第一章设计概述
1.1 设计依据
根据冶金工程专业《年处理5.6万吨锌精矿的沸腾焙烧车间设计》（涂弢编）下达课程设计指导书任务。
1.2 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，实行资源的综合利用，改善劳动条件以及保护生态环境
1.3 设计任务
一、锌冶炼沸腾焙烧炉设计。
二、锌精矿沸腾焙烧工艺流程设计。
三、沸腾焙烧炉物料平衡和热平衡初算。
四、设备的选型与计算。
五、环保与安全。
第二章沸腾焙烧专题概述
2.1 沸腾焙烧炉的应用和发展
沸腾焙烧炉是流态化技术的热工设备，具有气—固间热质交换速度快、沸腾层内温度均匀、产品质量好；沸腾层与冷却器壁间的传热系数大、生产率高、操作简单、便于实现生产连续化和自动化等一系列优点，而广泛应用于锌精矿的氧化焙烧。
锌精矿和铜金矿的氧化焙烧和硫酸化焙烧，含钴硫铁精矿的硫酸化焙烧，锡精矿的氧化焙烧，高钛渣的氯化焙烧，汞矿石焙烧，以及氧化铜离析过程中的矿石加热等都已经使用沸腾炉，此外铅精矿、铅锑精矿的氧化焙烧，含镍、钴红土矿的加热和还原过程也利用沸腾炉成功的进行了工业性试验或小规模生产。
在国外，沸腾炉还用于辉钼矿、富镍冰铜的氧化焙烧。沸腾炉的缺点是烟尘率高、热利用率低。目前，沸腾炉正向大型化、富氧鼓风、扩大炉膛空间、制粒焙烧、余热利用和自控控制话方面发展。
2.2 沸腾炉炉型概述
1.床型：沸腾床有柱形床和锥形床两种。对于浮选精矿一般采用柱形床，对于宽筛分物料，以及在反应过程中气体体积增大很多或颗粒逐渐变细的物料，可采用上大下小的锥形床。沸腾床断面形状可分为圆形或矩形（或椭圆形），圆形断面的炉子，炉体结构强大较大，材料较省，散热较小，空气分布较均匀，因此得到广泛采用。当炉床面积较小，而又要求物料进出口有较大距离的时候，可采用矩形或椭圆形断面。
2.炉膛形状：炉膛形状有扩大型和直筒型两种。为提高操作气流速度、减少烟尘率和延长烟尘在炉膛内停留时间以保证烟尘质量，目前多采用扩大型炉膛。
另外还有单层床和多层床之分，对吸热过程或需要较长反应时间的过程，为提高热和流化介质中有用成分的利用率，宜采用多层沸腾炉。
2.3 锌精矿硫化焙烧工艺及主要设备的选择
2.3.1 锌精矿硫化沸腾焙烧原理
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全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，将大量的空气通入硫化矿物料层，在高温下发生反应，氧与硫化物中的硫花和产生气体SO2，有价金属则转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成为焙砂或焙烧矿。
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 + 2O2 = MeSO4
2)硫化物氧化生成氧化物:
MeS + 1.5O2 = MeO + SO2
3)金属硫化物直接氧化生成金属:
MeS + O2 = Me + SO2
4)硫酸盐离解
MeSO4 = MeO + SO3
SO3 = SO2 + 0.5O2
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，也可能互相反应，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、O2。此外还可能有MeO·Fe2O3，MeO·SiO2等。
2.3.2 锌精矿硫酸化沸腾焙烧炉炉型选择
沸腾焙烧工艺流程要根据具体条件和要求而定，焙烧性质、原料、地理位置等因素不同其选择的工艺流程也不尽相同。一般可分为炉料准备及加料系统、炉本体系统、烟气及收尘系统和排料系统四个部分。
炉料准备及加料系统主要为沸腾焙烧炉提供合格的炉料，以保证焙烧炉的稳定性和连续性。加料方式分为干式和湿式两种。由于湿式加料缺点较多，国内没有工厂采用。固本设计采用干式加料。干式加料常采用圆筒干燥窑。圆筒干燥窑是一种最简单的机械干燥设备，窑身由钢板做成，窑内为耐火砖。
焙烧炉是焙烧的主体设备，按床面积形状可分为圆形（或椭圆形）和矩形。矩形很少采用，圆形断面的炉子，炉体结构强度较大，材料较省，散热较小，空气分布较均匀因此得到广泛采用。工业生产常采用的锌精矿沸腾焙烧炉有道尔式和鲁奇式沸腾炉两类。
鲁奇式沸腾炉上部结构采用扩大段，造成烟气流速减慢和烟尘率降低，延长了烟气停留时间，烟气中的烟尘得到充分的焙烧，从而使烟尘中的含硫量达到要求，烟尘质量得到保证，焙砂质量较高、生产率高、热能回收好。低的烟尘率相应提高了焙砂部分的产出率，减小了收尘系统的负担，本设计采用鲁奇式沸腾焙烧炉。其工艺流程如图2—1所示。
烟气从焙烧炉排出是，温度一般在1123~1353K之间，须冷却到适当温度以便收尘。常见的烟气冷却方式分直接冷却和间接冷却两种。直接冷却主要采用向烟气直接喷水冷却，由于废热得不到有效利用，所以很少采用。间接冷却由表而冷却器、水套冷却器、汽化冷却器和余热锅炉。目前，国内最常用的是余热锅炉。本设计采用余热锅炉。
焙烧炉生产的焙砂从流态化层溢流口自动排出，可采用湿法和干法两种运输方式。两种方法各具特点，企业可根据具体情况，悬着适宜的排料方法。本设计采用干法输送。
沸腾焙烧炉炉体（图2—2）为钢壳内衬保温砖再衬耐火砖构成。为防止冷凝酸腐蚀，钢壳外表有保温层。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，埋设有许多侧面小孔风帽。炉膛中部分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。
沸腾焙烧炉非为直筒型炉和上部扩大型炉两种：①直筒型炉。多用于有色金属精矿的焙烧，焙烧强度较低，炉膛上部不扩大或略微扩大，外观基本上呈圆筒型。②上部扩大型炉。早期用于破碎矿块（作为硫酸生产原料开采的硫铁矿，多成块状，习惯称块矿）的焙烧。后来发展到用于各种浮选矿（包括有色金属浮选精矿、选矿时副产的含硫铁矿的尾砂，
图2—1鲁奇式沸腾炉焙烧炉工艺流程图
图2—2沸腾焙烧炉
以及为了提高硫铁矿品位而通过浮选得到的硫精矿，这些矿粒度都很小）的焙烧，焙烧强度较高。
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。
第三章 锌精矿焙烧工艺过程计算
3.1 锌精矿的物相组成计算
设锌精矿的物相组成如图所示。
锌精矿化学成分
组分 Zn
Cd
Pb Cu Fe S
CaO
MgO 32O AL SiO2
其他 含量%
50.41 0.28 1.24
0.44
9.11
31.16 1.03 0.05
0.14 3.02
3.12
根据锌糖矿的物相分析，精矿中各元素呈下列化台物形态：
ZnS 、CdS 、PbS 、CuFeS 2、Fe 7S 8、FeS 2、CaCO 3、MgCO 3、SiO 2
以100kg 锌精矿干量进行计算： （1）ZnS
75.08kg 24.6750.41n 24.67kg
65.4
50.41
32n =+=?
量：中的含硫量：S Z S Z （2）CdS
kg 36.008.028.0d kg 08.04
.11228
.032d =+=?
量：量：中的含S C S S C （3）PbS
1.43kg 0.191.240.19kg
207.2
1.24
32=+=?
量：中含硫量：PbS PbS
（4）CuFeS 2
1.27kg 0.390.440.440.39kg 63.5
0.44
560.44kg 263.50.44
32222=++==??
量：量：中含中含硫量：CuFeS Fe CuFeS CuFeS
（5）Fe 7S 8和FeS 2
除去CuFeS 2中的Fe 量，余下的Fe 量为：9.11－0.39=8.27kg 。除去ZnS 、CdS 、PbS 、CuFeS 2中的含S 量，余下的S 量为：31.16－﹙24.67＋0.08＋0.19＋0.44﹚=5.78kg 。这些剩余的Fe 量和S 量分布于FeS 2和Fe 7S 8中。
设FeS 2中的Fe 为x kg ，S 为y kg ，则：
64y
85.55x e FeS 872=
有和S F
832y
-5.78787.55x -8.72e FeS 872?=
?有
和S F
解方程组得：
kg
20.14S Fe 5.62kg
0.16-5.78S 8.58kg 0.14-8.72e e kg 30.0e kg 16.0kg 14.0e e kg
16.0y kg 14.0x 878722==========，中，，中即F S F S F S F S F
（6）CaCO 3
1.84kg 0.811.030.81kg
56.1
1.03
44323=+=?
量：量：中含CaCO CO CaCO
（7）MgCO 3
0.10kg 0.050.050.05kg
40.3
0.05
44323=+=?
量：量：中含MgCO CO MgCO （8）其他
3.12-0.81-0.05=2.26kg
以上结果列表于下：
锌精矿物相组成表
组成
n Z
d C
b P
u C
e F
S
O C a O M g
2CO 2S iO 3AlO 其他 共计
S Z n
50.41
24.67
75.08 S C d 0.28
0.08 0.36 S P b
1.24
0.19 1.43 2e u S F C
0.44
0.39 0.44 1.27 2e S F
0.14 0.16 0.30 87e S F
8.58
5.62
14.20 3a CO C
1.03
0.81 1.84 3g CO M
0.05
0.05
0.10 2i O S 3.02
3.02 32l O A
0.14 0.14 其他
2.26
2.26
共计
50.41
0.28
1.24
0.44
9.11
31.16
1.03
0.05
0.86
3.02
0.14
2.26
100.00
3.2 烟尘产出率及物相组成计算
焙烧有关指标
焙烧锌金属直接回收率 99.5% 脱铅率 50% 脱铬率 60% 空气过剩系数 1.25
烟尘产出率及烟尘物相组成计算
以100kg 锌精矿计算。按工厂生产实践，同类型沸腾炉硫酸化焙烧锌精矿时，烟尘中残硫以硫酸盐形态的盐为2.14%，硫化形态的硫为0.5%，镉60%进入烟尘，砷和锑为65%，铅为50%，元素锌及其他元素为45%，为方便起见，设设所有流化态的硫均与锌结合，PbO,与SIO 2结合成PbO ·SiO 2，Fe 2O 3有三分之一与ZnO 结合生成ZnO ·Fe 2O 3， 其他金属为氧化物形态存在。 设烟尘产出量为xkg
各组分进入烟尘的数量为：
Zn 50.41?0.45=22.68kg Cd 0.28?0.60=0.168kg Pb 1.24?0.5=0.62kg Cu 0.44?0.45=0.198kg Fe 9.11?0.45=4.10kg CaO 1.03?0.45=0.464kg MgO 0.05?0.45=0.023kg Al 2O 3 0.14?0.45=0.063kg SiO 2 3.02?0.45=1.359kg
Sso 4 硫酸盐形态的硫 0.0214x kg Ss 硫化物形态的硫 0.005x
其他 2.26?0.45=1.017 kg 各组分化合物进入烟尘的数量为 (1)ZnS 量
x
0152.0324
.97x 005.0=?
其中：Zn 0.0102x kg ，S 0.005x kg (2)ZnSO 4量
x
1079.0324
.161x 0214.0=?
其中：Zn 0.0437x kg ，S 0.0214kg ，O 0.0428x kg (3)ZnO ·Fe 2O 3量
烟尘中的Fe 先生成Fe2O3，量为
862
.57.1117
.15910.4=?
Fe 2O 3有1/3与ZnO 结合生成ZnO ·Fe 2O 3 5.862×1/3=1.954kg ZnO ·Fe 2O 3量
950
.27.1591
.241954.1=?
其中：Zn 0.800kg ，Fe 1.367kg ，O 0.783kg
剩下的Fe 2O 3： 5.862-1.954=3.908kg 其中Fe 2.733kg ，O 1.175kg
（4）ZnO 量
Zn 22.68-（0.012x+0.0427x+0.800）=（21.88-0.0539x ）kg ZnO （21.88-0.539x ）×81.4/65.4=27.233-0.0671x kg
（5）CdO 量
192
.04.1124
.128168.0=?
其中：Cd 0.168，O 0.024kg （6）CuO 量
248
.05.635
.79198.0=?
其中：Cu 0.198kg ，O 0.050kg （7）PbO.SiO 2量 PbO
668
.02.2072
.22365.0=?
其中：Pb 0.620 kg ，O 0.048kg 与PbO 结合的SiO 2量：
kg
180.02.22360
668.0=?
剩余的SiO 2： 1.359-0.180=1.179kg （8）CaO 量：0.464kg （9）MgO 量：0.023kg （10）Al 2O 3量：0.063kg （11）其他：1.017kg
综合以上各项得：
x=0.152x+0.1079x+2.950+3.908+（27.233-0.0671x ） +0.192+0.248+0.848+1.179+0.464+0.023 + 1.017+0.063 X=0.056x+38.125 0.944x=38.125
X=40.387 即烟尘产出率是焙烧干精矿的40.387% ZnS 量为： 0.0152×40.387=0.614kg 其中：Zn 0.412kg ，S 0.202kg
ZnSO 4量为： 0.1079×40.387=4.358kg 其中：Zn 1.765kg ，S 0.864kg ，O 1.729kg ZnO 量为： 27.233-0.0671×40.387=24.523kg 其中：Zn19.703kg ，O=4.820kg
组成Zn Cd Cu Pb Fe Ss Sso4CaO MgO Al2O3SiO2O其他共计ZnS 0.41 0.2020.614 ZnSO4 1.7650.864 1.729 4.358 ZnO 19.7 4.820 24.523 ZnO,F0.80 1.367 0.783 2.95
Fe2O3 2.733 1.175 3.908 CdO 0.1680.0240.192 CuO 0.19 0.0500.248 PbO.SiO20.62 0.18 0.0480.848 CaO 0.464 0.464 MgO 0.0230.023
Al2O30.0630.063 SiO2 1.179 1.179
其他 1.017 1.017
共计22.680.168 0.190.62 4.10 0.200.86 0.46 0.02 0.06 1.35 8.62 1.01740.38
%56.160.42 0.49 1.54 10.15 0.50 2.14 1.150.060.16 3.3721.3 2.52100. 3.3 焙砂产出率及物相组成计算
设每焙烧100 kg干精矿产出的焙砂为y kg。
沸腾被烧时，锌精矿各组分转入焙砂的量为：
Cd 0.28-0.168=0.112kg
Cu 0.44-0.198=0.242kg
Pb 1.24-0.620=0.620kg
Fe 9.11-4.10=5.010kg
CaO 1.03-0.464=0.566kg
MgO 0.05-0.023=0.027kg
Al2O30.14-0.063=0.077kg
SiO2 3.02-1.359=1.661kg
其他 2.26-1.017=1.243kg
根据同类工厂生产统计数据，焙砂中Sso4取1.10%，Ss取0.3%，设Sso4和Ss全部与Zn 结合，PbO与SiO2结合生成PbO·SiO2;生产的Fe2O3有40%与ZnO结合生产ZnO·Fe2O3；其他金属以氧化物形态存在
各组分化合物进入焙砂的数量为：
Sso4=0.011y Ss=0.003y
（1）ZnSO4量：（0.011y×161.4）/32=0.0555ykg
其中：Zn 0.0225y kg，S 0.011y kg
（2）ZnS量：（0.03y×97.4）/32=0.0091y kg
其中：Zn0.0061y kg，S 0.003y kg
（3）ZnO·Fe2O3量：
焙砂中的Fe先生成Fe2O3，其量为（5.01×159.7）/111.7=7.163kg
Fe2O3中有40%与ZnO结合成ZnO.Fe2O3，其量为7.163×0.40=2.856kg
ZnO.Fe2O3量为：（2.865×241.1）/159.7=4.325 kg
其中：Zn 1.173kg，Fe 2.004kg，O 1.148kg
余下的Fe2O3量：7.163-2.865=4.298kg
其中：Fe 3.006kg，O 1.292kg
（4）ZnO量：
Zn 27.73-（0.0225y+0.0061y+1.173）=26.557-0.0286y kg
ZnO （26.557-0.0286y）×81.4/65.4=33.054-0.0356y kg
（5）CdO量：（0.112×128.4）/112.4=0.128kg
其中：Cd 0.112kg O 0.016kg
（6）CuO量：（0.242×79.5）/63.5=0.303kg
其中：Cu 0.242kg，O 0.061kg
（7）PbO·SiO2量：
PbO （0.62×223.2)/207.2=0.668kg
其中：Pb 0.620kg，O 0.048kg
与PbO结合的SiO2量：（0.668×60）/223.2=0.180kg
剩下的SiO2量： 1.661-0.180=1.481kg
（8）CaO量：0.566kg
（9）MgO量：0.027kg
（10）Al2O3量：0.077kg
（11）其他：1.243kg
综合以上各项得：
Y=0.0555y+0.0091y+4.325+33.045-0.0356+0.128+0.303+0.848+1.481+0.566+0.027+1.243 Y=47.734%
即焙砂产出率是焙烧干精矿的47.734%
ZnSO4量为：0.0555×47.734=2.649 其中Zn 1.074kg，S 0.525kg，O 1.050kg ZnS量：0.0091×47.734=0.434kg 其中Zn 0.291kg，S 0.143kg
ZnO量：33.054-0.0356×47.734=31.355kg 其中Zn 25.192kg，O 6.163kg
将结果列于下表：
焙砂的物相组成
SiO2O 其他共计组成Zn Cd Cu Pb Fe Ss Sso4CaO MgO Al2O
3
ZnS 0.291 0.143 0.434
1.074 0.525 1.050
2.649 ZnSO4
ZnO 25.194 6.16331.355
ZnO
1.173
2.004 1.148 4.325 ·Fe2O
Fe2O3 3.006 1.292 4.298 CdO 0.112 0.016 0.128 CuO 0.242 0.061 0.303
PbO
0.620 0.180 0.048 0.848 ·SiO2
CaO 0.566 0.566
Mg
0.227 0.027 O
Al2O30.077 0.077 SiO2 1.481 1.481 其他 1.243 1.243 共计27.73 0.112 0.242 0.620 5.010 0.143 0.525 0.566 0.027 0.077 1.661 9.778 1.243 47.734 % 58.090.23 0.51 1.3 10.5 0.30 1.10 1.19 0.06 0.16 3.48 20.48 2.6 100 在湿法炼锌过程中，熔化阴极锌时会得到少量浮渣，经球磨水洗后分离出水洗浮渣和锌珠。锌珠或单独熔化铸锭，或与阴极锌一起熔化铸锭。水洗浮渣则返回加入沸腾焙烧炉内，脱去其中的氟、氯等。
设投入100kg锌精矿，产出水洗浮渣0.903kg，含锌77.5％，则水洗浮渣中锌量为0.7kg，设此锌量在水洗浮渣中全部以氧化锌形式存在，且在沸腾焙烧过程中这一部分氧化锌全部进入烙砂中。
水洗浮渣各组分为：
ZnO (0.903×77.5%×81.4)/65.4=0.871kg
其中：Zn 0.7kg，O 0.171kg
其他：0.903-0.871=0.032kg
所以进入焙烧炉的物料量为：精矿100kg ，水浮渣0.903kg，共计100.903kg。
产出的烟尘量40.387kg，焙砂量=47.734+0.903=48.558 kg，共计焙烧矿88.878kg
烟尘产出率占焙烧矿的45.37%，焙砂产出率占焙烧矿的54.63%。
焙烧矿物相组成见下表：
焙烧矿物相组成
组成Zn Cd Cu Pb Fe Ss Sso4 CaO MgO Al2O3SiO2O 其他共计ZnS 0.700.34 1.04 ZnSO 2.83 1.38 2.777.00 ZnO 45.5911.1556.74
ZnO
1.97 3.37 1.937.27 .Fe2
Fe2O 5.73 2.468.20 CdO 0.280.040.32 CuO 0.440.110.55
PbO
1.240.360.09 1.69 .SiO
CaO 1.03 1.03 Mg0.050.05 Al2O0.14 0.14 SiO2 2.66 2.66 其他 2.29 2.29
共计
51.11 0.280 0.440 1.240 9.110 0.345 1.389 1.030 0.050 0.14 3.02 18.578 2.292 89.024 % 57.40.31 0.49 1.39 10.20.39 1.56 1.16 0.06 0.16 3.39 20.8 2.58 100 3.4 焙烧要求的空气量及产出烟气量与组成的计算
3.4.1 焙烧矿脱硫率计算
精矿中的硫量为31.16kg ，焙烧矿中的硫量为：0.345+1.389=1.734kg
进入烟气的硫量为：31.160-1.734=29.426 kg
焙烧矿脱硫率为：29.426÷31.16=94.44%
3.4.2 出炉烟气计算
假定脱掉的硫中95%生成SO2，5%生成SO3，则：
生成SO2需要的氧气量为：29.426×0.95×32÷32=27.955kg
生成SO3需要的氧气量为：29.426×0.05×48÷32=2.207kg
焙烧矿中氧化物和硫酸盐生成所需要的氧量：18.578kg，则100kg锌精矿（干精矿）焙烧
需要理论氧量为：
27.955+2.207+18.578-0.171=48.569kg
空气中氧的质量百分比为23%，实际需要空气量：48.569÷0.23=211.7kg 过剩空气系数取1.25，实际需要空气量为：
211.17?1.25=263.96kg
空气中各组分的质量百分比为N 2 77%、O 2 23%，鼓入263.96kg 空气，其中 N 2 263.96?0.77=203.25kg O 2 263.69?0.23=60.71kg
标准状况下，空气密度为1.293kg/每立方米，实际需要空气的体积为 263.96÷1.293=204.15m 3 空气中N 2和O 2的体积百分比分别为79%，21%，则
N 2 204.15?0.79=161.279m 3 O 2 204.15?0.21=42.871m 3 焙烧炉排出的烟气量和组成： （1）焙烧过程中产出：
SO 2 29.426?0.95?64÷32=55.910kg SO 3 29.426?0.05?80÷32=3.678kg （2）过剩的氧气量：
60.71-48.569=12.141kg （3）鼓入空气代入的氮量：203.25kg 。 （4）CaCO 3 和MgCO 3分解产生CO 2量：
0.81+0.05=0.86kg （5）锌精矿及空气代入水分产生的水蒸汽量
进入焙烧炉的锌精矿湿度是6%，100kg 干精矿代入的水分为kg 4.6%6%
61100
=?-
空气代入的水分量计算：
假设该地区气象资料：大气压力100631.72pa ，相对湿度77%，平均气温17.5，换算为此条件下的空气需要量：
3m 733.218273
5
.1727310063110132515.204=+??
空气中的饱和含水气量为0.0162kg/m3，代入的水分量： 218.733?0.0162?0.77=2.728kg
代入水分总量为：6.4+2.728=9.128kg 或者
311.359m 22.418
9.128
=? 以上结果，列于表：
烟气组成表
组成 质量/kg 体积 体积比/% SO 2 55.910 19.569 9.62 SO 3 3.678 1.030 0.51 CO 2 0.86 0.438 0.22 N 2 203.25 162.600 79.90 O 2 12.141 8.500 4.18 H 2O 9.128 11.359 5.58 共计
284.967
203.496
100
根据计算结果，编制物料平衡表：
沸腾焙烧物料平衡表
加入的产出的名称kg % 名称kg % 干精矿100 26.74 烟尘40.387 10.80 水洗浮渣0.903 0.24 焙砂48.637 13.00 精矿中的水分 6.4 1.71 烟气284.967 76.20 干空气263.96 70.58
空气中的水分 2.728 0.73
共计373.991 100 共计373.991 100
物料平衡加入=产出
第四章 沸腾焙烧炉热平衡计算
4.1 热收入
进入沸腾焙烧炉的热量包括反应热及精矿，空气和水分代入的热量 （1）硫化锌按下式反应氧化放出之热量为Q 1：
ZnS+12
1O 2= ZnO+SO 2+443508kj
生成ZnO 的ZnS 量：（19.703+0.800+25.192+1.173）×4
.654.97=69.642公斤
Q 1=
317113
4
.97642
.69443508=?kj （2）硫化锌按下式反应硫酸盐化放出之热量为Q 2：
ZnS+2O 2=ZnSO 4+774767 kj
生成ZnSO 4的ZnS 量： （1.765+1.074）?97.4÷65.4=4.228kg
Q 2=774767?4.228/97.4=34109kj
（3）.ZnO 与Fe 2O 3按下式反应生成ZnO·Fe 2O 3放出之热量为Q 3：
ZnO+Fe 2O 3=ZnO·Fe 2O 3+114300kj
生成ZnO·Fe 2O 3的ZnO 量：（0.800+1.173）×4
.654.81=2.456kg
Q 3=114300?2.456/81.4=3449kj
（4）FeS 2按下列反应氧化放出热量为Q 4
4FeS 2+11O 2=2Fe 2O 3+8SO 2+3310084 kj Q 4=3310084?0.30÷479.4=2071kj （5） FeS 按下列反应氧化放出热量为Q 5
2FeS+2
7O 2=Fe 2O 3+2SO 2+1226774kj
Fe 7S 8分解得到FeS 量： 8.58+5.62×8
7=13.50kg
CuFeS 2分解得到FeS 量： 0.39+0.44×2
1=0.61kg
得到FeS 总量为： 13.50+0.61=14.11 kg Q 5=（1226774?14.11）÷（2?87.85）=98519kj （6） CuFeS 2和Fe 7S 8分解得到硫燃烧放出热量为Q 6
2CuFeS 2=Cu 2S+2FeS+2
1S 2
分解出S 量： 1.27?32÷366.8=0.111kg Fe 7S 8=7FeS+2
1S 2
分解出S 量： 14.2?32/646.95=0.702kg 1kg 硫燃烧放出热量为9303kj
Q 6=（0.111+0.702）×9303=7563kj （7）PbS 按下式反应放出热量为Q 7
PbS+3/2O 2=PbO+SO 2+421569kj
PbO+SiO 2=PbO·SiO 2+8499kj
生成PbO 放出热量： 421569?1.43/239.2=2520kg 生成=PbO·SiO 2量： 0.848+0.848=1.696kg 生成=PbO·SiO 2放出热量： 8499?1.696/283.3=51kg Q 7=2520+51=2571kj （8）CdS 按下式反应放出热量为Q 8
CdS+3/2O 2=CdO+SO 2+413656kj 生成CdO 之CdS 量： 0.28×4
.1124.144=0.36kg
Q 8=413656?0.36/144.4=1031kj （9）Cu 2S 按下式反应氧化放出热量为Q 9
Cu 2S+2O 2=2CuO+SO 2+413656kj 生成CuO 之Cu 2S 量：0.44×1
.1271.159=0.55kg
Q 9=（533691?0.55）/159.1=1845kj （10）部分SO2生成SO3放出的热量Q 10
kj 983482
1
322+
=+SO O SO Q 10=（3.678/80）?98348=4522kj （11）锌精矿带进热量为Q 11
进入沸腾炉焙烧的锌精矿温度为40℃，锌矿的比热取0.84kj/kg ·℃ Q 11=100.903?40?0.84=3390kj （12）空气带进热量为Q 12
空气比热取1.32kj/kg ·℃，空气温度为17.5℃ Q 12=218.733?17.5?1.32=5052kj
（13）入炉精矿含水6.4kg ，水分比热容取4.1868kj/kg ·℃，精矿中的水分带入量Q 13 Q 13=6.4?40?4.1868=1072kj 热量总收入Q 总收=Q1+Q2+Q3+..........Q 13
=317113+34109+3449+2071+98519+7563+2571+1031+1845+4522+3390+5052+1072 =482307kj
4.2 热支出
（1）烟气带走热量为Q 烟 炉顶烟气温度900℃，各组分比热为（kj/m 3·℃）
SO 2 SO 3 CO 2 N 2 O 2 H 2O 2.215 2.303 2.181 1.394 1.465 1.687
Q 烟=（19.569×2.215+1.03×2.303+0.438×2.181+162.6×1.394+8.5×1.465+11.359×1.687）×900 =304.952×900=274457kj
（2）由烟尘带走的热量为Q 尘（由炉中出来焙砂温度为900℃，其比热为0.84kj/公斤·℃）
Q 尘=40.387×900×0.84=34727kj
（3）焙砂带走热量为Q 焙
由炉中出来焙砂温度为850℃，其比热容为0.84kj/kg.c
Q 溶=48.637?850?0.84=34727kj
（4）锌精矿水分蒸发带走的热量为 Q
蒸
Q蒸= G水t水C水+G水r
—精矿中水分的质量，kg；
式中：G
水
t水—精矿中水分的温度，40℃；
G水—水的比热容kj/（kg.℃）。
r—水的汽化热kj/kg，40摄氏度时r为2407
Q蒸=6.4 40×4.1868+6.4×2407=16477kj
，CaCO3分解吸热1583kj/kg，MgCO3分解吸收（5）精矿中碳酸盐分解吸收之热量为Q
分Ⅰ
1315kj/kg。
Q分Ⅰ=1583×1.84+1315×0.1=3044kj
（6）CuFeS2和Fe7S8分解吸收之热量为Q分2（按1公斤Fe消耗热量为929kj）
Q分Ⅱ=（0.39+8.58）×929=8333 kj
（散热损失均为热收入的5%）
（7）通过炉壁的炉顶的散失热量为Q
散
为简化计算，按生产实践，散热损失均为热收入的2.3%--5.5%。取5%
Q散=482307×5%=24115kj
（8）其他热量损失Q
损
其他热量损失包括溢流口散热，清理孔打开时的辐射热损失等，这部分热损失按热收入的1%计
Q损=482307×1%=4823kj
（9）剩余热量Q
剩
Q剩=Q总收-（Q烟+Q尘+Q熔+Q蒸+Q分Ⅰ+Q分Ⅱ+Q散+Q损）
=482307-（274457+30533+34727+16477+3044+8333+24115+4823）
=482307-396509
=85798kj
计算结果列于表：
锌精矿沸腾被烧热平衡
热收入热支出
项目kj % 项目kj % 焙烧反应热
ZnS氧化成ZnO 317113 烟气带走热274457 56.91 ZnS转化为ZnSO434109 烟尘带走热30533 6.33 ZnO和Fe2O3生成ZnO.Fe2O33449 焙砂带走热34727 7.20 FeS2氧化成Fe2O32071 水分蒸发带走热16477 3.42 FeS氧化成Fe2O398519 碳酸盐分解3044 0.63 分解硫燃烧7563 CuFeS2和Fe7S8分解8333 1.73 PbS生成PbO·SiO22571 炉壁及炉顶散热24115 5.00 CdS氧化成CdO 1031 其他热损失4823 1.00 Cu2S氧化成CuO 1845 剩余热85798 17.78
SO2生成SO34522
精矿代入热3390
空气代入热5052
水分代入热1072
共计482307 100 共计482307 100
第五章 沸腾焙烧炉的选型计算
5.1 沸腾焙烧炉炉型选择
本设计采用圆形断面，柱形床，直筒型沸腾焙烧炉
5.2 床面积
F=
a
A 式中F —需要的床面积
A —每日需要焙烧的精矿量，t/d a —炉子床能率t/（m2.d ）
确定A:设沸腾焙烧炉每年工作330天，床能率取5.5t/（m2.d ），年处理5.6万吨锌，
d t A /169.70330
56000==
则： F 床285.305
.570.169m a A ===
5.3 前室面积
我国使用的18.7—45m 2的流态化焙烧炉均有前室。小于5m 2的路子可不用前室。16m 2
的炉子也有不用前室的。由于本设计的炉床面积为69m 2固应该采用前室。前室有矩形和扇形两种，一般为1.5~2m 2。这里取2m 2。
5.4 流态化床断面尺寸
前床前床床π
）
（F F F F D -1.13-4==
式中 前室f —流态化焙烧炉加料前室面积，m 2。 床f —流态化焙烧炉炉床面积，m 2。 床D —炉床直径，m 2。
矩形炉的炉长与宽尺寸之比，国内一般为2—3∶1。可以适应生产要求。其关系式如下：
)3~2/(f B =
床
B L )3~2(=
式中 B —为矩形炉宽，m ；
L —为矩形炉的长边长度，m 。
由于本设计采用圆形带前室炉型，固床断面尺寸 6.07m
2-30.851.13==床D
取沸腾床直径D=6.07m ，此时沸腾炉床面积实际为：
22
30.92m 23.1426.07=+???
? ?? 故沸腾炉实际单位生产率为
5.5 流态化床高度（排料口高度）
流态化床高度近似的等于气体分布板至溢流口下沿的高度，一般它是由炉内的停留时间、流态化床的稳定性和冷却器的安装条件等因素确定。国内生产的流态化高度一般为0.9~1.2m 。本设计取1.2m 。
5.6 炉膛面积和直径
膛
床
膛烟膛）β（W F t V a F 864001?+?=
式中：a —沸腾焙烧炉单位面积生产率，吨/m 2·d ； 烟V —单位炉料产出量，2034.96m 3 ； 膛t —炉膛温度，950℃ ； 床F —炉床面积，30.85m 2； 膛W —带KW
带W —颗粒带出速度，一般为1.35m/s ，和精矿粒度有关，K 取0.3~0.55，
这里取小值0.3。 膛W —0.3×1.35=0.405m/s β—1/273
221.44405
.08640085
.30)273950/12034.965.5m F =??+??=
（膛
7.51m 1.13==膛膛F D
炉腹角取φ取20°。
5.7 炉膛高度
1、未扩大直筒部分H 1，根据操作和安装方便而定，一般取2.6m 。
2、扩大部分高度H 2
1.98m 20-21
2=??=ctg D D H ）（床膛
3、炉膛高度膛H
6.1硫化锌精矿的沸腾焙烧工序（甲24m2沸腾炉操作规程） 6.1.1备料部分： （1）备料的基本任务： ①保证入沸腾炉的精矿主成份和杂质含量均匀、稳定，对不同的精矿进 行合理搭配。 ②确保入沸腾炉的精矿含水量为6－8％。 ③保证入沸腾炉的精矿粒度小于10毫米，并不含机械夹杂，干燥后精矿 要进行破碎和筛分。 （2）备料工艺流程： ①工艺流程简述： 入精矿库后的精矿利用桥式抓斗起重机抓入湿式圆盘给料机，通过皮带运输机运至回转干燥窑干燥，干燥后精矿通过锤式破碎机破碎，再利用斗式提升机提至振动筛过筛，筛上物返回破碎机破碎，筛下物入沸腾炉焙烧。 ②工艺流程图（见图6.1－1） （3）设备名称、规格、性能（见表6.1－1） （4）主要技术操作条件及技术指标： ①锌精矿质量标准：（应符合YS/T320－2007三级以上标准） ②入沸腾炉锌精矿质量标准： ③干燥窑进料量：＜10吨/小时。 ④干燥窑温度窑头600－650℃，窑尾150－200℃。 干燥精矿煤气消耗105Nm3/吨精矿
锌精矿 排空 废气 （送沸腾炉） 图6.1－1 24m2沸腾炉备料工艺流程图
表6.1－1 备料部分设备名称规格
（5）主要岗位操作法： ①抓斗桥式起重机岗位： A 严格按抓斗桥式起重机使用、维护规程和安全规程操作。 B抓斗桥式起重机运行时，大车、小车、抓斗不能同时运行，最多只能两者同时运行。 C 交接班和班中应经常检查钢丝绳和制动器、滑轮、行程开关、各润滑点，发现异常情况及时处理。 D 及时将入库的精矿抓到指定的地点堆存备用。 E 按规定要求配料，以保证入炉精矿成份稳定均匀。 F 圆盘料仓最多只能贮放两抓斗精矿。 ②圆盘给料岗位： A 根据干燥岗位要求调整圆盘转速和圆盘出料口闸门，保证给料稳定、正常。 B 保证圆盘出料口不堵塞不断料。 ③1＃皮带岗位：
江西理工大学： 冶金工程（有色金属方向）专业设计 冶金10345班 国蔚为 2013/12/21
目录 第一章设计概述…………………………………………………………………错误!未定义书签。 设计依据……………………………………………………………………错误!未定义书签。 设计原则和指导思想………………………………………………………错误!未定义书签。 _Toc2毕业设计任务…………………………………………………………错误!未定义书签。 第二章工艺流程的选择与论证…………………………………………………错误!未定义书签。 原料组成及特点……………………………………………………………错误!未定义书签。 _Toc6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…………………………………………………错误!未定义书签。 锌精矿流态化焙烧物料平衡计算…………………………………………错误!未定义书签。 锌精矿硫态化焙烧冶金计算…………………………………………错误!未定义书签。 烟尘产出率及其化学和物相组成计算………………………………错误!未定义书签。 焙砂产出率及其化学与物相组成计算………………………………错误!未定义书签。 焙烧要求的空气量及产出烟气量与组成的计算……………………错误!未定义书签。 热平衡计算…………………………………………………………………错误!未定义书签。 热收入…………………………………………………………………错误!未定义书签。 热支出…………………………………………………………………错误!未定义书签。 第四章沸腾焙烧炉的选型计算…………………………………………………错误!未定义书签。 床面积………………………………………………………………………错误!未定义书签。 前室面积……………………………………………………………………错误!未定义书签。 炉膛面积和直径 (13) 炉膛高度……………………………………………………………………错误!未定义书签。 气体分布板及风帽…………………………………………………………错误!未定义书签。
重金属冶金学试卷 一、单项选择题(本大题共5小题，每小题2分，共10 分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的，把你所选的选项前的字母填在题后的括号内。) 1．在统计有色金属产量的10种主要有色金属中，重金属有几种？（）A．6 B．7 C．8 D．9 2. 下列金属中不属于有色金属的是（） A．铜 B．铅 C．锰 D．锌 3.下列不属于氧化镍矿湿法冶金的方法是（） A．低压酸浸法 B．高压酸浸法 C．常压酸浸法 D．Caron法 4.下列哪种方法不属于锡精矿焙烧（） A．氧化焙烧法 B．氯化焙烧法 C．氧化还原焙烧法 D．还原焙烧法 5.不属于造锍熔炼的主要化学反应的是：（） A．硫化物氧化反应 B．氯化反应 C．造渣反应 D．高价硫化物分解反应 二、名词解释（本大题共5 小题，每小题3 分，共15 分。） 1．重金属2．火法冶金 3. 氯化焙烧4中性浸出 5 电冶金 三、填空题（本大题共4个小题，共14个空，每空1分，共14分。把答案填在题中横线上。） 1．火法炼铅方法可分为、和三类。 2. 湿法炼锌包括、、和四个主要过程 3. 硫化镍矿的提取方法有、和三种。 4. 现代炼锡法采用的火法流程包括、、和四个过程。
四、简答题（本大题共7个小题，每小题6分，共42分。） 1. 为何铜锍品味越高，渣中铜含量越高？ 2. 为什么说硫化锌是较难焙烧的硫化物？ 3. 沸腾焙烧的强化措施有哪些？ 4. 在湿法炼锌过程中，锌焙砂中性浸出的pH值为什么要控制在 5.2左右？工业上常加入氧化剂（MnO2）的作用是什么？ 5. 湿法炼锌浸出搅拌为什么采用空气搅拌，而静液过程为什么采用机械搅拌？ 6. 锌焙砂中性浸出净化时，锌粉置换铜镉的原理是什么？影响锌粉置换反应的因素有哪些？ 7. 锡精矿的焙烧方法有那几种？分析各自的优缺点。 五、论述题（本大题共1 个小题，每小题9分，共9分。） 1．说明硫化锌溶液精矿氧压浸出的原理及其特点。 六、计算题（本大题共1个小题，每小题10分，共10 分） 1．在锌电积过程中，槽电压和电流效率均随电流密度变化，根据下表 D/A.m-2E/V ηi/% 100 2.5 80 200 2.7 90 500 3.0 94 1000 3.5 96 (1)根据表中的电流密度，分别计算锌电积德电能消耗。（锌的电电化学当量值q为1.2195g/(A.h)） (2)为了使锌电积的成本最低，应如何选择电积过程的电流密度？ B卷 一．选择题 BCADB 二、名词解释 1．重金属 重金属是指铜、铅、锌、镍、钴、锡、锑、汞、镉和铋等金属，他们的共同点是密度均在6g/cm3左
式（3）反应为可逆反应，在温度低于500℃时反应向右进行，温度高于6 00℃时反应向左进行，故在沸腾焙烧过程中焙烧温度均在850℃以上，实际上气相中的三氧化硫是很少的。反应式（4）表明，当气相中有SO3存在时，氧化锌才生成为硫酸锌，而硫酸锌在高温时又分解为氧化锌和三氧化硫，温度在800℃以上时分解十分剧烈。硫酸锌生成的条件及数量，取决于焙烧温度及气相成分，即温度低、SO3浓度高时，形成的硫酸锌就多，当温度高、SO3浓度低时， 硫酸锌发生分解，趋向于形成氧化锌。 由上述硫酸锌与氧化锌生成的条件可知，氧化焙烧与硫酸化焙烧在操作上的 基本区别是： （1）硫酸化焙烧的温度（850℃～900℃）比氧化焙烧的温度（1050℃～l10 0℃）要低； （2）硫酸化焙烧所产生的炉气中，SO3的浓度要比氧化焙烧时高，所以硫酸化焙烧时要求供给较大的过剩空气量，以强化焙烧过程； （3）硫酸化焙烧要求炉气与炉料接触良好，并要求炉料在炉内停留时间较 长。 总之，硫化锌在850℃~900℃的温度下进行焙烧，大部分生成氧化锌（Zn O）和少量的硫酸锌（ZnSO4）、硅酸锌（ZnO·SiO2）、铁酸锌（ZnO·Fe2O3）， 还有少量的硫化锌未被氧化。 2.3.5.2硫化铅 铅在锌精矿中主要以硫化铅（PbS）形态存在，硫化铅又叫方铅矿，它在焙 烧时按下列反应式进行反应。 PbS+2O2 ==PbSO4 3PbSO4+PbS ==4PbO+4SO2 PbO+SO3==PbSO4 硫化铅在焙烧过程的行为与硫化锌相似，所形成的硫酸铅在800℃以上时大 量分解为氧化铅。 硫化铅的熔点约为l 120℃，熔化后具有很好的流动性，进入炉子的砖缝中。硫化铅在600℃时开始挥发，800℃时大量挥发，当PbS挥发到炉子上部及炉气管道中时又被氧化成氧化铅。而氧化铅要在900℃时才大量挥发，所以硫酸化焙 烧脱铅率低。 氧化铅是一种很好的助熔剂，它能与许多金属氧化物形成低熔点共晶化合物，如硅酸铅（PbO·SiO2）、铁酸铅（PbO·Fe2O3）、铅酸钙（CaO·PbO6）、铅酸镁（MgPbO6），这些低熔点共晶化合物是极为有害的，它在800℃时就开始熔化，严重时引起炉料在沸腾炉中结块和在烟道中结块的现象，从而使操作恶化，焙烧脱硫不完全，因此要求配料时混合锌精矿含铅不超过2％。 总之，硫化铅在焙烧过程中多数生成氧化铅（PbO），只有极少量生成硫酸 铅及低熔点共晶化合物。 2.3.5.3 硫化铜 铜在锌精矿中主要以辉铜矿（Cu2S）、黄铜矿（CuFeS2）、铜蓝（CuS）等形态存在。硫化铜熔点很高（约1805℃～1900℃），在低温下（550℃）按下式 进行反应。 2Cu2S+5O2=2CuO+2CuSO4
年产0万吨锌精矿硫酸化沸腾焙烧炉设计课程设计任务
《锌精矿硫酸化沸腾焙烧炉》 设 计 说 明 书
设计任务书 一、设计题目：年产10万吨锌精矿硫酸化沸腾焙烧炉设计 二、原始资料： 1、生产规模：电锌年产量100000吨 2、精矿成分： 本次设计处理的原料锌精矿成分如下表所示（%，质量百分数）： 3、精矿矿物形态： 闪锌矿、黄铜矿、黄铁矿、磁流铁矿、方铅矿、硫镉矿、石灰石、菱美矿三、设计说明书内容： ?设计概述 ?沸腾焙烧专题概述 ?物料衡算及热平衡计算 ?沸腾焙烧炉的选型计算 ?沸腾炉辅助设备计算选择 ?沸腾炉主要技术经济 四、绘制的图纸 沸腾焙烧结构总图（1#图纸：纵剖面和一个横剖面） 五、设计开始及完成时间 自2011年12月25号至2012年1月3号
目录 设计任务书 .................................................................................................................................................. II 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) 第二章沸腾焙烧专题概述 (1) 2.1沸腾焙烧炉的应用和发属 (1) 2.2沸腾炉炉型概述 (2) 2.3沸腾焙烧工艺及主要设备的选择 (2) 第三章物料衡算及热平衡计算 (6) 3.1锌精矿流态化焙烧物料平衡计算 (6) 3.2热平衡计算 (14) 第四章沸腾焙烧炉的选型计算 (19)
锌沸腾焙烧炉工艺操作规程(部分) 3 工艺流程 6#沸腾炉锌精矿焙烧工艺流程（见图1）。 4 4.1 焙烧目的： 在焙烧时尽可能将锌精矿中的硫化物氧化生成氧化物及生产少量硫酸盐，并尽量减少铁酸锌、硅酸锌的生成，以满足浸出对焙烧矿成分和粒度的要求及补充系统中一部分硫酸根离子的损失。同时得到较高浓度的二氧化硫烟气以便于生产硫酸。 4.2 锌精矿沸腾焙烧原理： 锌精矿沸腾焙烧就是利用具有一定气流速度的空气自下而上通过炉内矿层，使固体颗粒被吹动，相互分离而呈悬浮状态，达到固体颗粒（锌精矿）与气体氧化剂（空气）的充分接触，以利化学反应进行。其主要化学反应如式（1）～式（6）： 2ZnS+3O2 ＝＝＝＝2ZnO+2SO2 (1)
ZnS+2O2＝＝＝＝ZnSO4 (2) 3ZnSO4+ZnS＝＝＝＝4ZnO+4SO2 (3) 2SO2+O2 2SO3 (4) ZnO+SO3 ZnSO4 (5) XZnO+YFe2O3XZnO.YFe2O3 (6) 5 原材料质量要求 5.1 入炉混合锌精矿：应符合Q/ZYJ0 6.05.01.01—2005《混合锌精矿》的规定。 5.1.1 化学成分（%）： Zn≥47 S：28～32，Fe≤12，SiO2≤5，Pb≤1.8，Ge≤0.006，A s≤0.45 ，Sb≤0.07，Co≤0.015 Ni≤0.004。 5.1.2 水分：6%～8%。 5.1.3 粒度小于14mm，无铁钉、螺帽等杂物。 5.2 工业煤气（%）：应符合Q/ZYJ15.02.01—2003《工业煤气》的规定。 要求煤气压力在3000Pa以上，煤气流量不小于6500m3/h。 6 工艺操作条件 6.1 沸腾焙烧 6.1.1 鼓风量：14000 Nm3/h～30000Nm3/h 6.1.2 鼓风机出口压力：12kPa～16kPa 6.1.3 沸腾层温度：840℃～920℃ 6.1.4 炉气出口负压：0～30Pa 6.2 余热锅炉 6.2.1 出口烟气温度：340℃～390℃ 6.2.2 出口烟气压力：-100Pa～-200Pa 6.2.3 汽包工作压力：4.01MPa±0.3MPa 6.2.4 过热器出口蒸汽温度：380℃～450℃ 6.2.5 给水温度：100℃～105℃ 6.3 旋涡收尘器 6.3.1 入口烟气温度：330℃～380℃ 6.3.2 出口烟气温度：320℃±10℃ 6.3.3 入、出口烟气压差：800Pa～1200Pa 6.4 电收尘 6.4.1 入口烟气温度：280℃～340℃ 6.4.2 出口烟气温度：≥235℃ 6.4.3 出口烟气压力：-2450Pa～-2700Pa 6.5 排风机 6.5.1 入口烟气温度：210℃～300℃ 6.5.2 入口烟气压力：-2650Pa～-2900 Pa
湿法炼锌中沸腾焙烧过程的研究现状与进展 现代炼锌方法分为火法和湿法两大类，世界上大部分的锌都是从硫化锌精矿 中提取出来的。无论火法还是湿法，一般都需预先焙烧或烧结，脱除大部分硫和其他杂质，以满足下道工序的要求。目前，在国内应用较成熟的焙烧技术是硫化锌精矿的粉状沸腾焙烧技术。 沸腾焙烧又称流态化焙烧，是众多焙烧方法中的一种。所谓的沸腾焙烧是指将所要处理的固体破碎，研磨成细粉，增加固体与气体的接触面积，缩短颗粒内部的传递和反应距离。自下而上流经这些粉料的气体，在达到一定速度时，会将固体颗粒悬浮起来，使之不断运动，犹如沸腾的水，故称沸腾焙烧。沸腾焙烧的基础是固体流态化，用沸腾焙烧炉焙烧锌精矿，炉内热容量大且均匀，温差小，料粒与空气接触表面积大，反应速度快，强度高，传热传质效率高，使焙烧过程大大强化，产品质量稳定生产率高。下面主要叙述在湿法炼锌中沸腾焙烧过程的发展和应用现状。 1 湿法炼锌中沸腾焙烧过程的发展和应用现状 1．1 在制粒焙烧方面的研究情况 李芳、张建彬，张起梅等[1]在锌精矿制粒沸腾焙烧中指出随着原料供应日趋紧张、精矿质量下降，发展沸腾焙烧技术，对提高锌冶炼金属回收率具有重要的意义。他们进行了锌精矿制粒焙烧的试验研究，重点分析了制粒粘合剂的选择和制粒焙砂质量控制。在沸腾焙烧试验中，针对焙砂质量及其影响因素诸如焙烧温度、原料粒度、过剩空气系数和物料在炉内的停留时间等进行了研究；另外通过适当减少加料量，使相应提高过剩空气系数，延长停留时间，Pb的脱除有所降低，同时s脱除效果亦有明显提高。最后他们得出结论：制粒沸腾焙烧提高了炉子的处理能力，床处理能力达到30.4 t/m2·d，炉温控制得当，风量均匀，焙砂质量可以达到Pb<1.0%，Cd<0.05%，S<1%的控制要求。沸腾炉操作温度可控制在1140～1180℃，比现有粉状物料焙烧操作温度提高60～80℃。 靳澍清、刘丽珍、吉正元等[2]在锌精矿造粒、焙烧试验研究中采用几种粘结剂进行造粒试验，对成粒矿进行静态焙烧试验，提出造粒和焙烧试验工艺条件及参数，粒矿进行静态焙烧试验，为大规模的生产奠定了一定的基础。 张瑜、李志勇、吴志平等[3]在锌精矿制粒沸腾焙烧新工艺的应用与改进中介绍了锌精矿制粒沸腾焙烧新工艺的工业化生产应用与技术改进情况，同时阐述了所取得的成果及存
实验二硫化锌精矿氧化焙烧 一、目的 (1)用固定床进行硫化锌精矿氧化焙烧，分析各段时间硫的产出率，来测定氧化速度与反应时间的关系曲线。 (2)学会氧化动力学的研究方法。 (3)了解硫化锌精矿氧化过程机理。 (4)学会硫的分析方法。 二、原理 在冶炼过程中，为了得到所要求的化学组分，硫化锌精矿必须进行焙烧，硫化锌的氧化是焙烧过程最主要的反应： ZnS+3/2O2=ZnO+SO2 反应过程的机理： ZnS+1/2O2（气）——ZnS+[O]吸附——ZnO+[S]吸附 ZnO+[S]吸附+O2——ZnO+SO2解吸 这个反应是气相与固相的化学反应，包括反应界面的传热与传质过程。 硫化锌颗粒开始氧化的初期。化学反应速度本身控制着焙烧反应速度。但当反应进行到某种程度时，颗粒表面便为氧化生成物所覆盖，参与反应的氧通过这一氧化物层向反应界面的扩散速度，或反应生成物SO2通过扩散从反应界面离去的速度等，便成为总氧化速度的控制步骤。 因此，可以认为反应按如下步骤进行: (1)通过颗粒周围的气体膜向其表面扩散； (2)氧通过颗粒表面氧化生成物向反应界面扩散； (3)在反应界面上进行化学反应； (4)反应生成的气体SO2向着氧相反的方向扩散，即反应从颗粒表面向其 中心部位逐层进行，硫化物颗粒及其附近气体成分的浓度可用未反应核模型表示。 提高硫化物氧化速度，可以通过以下方式：提高氧分压，加速SO2吸收，减小矿石粒度，降低氧化层厚度，提高温度等措施。 本实验采用固定床焙烧，来测定硫化锌氧化速度。分析氧化过程某一时刻产生的SO2的量，来计算硫化锌硫的脱出率；即单位时间硫的脱出率。为了便于比较不同硫化物和不同条件下硫化物的氧化速度，引入以下公式：
学生课程设计（论文） 题目：锌精矿硫酸化焙烧流态化焙烧炉炉体设计学生姓名：学号： 所在院(系)： 专业： 班级： 指导教师：职称： 2011年6 月18 日 攀枝花学院本科学生课程设计任务书
注：任务书由指导教师填写。
课程设计（论文）指导教师成绩评定表
攀枝花学院课程设计（论文） 1 绪论 1 绪论 锌是白略带蓝灰色的金属，它的物理性质特点为熔点和非典都比较低，质软，有展性，但加工后变硬，溶化后的流动性良好。锌是比较活泼的重金 co的大气中，锌表面易属，室温下的干燥空气中不起变化，但在潮湿而含有2 被氧化成白色致密的碱式碳酸锌薄膜层，阻止锌继续氧化。 现代冶金锌的生产方法分为火法和湿法两大类。 火法炼锌首先将锌精矿进行氧化焙烧或烧结焙烧，使精矿中的ZnS变为 ZnO，以便为碳还原剂所还原得到粗锌，再将粗锌进行精炼。火法炼锌的精炼方法是利用锌和杂质金属的沸点不同，采用蒸馏的方法来提纯，称为锌精馏。 湿法炼锌处理硫化锌精矿一般要预先进行焙烧，是ZnS变为易于被稀硫酸 溶解的ZnO。然后酸化，产生硫酸锌与部分杂质，经净化后的硫酸锌溶液电解沉积后，阴极析出锌最后熔融成铸锭，即产出电锌。 锌精矿的焙烧是一个复杂过程，存在着气-固反应，固-固反应以及固-液反 应；硫化锌精矿的焙烧目前只要采用液态化焙烧炉，液态化焙烧是一种强化焙烧过程的新方法，是固体液态化技术在炼锌工业中的具体应用，目前采用的液态化焙烧炉有带前室的直形炉、道尔型湿法加料直型炉和鲁奇扩大型炉三种类型，多采用扩大型的鲁奇炉（Lurgi炉，又称为VM炉）。 液态化焙烧炉是用固体液态化技术焙烧硫化矿的装置，具有气-固间热质交换速度快、沸腾层内温度均匀、产品质量好、沸腾层与冷却壁的传热系数大、生产率高、操作简单、便于实现生产连续化和自动化等优点，而广泛应用于锌精矿的氧化焙烧。
冶 金 原 理 实 验 报 告 专业班级： 冶金0905 学号： 0503090629 姓名：吴海艳 实验日期： 2011 年 11 月 日 室温： 20C ? 大气压：Pa 1001.15? 实验名称：硫化锌精矿氧化过程动力学 一．实验目的 （1） 采用固定床进行硫化锌精矿氧化焙烧，分析各段时间硫的产出率，来测定氧 化速度与时间曲线。 （2） 学会氧化动力学的研究方法。 （3） 了解硫化锌精矿氧化过程机理。 （4） 学会硫的分析方法。 二．实验原理 在冶炼过程中，为了得到所要求的化学组分，硫化锌精矿必须进行焙烧，硫化锌的氧化是焙烧过程最主要的反应：ZnS+3/2O 2=ZnO+SO 2 反应过程的机理： ZnS+1/2O 2（气）——ZnS …[O]吸附——ZnO+[S]吸附 ZnO+[S]吸附+O 2——ZnO+SO 2解吸 这个反应是有气相与固相反应物和生成的多相反应，包括向反应界面和从反应界面的传热与传质过程。可以认为反应按如下步骤进行 （1） 氧通过颗粒周围的气体膜向其表面扩散； （2） 氧通过颗粒表面氧化生成物向反应界面扩散； （3） 在反应界面上进行化学反应； （4） 反应生成的气体SO 2向着氧相反的方向扩散，即反应从颗粒表面向其中心部 位逐层进行，硫化物颗粒及其附近气体成分的浓度可用未反应核模型表示。 提高硫化物氧化速度，可以通过以下方式： 提高氧分压，加速SO 2吸收，减小矿石粒度，降低氧化层厚度，提高温度 本实验采用固定床焙烧，来测定硫化锌氧化速度。分析氧化过程某一时刻产生的SO 2 的量，来计算硫化锌硫的脱出率；即单位时间硫的脱出率。为了便于比较不同硫化物和不同条件下硫化物的氧化速度，引入以下公式：总 S S S i R = 式中R S ——精矿中硫的氧化分数；S i ——硫化锌精矿氧化过程中某一时间内失去的硫量；S 总——精矿中所有的含硫量。 利用氧化分数和时间关系作出，可以得出不同温度、不同粒度、不同气相组成对硫化锌焙烧过程的影响。 实验利用卧式管状炉，通空气在温度低于硫化锌的熔点下进行。通过秒表计时，控制吸收液的吸收时间，利用滴定来分析SO 2得到S 的脱出率。
设计任务书 电锌厂焙烧车间工艺设计及计算一．原始数据 二．技术条件选择 1.沸腾层高度 2.空气过剩系数 3.沸腾层温度 4.炉顶温度 5.炉顶负压 6.直线速度 7.出炉烟气量 三．技术经济指标 1.焙烧矿产出率（包括烟尘和焙砂） 2.烟尘含锌量 3.焙砂含锌量 4.焙烧料含锌量 5.脱硫率 6.焙烧锌直收率 7.出炉烟气含尘量 8.出炉烟气SO2量 9.烟尘含S S量 10.焙砂含S S量 11.烟尘含S so42-量 12.焙砂含S so42-量 四．冶金计算 （1）选取计算的有关主要指标（各种成分进入烟气的比例）（2）锌精矿的物相组成计算 （3）烟气产出率及其化学成分和五项组成计算
（4）焙砂产出率及其化学成分和五项组成计算 （5）焙烧需要的空气量及产出烟尘量与组成计算 （6）沸腾炉焙烧物料平衡计算 （7）热平衡计算 五．参考书目 1.铜铅锌设计参考资料铜铅锌冶炼设计参考资料编写组1978 2.有色冶金工厂设计基础陈枫1989 3.重金属冶金学赵天从编1987 第二版 4.锌冶金学冶金工业出版社 5.冶金原理冶金工业出版社 6.锌冶金彭荣秋中南大学出版社 7.湿法炼锌学梅光贵等中南大学出版社
绪论 锌精矿来源较广，成分复杂，为了使焙烧有一个相对稳定的工艺条件，必须对锌精矿进行配料以使精矿成分控制在焙烧操作允许的范围内，这关系到整个锌冶金过程中的稳定性。 本次设计的主要内容是锌精矿的沸腾焙烧，沸腾焙烧是现代焙烧昨业的新技术，也是强化焙烧的一种新方法。其实质是：使空气自下而上地吹过固体料层，吹风速度达到使固体粒子相互分离，并做不停地复杂运动，运动的粒子处于悬浮状态，其外状如同水的沸腾翻动不已。由于粒子可以较长时间处于悬浮状态，就构成了氧化各个矿粒最有利的条件，故使焙烧大大强化。 沸腾焙烧的基本原理是利用流态化技术，使参与反应或热、质传递的气体和固体充分接触，实现它们之间最快的传质，传热和动量传递速度，获得最大设备的生产能力。 在此次设计中，我们充分运用了现有的专业知识，加上自己大量查阅资料。让我们更深入的熟悉和了解锌沸腾焙烧的工艺流程，设备的计算方法，学会分析各类经济指标及各种技术参数，使我们在各方面的能力都有了提高。 此次设计包括锌沸腾焙烧工艺过程的论述，焙砂、烟尘、烟气成分，物料平衡与热平衡计算。在设计过程中我们在查阅大量资料的前提下，经过专业课老师的细心指导，对工艺过程进行了详细、科学、有针对性的计算，这在我们完成了学习任务的同时也对相关方面的知识有了更深入的认知。 2011年5月30日
沸腾焙烧炉设计
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课程设计任务 (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 (5) 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 (8) 3.2热平衡计算 (10) 3.2.1热收入 (10) 3.2.2热支出 (13) 第四章沸腾焙烧炉的选型计算 (16) 4.1床面积 (16) 4.2前室面积 (16) 4.3炉膛面积和直径 (13) 4.4炉膛高度 (17) 4.5气体分布板及风帽 (17) 4.5.1气体分布板孔眼率 (17) 4.5.2风帽 (17) 4.6沸腾冷却层面积 (17) 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)
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。 化学成分Zn Pb Cu Cd Fe S CaCO 3MgCO 3 SiO 2 其他 w B (%) 47.67 3.58 0.24 0.18 5.58 28.94 1.58 1.43 6.82 3.98 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原剂还原，也不容易被廉价的，并且在浸出—电积湿法炼锌
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟 硫化锌精矿的加压酸浸（一） A 加压酸浸的机理加压氧化酸浸是液、固、气多相反应，浸出中氧对硫 化锌精矿有氧化作用和金属氧化物的酸溶作用，实质上是将传统湿法炼锌的焙 烧、浸出两个过程合为一个过程进行。硫化锌精矿加压氧化酸浸的机理基本上 可分为两种类型，即电化腐蚀机理和吸附配合物机理。 a 电化腐蚀机理硫化 物的溶解类似于金属腐蚀的电化反应。阴极反应：O2+2H++2e ==== H2O2 H2O2+2H++2e ==== 2H2O 阳极反应：MeS ==== Me2++S+2e MeS+4H2O ==== Me2++SO42-+8H++8e 总反应：1MeS+ ——O2+2H+ ==== Me2++H2O+S 2 MeS+2O2 ==== MeSO4 硫化物中的S2-在矿粒阳极部位氧化放出电子，通过矿粒本身转送到阴极部位，使氧还原，完成一个闭路微电池。 氧的还原通过一个H2O2 中间物进行转移。硫化锌在100℃下进行氧化酸溶试验，其动力学曲线如下图所示。溶液中的氧压与所需酸量的关系是：氧压愈 高，要求的酸浓度愈高；氧压一定时，酸超过极限含量，反应速率则不再增 大，保持一个恒定值。在130℃时硫化锌进行氧化酸溶也可得到类似的曲线， 证实属于电化学腐蚀机理。 [next] b 吸附配合物机理假设在固相S 与液相B 之间的反应中途形成吸附配合物S·B，其反应机理可用下式表示。S 固+B 液==== S·B—→产物 吸附配合物的形成是过程的最缓慢阶段，为过程速率的控制步骤。过程的 反应动力学可以推导如下：设Q 为形成吸附配合物过程中参与反应的部分， 1 - Q = 没有参与反应的游离部分设形成配合物的速率ξ1为ξ1= K1（1-Q） [B]n 设配合物分解（成组分）的速率ξ2为ξ2= K2Q 设配合物分解（成产物）的速率ξ3为ξ3= K3Q 式中，K1，K2，K3 均为速率常数。当n=1 反应
1、设计任务 设计一个年产10000吨电锌厂焙烧车间（初步设计）1.1、原始数据 电锌年产量：10000吨 锌精矿的化学成分（%） 1.2、技术条件选择 沸腾层高度：1.5m左右 空气过剩系数：1.25 沸腾层温度：850～900C 炉顶温度：820～870 炉顶负压：-10～30Pa 直线速度：0.5～0.6m/s 出炉烟气量、温度：900 1.3、技术经济指标 年处理锌精矿：1.3万吨/年 年工作日：300天 沸腾炉炉床面积：28m2 沸腾炉炉床能力：5.2t/(m2d)
焙烧矿产出率（包括烟尘和焙砂）：88%（占锌精矿的）烟尘含锌量：54.89% 焙砂含锌量：56.91% 焙烧料含锌量：48% 脱硫率：93.6% 焙烧锌直收率：52% 冶炼总回收率：95% 出炉烟尘含量：35%（占焙烧矿的） 量：9365%（体积百分数） 出炉烟气SO 2 烟尘含Ss量：1.73% 焙砂含Ss量:0.4% 2-量：2.14% 烟尘含Sso 4 2-量：1.10% 焙砂含Sso 4
2、原始资料 2.1、锌矿的分布及品位 截至2002年，全世界查明锌储量为20000万吨，储量基础为45000万吨，现有储量和储量基础的静态保证年限为23年和51年。锌储量和储量基础占锌资源量的10.52％和3.68％。中国锌的储量和储量基础均居世界首位，已成为世界最大的铅锌资源国家。 根据统计资料，在我国铅锌储量中铅锌平均品位只有 4.66%，而根据目前铅锌价格水平和成本水平，只有铅锌(1:2.5)合计地质品位在7％~8％以上的地质储量才是能经济利用的储量，目前我国能经济利用的铅锌合计储量只有4513.86万吨，仅占总储量的 42.6%。 锌在自然界多以硫化物的状态存在，主要矿物是闪锌矿（ZnS），但这种硫化矿的形成过程中有FeS固溶体，成为铁闪锌矿（nZnSmFeS）.含铁高的闪锌矿会使提取冶炼过程复杂化。流化床的地表部位还常有一部打分被氧化的 氧化矿，如菱锌矿（ZnCO 3）、硅锌矿（Zn 2 SiO 4 ）、导极矿（H 2 Zn 2 SiO 5 ）等。 我国铅锌储量较多的省(区)主要是云南、广东、甘肃、四川、广西、内蒙古、湖南和青海等八省(区)，其铅锌储量占全国总储量的80.7%。大中型锌矿187处，探明资源总量7961万吨，储量1950万吨，其中大型锌矿区44处，探明资源总量5352万吨，储量 1553万吨，分别占全国的 58.1%和76.6%。 目前已探明的储量主要集中在云南、广东、内蒙古、江西、湖南和甘肃等六省。各大区储量见下表： 中国铅锌资源各大区分布比例（%）表 2.2、精矿的组成成分 铅锌矿的开采分露天开采和地下开采两种。由于金属品位不高，铅锌共生，并含有大量的脉石和其他杂质金属，矿石需先经过选矿。通过采用浮选法优先选出锌精矿，副产铅精矿和硫精矿。我国某些大型企业铅锌矿产出的锌精矿成分实例如下表。 硫化锌精矿是生产锌的主要原料，成分一般为：锌45%~46%，铁5%~15%，硫的含量变化不大，为30%~33%。可见，锌精矿的主要组分为Zn，Fe和S，三者占总重的90%左右。硫化锌精矿是生产锌的主要原料，成分一般为：
课程设计（论文） 题目：冶金沸腾焙烧炉温度控制系统的设计
摘要 本设计是冶金沸腾焙烧炉温度控制系统的设计，锌精矿的焙烧，直接法制取高级氧化锌,首先是将锌精矿经过焙烧转变成氧化物,然后再经制团、韦氏炉冶炼得到高级氧化锌,焙烧工序是必不可少的第一步沸腾焙烧是目前应用最广泛的焙烧技术,它具有设备简单处理量大、控制容易、气一固间热质交换迅速、层内温度均匀、质量稳定、易于自动化等一系列优点。 考虑到鼓风量及其压力、炉膛压力、排烟量、循环冷却水量等的外界干扰。从生产工艺出发，合理选择调节阀的气开气关方式，确保设备和人员的安全。 本设计选择温度传感器、压力变送器、温度变送器、温度控制器、压力控制器和执行器构成串级控制系统实现对沸腾焙烧炉温度的控制，串级控制系统的主回路是定制控制系统，副回路是随动控制系统，通过他们的协调工作，使主参数能够准确的控制在工艺规定的范围之内。 关键词：温度控制；串级控制；变送器；炉膛压力；
目录 第1章绪论 (1) 第2章系统方案论证 (2) 2.1任务分析 (2) 2.2方案选择 (2) 第3章仪表选择 (4) 3.1变送器的选择 (4) 3.2控制器选型 (6) 3.3执行器的选择 (8) 第4章系统控制算法 (10) 4.1控制规律选择 (10) 4.2气开气关选择 (10) 4.3调节器正负作用选择 (10) 第5章仿真 (11) 第6章课程设计总结 (15) 参考文献 (16)
第1章绪论 沸腾焙烧炉是湿法炼锌过程中的重要环节，当今世界随着湿法炼锌技术的不断发展，生产规模的不断大型化，要求沸腾焙烧炉的技术也不断的发展，沸腾焙烧炉在湿法炼锌中占有重要地位，沸腾焙烧的基础是固体流态化，用沸腾焙烧炉焙烧锌精矿，炉内热容量大且均匀，温差小，颗粒与空气接触表面积大，反应速度快，强度高，传热传质效率高，这些都使焙烧过程大大强化，产品质量稳定，生产效率高，设备与操作便于实现生产连续化和自动化等一系列优点，各国都很重视此项技术，因此得到了广泛应用。 沸腾焙烧1944年开始用于硫铁矿的焙烧，1952年引入湿法炼锌工业。现在在我国湿法炼锌技术已经得到了很大的发展，1992年西北冶炼厂从日本引进了一台世界第二亚洲第一的沸腾焙烧炉，此台沸腾焙烧炉的投产运行使得我国沸腾焙烧技术跨入了世界先进行列。在消化此项引进技术基础上，中国有色工程设计研究总院于2002年为云南驰宏锌锗股份有限公司设计了第四台沸腾焙烧炉，2005年正式投料，现已进入正常运行生产。 本设计根据沸腾焙烧炉系统的主要设计工艺特点、技术性能、装备选型与生产实践的情况进行设计。
高铁硫化锌精矿加压浸出新工艺 瞿仁静王晓曼鲁艳梅 （云南省冶金研究设计院，云南昆明650031） 摘要：高铁硫化锌精矿加压浸出冶炼工艺与传统工艺不同，锌精矿焙烧过程发生的氧化反应和锌焙砂浸出过程发生的酸溶反应合并在一起进行，主体设备为高压釜。该技术较传统工艺节能30%，锌浸出率≥95%，铁浸出率≤30%，浸出指标好，有广阔的发展前景。本文介绍了这种工艺的原理、流程、特点以及该新兴工艺在工业上的具体应用。 关键词：高铁硫化锌精矿；加压浸出；节能；环保；锌浸出率；铁浸出率。 New Process of Pressure Leaching on High-iron Zinc-sulphide Concentrate Qu Renjing Wang Xiaoman Lu Yanmei (Yunnan Metallurgical Research and Design Institute, Kunming, Yunnan 650031, China) ABSTRACT：Different with the traditional process, pressure leaching on high-iron zinc-sulphide concentrate combines the oxidation reaction occurs zinc concentrate roasting process and the acid-soluble reaction occurs zinc calcine leaching process together, and the main equipment is autoclave. The process saves 30% energy compared with traditional technology, and with the high rate of zinc leaching processes. Zinc leaching rate is greater than or equal to 95%, iron leaching rate is less than or equal to 30%, leaching index was better, and has broad prospects for development. The principles, processes, characteristics and the industrial applications of this new technology were described. KEYWORDS：high-iron zinc sulphide concentrate；pressure leaching；energy saving；environmental protection；zinc leaching rate；iron leaching rate 1 前言 在现代经济建设中，锌已成为不可缺少且用量大的基础有色金属。我国锌储量居世界第一位，云南锌资源十分丰富，锌探明储量超过2000万t，其中高铁锌资源储量700万t，占云南锌资源储量的三分之一。 高铁硫化锌精矿中，铁以类质同相替代矿物晶格中的锌，通过机械磨矿和选矿的物理方法难以使铁分离，产出的锌精矿含锌低（40~45%），含铁高（14~20%），其化学成分低于铁精矿质量四级品标准要求。采用传统湿法炼锌工艺，焙烧时铁大量生成铁酸锌，锌浸出率低，浸出渣含锌高。采用高温高酸浸
锌精矿焙烧工艺介绍 一、原料工序 锌精矿来源较广，成分复杂不均，目前进入我分厂原料的精矿有新疆、河北、东矿、万城、天津（澳大利亚、秘鲁），除此之外平均每天约有（）吨锌浮渣进入7#仓。为了使焙烧能有一个相对稳定的工艺条件，必须对精矿进行合理配料使精矿成分稳定在焙烧操作允许范围之内，并且不发生大的波动，因为这个是关系到整个焙烧制酸系统稳定的先决条件。除了对精矿进行合理配料之外，还需对精矿进行预处理，控制精矿的粒度及水分，配料采用仓室配料，根据成分进行配料计算，确定配料比例。 配料设备采用配料圆盘和电子皮带秤（已经取消），控制混合精矿的流量大小，精矿含水量目前分厂要求控制在9%-10%。 二、焙烧工序 我分厂焙烧工段焙烧炉炉床面积109平米，该炉为鲁奇式，有一锥型扩大段，采用无前室加料系统，设有物料排出口及直通式风帽，炉子抛料口设有紧急闸门，如发生路况异常，关闭闸门，保护抛料机原料送来的精矿先进入炉前仓，由仓下调速胶带给料机，定量给料机，通过留管进入抛料机送入焙烧炉内，产出的配砂经过2台流态化冷却器和高效圆筒冷却-焙砂至150度左右，通过刮板机送入球磨机磨细，然后与烟尘一并送入俩台汽化平喷射泵送至浸出车间。沸腾炉产出的烟气经余热锅炉回收烟气余热后，经俩段漩涡收尘器、电收尘收尘后由高温风机送制酸系统。
1.焙烧的目的 将精矿中的ZnS尽量氧化成ZnO，同时让铅、镉、砷等杂质氧化变成易挥发的氧化物从精矿分离。使精矿中的S氧化成SO2，产出足够浓度的SO2烟气送制酸。 2.精矿焙烧要求 尽可能的完全氧化金属硫化物，使精矿中的杂质氧化后变为挥发物挥发出去。同时尽可能的少得到铁酸锌，由于该物质不溶于稀硫酸，不利于浸出工艺进行。 3.焙烧原理 该流态化焙烧为固体流态化焙烧，气体通过料层速度不同，按焙烧强度可分为、固定料层、膨胀料层、流态化料层。流态化焙烧利用气体自下而上以一定速度通过料层，使固体颗粒被吹动，颗粒相互分离呈悬浮态，这样可使精矿颗粒与空气充分接触，有利于化学反应。主要化学反应为： 2ZnS+3O2=2ZnO+2SO2 （1） ZnS+2O2-ZnSO4 （2） ZnO+SO2+O-ZnSO4 （3） 3ZnSO4+ZnS=4nO+4SO2 （4） 硫化物的反应过程是从表面，反应前期产生于表面的氧化层必然会对后续的反应起阻碍作用，影响反应速度，精矿粒度越大，空气中的氧分子与矿的反应速度减慢，焙烧时间越长，如果焙烧炉不能满足该条件，必然焙砂残硫上升，使反应不够彻底，如焙烧炉温度低，鼓风量
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
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) - I -
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。 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