冶金专业毕业设计---年产6万吨锌冶炼沸腾焙烧炉的设计

冶金专业毕业设计---年产6万吨锌冶炼沸腾焙烧炉的设计内容摘要：

硫铁矿的尾砂，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。 9 ① 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 15～ 20t/( dm )；对于通过 33mm 的筛孔的破碎块矿，焙烧强度为 30t/( dm )。 ② 沸腾层高度 即炉内排渣溢流堰离风帽的高度，一般为 ～。 ③ 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 900～ 930℃ ；硫铁矿的氧化焙烧 温度为 850～950℃。 ④ 炉气成分 硫铁矿氧化焙烧时，炉气中二氧化硫 13％～ ％，三氧化硫≤ ％。 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 :① 焙烧强度高； ② 矿渣残硫低； ③ 可以焙烧低品位矿； ④ 炉气中二氧化硫浓度高、三氧化硫含量少； ⑤ 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； ⑥ 炉床温度均匀； ⑦ 结构简单，无转动部件，且投资省，维修费用少； ⑧ 操作人员少，自动化程度高，操作费用低；⑨ 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。 气体分布板及风箱 气体分布板 气体分布板一般由风帽、花板、耐火衬垫构成。 气体分布版的设计应考虑到 下列条件：使进入床层的气体分布均匀，创造良好的初始流态化条件，有一定的孔眼喷出速度，使物料颗粒特别是大颗粒受到激发湍动起来；具有一定的阻力，以减少流态化层各处的料层阻力的波动；此外还应不漏料、不堵塞、耐摩擦、耐腐蚀、不变形；结构简单，便于制作、安装和检修。 风帽 风帽大致可分为直流式、测流式、密孔式和填充式四种。 锌 精矿流态化焙烧炉广泛应用测流式风帽。 从风帽的侧孔喷出的气体紧贴分布板进入床层，对床层搅动作用较好，孔眼不易被堵塞，不易漏料。 风帽的材料现多为耐热铸铁。 风帽的排列密度一般为 35～ 100 个 / 2m ，风帽中心距 100～ 180mm，视风帽排列密度和排列方式而定。 10 风帽的排列方式有同心圆排列、等边三角形排列和正方形排列。 本设计也采用测流式同心圆排列风帽。 风箱的作用在于尽量使分布板下气流的动压转变为静压，使压力分布均匀，避免气流直冲分布板。 因此风箱应有足够的容 积。 风箱的结构形式由圆锥式、圆柱式、锥台式及柱锥式。 对于大型 的宜采用中心圆柱预分布器。 中心圆柱同时起着支撑气体分布板的作用，所以本次设计采用中心圆柱式风箱。 流态化床层排热装置 排热方式有直接排热和间接排热。 前者是向炉内喷水，优点是调节炉温灵敏，操作方便，炉内生产能力大些；缺点是：废热未得到利用。 间接排热应用较为普遍，间接排热目的：使流态化床层内余热通过冷却介质达到降温目的。 冷却方式：可采用汽化冷却及循环水冷却两种方式，汽化冷却是较为普遍采用的。 本次设计也采用汽化冷却。 排料口 溢流排料口 流态化焙烧炉一般采用外溢流排料口，物料经由溢流口直接排出炉外。 排料口溜矿面可采用混凝土捣制而成，其坡度应大于 60。 外溢流排料处设有清理口。 当入炉物料存在粗颗粒，或在焙烧过程中生成粗颗粒，一般不能从溢流口排出，应采用底流排料口排料。 所以本次设计采用的排料口为底流排料口。 烟气出口 烟气出口的方式有侧面及炉顶中央两种。 本设计 烟气出口设在炉膛侧面，炉顶不承受负荷，不易损坏，检修方便。 烟气出口与锅炉之间目前多采用软连接。 11 第三章 物料衡算及热平衡计算 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 、 87SFe 2FeS ；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。 量 ：  其中 Zn： S： 量： 2  其中 Cd； S： 量： 7  其中： Pb： S： 4. 2CuFeS 量：  其中： Cu： Fe： S： 5. 2FeS 和 87SFe 量：除去 2CuFeS 中 Fe 的含量，余下的 Fe为  ，除去 ZnS 、 CdS 、 PbS 、 2CuFeS 中 S 的含量，余下的 S 量为)( 。 此 S 量全部分布在 2FeS 和 87SFe 中，设2FeS 中 Fe 为 xkg ， S量为 ykg ，则 872SFeFeS832yxyx 解得 ： x = ， y = 12 即 2FeS 中： Fe= 、 S= 、 2FeS =。 87SFe 中： Fe： = S： = 87SFe ： += 6. 3CaCO 量：  其中 CaO： 2CO ： 7. 3MgCO 量：  其中 MgO： 2CO ： 表 31 混合精矿物相组成， kg 组成 Zn Cd Pb Cu Fe S CaO MgO 2CO SiO2 其他 共计 ZnS CdS PbS CuFeS2 FeS2 Fe7S8 CaCO3 MgCO3 SiO2 其他 共计 注：在其他成分中， （ +） =。 因为 2CO 气体进入烟气中。 硫酸化焙烧有关指标： 焙烧锌金属直接回收率 % 脱铅率 50% 脱镉率 60% 13 空气过剩系数 烟尘产出率及烟尘物相组成计算： 设烟尘产出量为 xkg ，各组分进入烟尘的数量为： Zn  Cd kg2 4  Pb kg1 0  Cu  Fe  CaO kg3 5  MgO kg0 2  2SiO kg4 7  sS kg 4SOS kg 其他 kg4  各组分化合物进入烟尘的数量为： 量： xkgx  其中： Zn kg S kg 2. 4ZnSO 量： x k gx 107  其中： Zn kg S kg O kg 3． 32OFeZnO 量：烟尘中 Fe 先生成 32OFe ，其量为： 1  ， 32OFe有 31 与 ZnO 结合成 32OFeZnO ，其量为： 。 32OFeZnO 量为 9  其中： Zn Fe O 14 余下的 32OFe 的量： = 其中： Fe kg O 量： Zn （ ++） = ZnO x k gx )(  量：  其中： Cd O 量：  其中： Cu O 7. 2SiOPbO 量： PbO，  其中： Pb O 与 PbO 结合的 2SiO 量：  剩余的 2SiO 量： = 量： 量： ： 综合以上各项得： )(   xxxx 解得： kgx  即烟尘产出率为焙烧干净矿的 %。 ZnS量：  其中： Zn S 4ZnSO 量： kg3 2 1 0 7  15 其中： Zn S O 表 32烟尘产出率及其化学和物相组成， kg 组成 Zn Cd Cu Pb Fe SS SSO4 CaO MgO SiO2 O 其他 共计 ZnS ZnSO4 ZnO ZnO˙ Fe2O3 Fe2O3 CdO CuO PbO˙ SiO2 CaO MgO SiO2 其他 0576 共计 % 设每焙烧 100kg 干精矿产出的焙砂为 y kg ，则： Zn = Cd = Cu = Pb = Fe = = MgO = SiO2 = 其他 = 焙砂中 SSO4取 %， SS取 %， SSO4和 SS全部与 Zn 结合； PbO 与 SiO2结合成 PbO˙ SiO2；其他金属以氧化物形态存在。 各组分化合物进入焙砂中的数量为：4SOS量： kg , S 量： kg 1. 4ZnSO 量： y k gy  16 其中： Zn Kg S Kg 量： kgy 32  其中： Zn kg S kg 3. 32OFeZnO 量：焙砂中 Fe 先生成 32OFe ，其量为 ， 32OFe 有40%与 ZnO 结合成 32OFeZnO ，其量为 kg6 9 8 。 32OFeZnO 量：  其中： Zn Fe O 余下的 32OFe 量：  其中： Fe O 量： Zn y k gyy 0 2 8 ) 0 6 2 2 (  ZnO y k gy )(  量：  其中： Cd O 量： kg45  其中： Cu O 7. 2SiOPbO 量： PbO  其中： Pb O 与 PbO 结合的 2SiO 量： 3  剩余的 SiO2量：  ： 量： ： 17 综合以上各项得： )(   yyyy 解得： kgy  ,即焙砂产出率为焙烧干精矿的 %。 4ZnSO 量： kg6 3 4 5 5  其中： Zn S O ZnS量： kg4 3 4 0 9  其中： Zn S ZnO量：  其中： Zn O 以上计算结果列于下表 表 33焙砂的物相组成， kg 组成 Zn Cd Cu Pb Fe SS SSO4 CaO MgO SiO2 O 其他 共计 ZnS 4ZnSO ZnO ZnO˙ Fe2O3 Fe2O3 CdO CuO PbO˙ SiO2 CaO。