M=41.01%+12.30%+4.6%+22.7%=80.61%m=100%-1%-1.6%-14.28%-6.28%=76.84%=m/M=0.9532未知项乘以相对比例系数，实际组成如下 MnFeSiO2Al2O3SCaOMgO其
3、它（不溶物）18.688.2021.644.381.08.03.01.6矿物的实际成分组成如下：1， 碳酸锰：18.68%*114.95/54.95=39.08%2， 碳酸钙：14.28% 3，碳酸镁：6.28%4， 氧化铁：8.2%*159.7/111.7=11.72%5，氧化铝：4.38% 6，二氧化硅：21.64%7，硫：1% 8，其他：1.6%2，金属Mn平衡计算已知数据如下，年产硫酸锰液3000t（以Mn计），矿物组成如上计算结果所示，阳极液：Mn 15g/L，氧化后液 Mn 3840g/L，取38g/L设定工厂年工作日数：300d浸出、氧化、中和过程Mn的回收率为78%在80的条件
4、下，查阅相关文献知以下数据：根据资料显示，MnCO3的浸出率达到94.0%，有85%的CaCO3反应，有90%的MgCO3反应式，有10%的Al2O3反应。未参与化学反应的矿物均直接进入到浸出渣中。过滤渣含水30%浸出氧化中和过程无名损失的Mn量占总量的0.4%金属平衡计算过程：金属锰加入量计算日耗矿粉质量计算厂年工作日300d，年产锰产品3000t，则有日产锰产品量：10t/d浸出、氧化、中和过程Mn的回收率为78%则日耗碳酸锰矿粉中的锰量：10/78%=12.82t/d碳酸锰矿粉中，锰的含量为18.68%，则日耗碳酸锰矿粉量：12.82/18.68%=68.63t/d每日阳极液加入量计算设
5、日需合格液体积为V1，则由于电解时水分蒸发，每日所产出的阳极液体积V2为： V2=（100%-1%）V1=99% V1日需合格液体积可由下式求得：V1=m/(C1-C299%)式中V1合格液日需体积，m3 m产品中的锰量，10000kg C1合格液含Mn2+ 38 Kg/m3 C2阳极液含Mn2+15 Kg/m3 代入后得：V1=10000/（38-1599%）=431.97（m3/d）V2=427.65（m3/d）则可知，阳极液中含锰量：427.65*15=6414.75kg/d过滤液含锰量：431.97*38=16414.86金属锰产出量计算过滤液含锰量计算浸出氧化中和过程Mn的回收率为7
6、8%，过滤液含锰量分为两部分：来自于加入矿粉的锰和阳极液中所含的锰总量为：6414.75+12820*78%=16414.35kg/d无名损失锰量计算浸出氧化中和过程无名损失的Mn量占总量的0.4%12820*0.4%=51.28kg/d浸出渣中锰量计算渣率计算过程按照100kg碳酸锰矿粉为基准，则进入渣中的成分总量为：39.0（1-94%）+14.28*15%+6.28*10%+4.38*90%+21.64+1.0+1.6+11.72=45.017kg/d即100kg矿粉溶解产生的干渣量为45.02kg/d则渣率为：45.02/100=45.02%浸出过程渣率45.02%，过滤渣含水30%，
7、日耗碳酸锰矿粉量68630kg/d则日产干渣量：68630*45.02%=30897.23kg/d渣中含锰量为：过程总损失锰量-无名损失锰量12820*（1-78%）-51.28=2769.12kg/d尽管在氧化二价铁离子的过程中加入了软锰矿，但由于其量较小，在此忽略其对金属锰量的影响将数据汇于表中项目名称 干量或体积（kg/d或 m3/d）金属锰Kg/d加入项1碳酸锰矿68630kg/d128202阳极液427.65m3/d6414.75合计19234.75产出项1过滤液431.97m3/d16414.862浸出渣30897.23kg/d2769.123损失及其他51.28合计19235.2
8、63，酸平衡计算已知条件如下：浸出过程中的化学反应主要有： MnCO3+H2SO4MnSO4+H2O+CO2（1） CaCO3+H2SO4CaSO4+H2O+CO2（2） MgCO3+H2SO4MgSO4+H2O+CO2 （3） Al2O3+3H2SO4Al2(SO4)3+3H2O （4）这些化学反应均消耗硫酸。根据资料显示，MnCO3的浸出率达到94.0%，有85%的CaCO3按反应式（2）进行，有90%的MgCO3按反应式（3）进行，有10%的Al2O3按反应式（4）进行。未参与化学反应的矿物均直接进入到浸出渣中。加入浓硫酸：H2SO4 98%阳极液含硫酸：40g/L浸出过程H2SO4的无
9、名损失占计算补充的H2SO4 量的2%矿物组成如之前计算结果计算过程下面以100Kg干碳酸锰矿进行硫酸消耗计算：（）MnCO3耗硫酸量39.089498.08/114.9831.34（Kg）（2）CaCO3耗硫酸量14.2885%98.08/100.09=11.89（Kg）（3）MgCO3耗硫酸量6.2890%98.08/84.32=6.57（Kg）（4）Al2O3耗硫酸量4.3810%294.74/101.9=1.27（Kg）以上各项共耗硫酸51.07 Kg。每日碳酸锰矿粉消耗量为68630kg/d，则有日理论耗硫酸量68630/100*51.07=35049.34kg/d阳极液含硫酸量：4
10、27.65*40=17106kg/d日理论需补充硫酸量：35049.34-17106=17943.34kg/d浸出过程H2SO4的无名损失占计算补充的H2SO4 量的2%则实际日需补充硫酸量：17943.34/98%=18309.53kg/d损失硫酸量：18309.53*2%=366.16kg则每日需加入98%浓硫酸量：18309.53/98%=18683.19kg/d转换成体积，查阅资料可知98%浓硫酸密度，18.4Kg/L则转化成加入浓硫酸的体积为：18683.19/18.4/1000=10.15 m3将以上数据汇入表格项目名称体积（m3/d）硫酸Kg/m3Kg/d加入项1电解阳极液427
11、.6540171062补充硫酸10.15184018309.53合计35415.53产出项1MnCO耗H2SO4 量21508.642CaCO耗H2SO4 量8160.123MgCO耗H2SO4 量4508.994Al2O3耗H2SO4 量871.605损失及其他366.16合计35415.514，溶液平衡计算已知条件如下：开始液固比：89:1；浸出终点固比：1011:1，湿渣容重按1.9 t/ m3碳酸锰矿粉一般含水3%，氨水的补加量为0.1 m3每吨硫酸锰产品其他用到的之前计算过的数据有：日耗碳酸锰矿粉量，碳酸锰矿粉渣率（或日产干渣量），日需合格液体积，每日所产出的阳极液体积，加入浓硫酸的
12、体积计算过程：矿粉含水体积计算：加入矿粉量*矿粉含水量/水的密度矿粉含水体积：68630*3%/1000=2.06 m3/d氨水补加量计算：日产硫酸锰量*0.1日产硫酸锰量：10*150.94/54.94=27.47t/d则日需补充氨水体积：2.75 m3/d浸出渣带走水分量计算：日产干渣量/（1-浸出渣含水率）*浸出渣含水率浸出渣带走水分量：30897.23*30%/70%=13241.67kg/d转换成体积，浸出渣带走水分体积：13.24 m3/d电解槽蒸发带走水分量计算：合格液体积-阳极液体积电解槽蒸发量：431.97-427.65=4.32 m3/d工艺过程补加水计算：浸出渣带走的水量
13、+电解槽蒸发量-加硫酸体积-加入氨水体积-碳酸锰矿中水量；即工艺过程补水量：13.24+4.32-10.15-2.75-2.06=2.60 m3/d说明：按溶液平衡计算，制液需要提供过滤量液为431.97 m3/d，浸出渣日产量为30.90 t/d，含水30%的湿渣量为44.14 t/d，湿渣容重按1.9t/ m3，则其体积为23.23m3/d故每天需要处理的料液量为431.97+23.23=455.2 m3/d将计算结果汇于表中项目名称单位数量加入项1阳极液m3/d427.652硫酸m3/d10.153氨水m3/d2.754碳酸锰矿中的水m3/d2.065洗渣新水m3/d2.66其他m3/d
14、合计m3/d445.21产出项1中和后过滤液m3/d431.972浸出渣带走m3/d13.243蒸发及其它m3/d合计m3/d445.215，反应釜初步选型设计计算浸出、氧化、中和三个工艺过程均在同一设备中进行，设备为立式圆形机械搅拌槽子。工艺过程包括进料加入矿浆时间1h，浸出2h，氧化2h，中和0.5h，过滤及清槽2.5h，每个周期作业时间共8h，每天三班作业，即每个浸出槽一天可制作3槽溶液。按溶液平衡计算，每天需要处理的合格硫酸锰液为455.2 m3/d，设计每天三班，每班生产合格液151.73 m3，设计选择几何容积为80 m3的机械搅拌反应槽（3个），反应釜的操作方式为间歇式操作，反应釜的物料系数通常取0.60.85，考虑到此浸出过程
