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设计任务书电锌厂焙烧车间工艺设计及计算一．原始数据1.锌精矿的化学成分（%）CdPb成分ZnB2510.281.82.锌精矿的粒级及物理性质-0.35~-0.24~-0.17~粒度1mm+0.24+0.17+0.141.5含量0.5/%注：

堆积密度1.7t/m3二．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SS量10.焙砂含SS量11.烟尘含Sso4量12.焙砂含Sso4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22-Cu0.3Fe8.2S31CaO1.4-0.0883.0MgO0.5SiO23.6-0.14~-0.12~-0.1~+0.12+0.1+0.082.06.02.05.0水分8%（4）（5）（6）（7）焙砂产出率及其化学成分和五项组成计算焙烧需要的空气量及产出烟尘量与组成计算沸腾炉焙烧物料平衡计算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19782.有色冶金工厂设计基础陈枫19893.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。

由于粒子能够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。

年5月30日一．锌精矿焙烧工艺1.1火法炼锌工艺流程图硫化锌精矿焙烧含SO2烟气收尘净化焙砂还原蒸馏冷凝含锌渣烟尘含SO2烟气烟化处理液体锌制酸厂氧化锌粉精炼硫酸纯锌（火法炼锌）除了对成分进行控制外，还需对锌精矿进行预处理，以控制粒度和含水量。

配料采用仓式配料，将来源不同或成分不同的精矿分仓堆放，根据成分进行配料计算，得到配料比例。

配料设备有配料圆盘和电子皮带称，控制各种精矿的流量比例，就能使配料精矿的成分保持相对稳定，由于精矿在运输、贮存过程中会因为干燥冰冻等因素结块，必须进行破碎，破碎设备有鼠笼破碎机。

精矿采用自然干燥和配料调整的方法来保证含水量在8~10%。

1.2硫化锌焙烧工艺流程图硫化锌精矿行车配矿皮带输送干燥筛分、破碎抛料机50m2沸腾炉焙烧二氧化碳烟尘余热锅炉焙砂高效圆筒冷却机二氧化碳收尘旋风收尘器锅炉焙尘60m2电收尘器刮板输送球磨机二氧化碳烟气（送硫酸分厂）细焙矿（送浸出工序）二．焙烧的目的和要求2.1锌精矿焙烧的目的锌的冶炼无论采用火法还是湿法流程，硫化锌精矿都要先进行焙烧。

因此，硫化矿的焙烧是从锌精矿中提炼金属锌的第一个冶金过程。

硫化锌精矿的焙烧过程是在高温下借助空气中的氧进行氧化脱硫的过程，以改变其成分以适应下一步冶金处理的要求。

焙烧的目的与要求决定于下一步生产流程。

火法炼锌厂焙烧硫化锌精矿的目的是将其中所含的硫完全除去，得到主要由金属氧化物组成的焙烧矿，这样可使蒸馏得到的锌比较纯，也能够避免蒸馏过程中锌成为硫化锌而带来锌的损失。

其实质是将精矿中的硫化锌尽量氧化成氧化锌，同时让铅、镉、砷等杂质氧化变成易挥发的化合物从精矿中分离。

使精矿中硫氧化成二氧化硫，产出足够浓度的二氧化硫烟气供制酸。

2.2锌精矿焙烧的要求⑴尽可能完全地氧化金属硫化物，并在焙烧矿中得到氧化物及少量硫酸盐；⑵使砷和锑氧化，并以挥发物的状态从精矿中除去；⑶在焙烧时，尽可能少地得到铁酸锌，因为铁酸锌不溶于稀硫酸溶液；⑷得到细小粒子状地焙烧矿以利于后续操作浸出的进行。

三．沸腾焙烧原理3.1锌精矿焙烧反应一般规律流态化焙烧的理论基础是固体流态化，当气体经过固体料层的速度不同时，可得料层变化分为三种状态：

即固定床、膨胀床及流态化床。

锌精矿沸腾焙烧就是利用具有一定气流速度的空气自上而下经过炉内矿层，使固体颗粒被吹动，相互分离而呈悬浮状态，达到固体颗粒与气体氧化剂的充分接触，以利于化学反应的进行。

焙烧时硫化锌精矿发生的主要化学反应为：

2ZnS+3O2==2ZnO+2SO2………………………………………..

（1）Zns+2O2==ZnSO4……………………………………………………

（2）ZnO+SO2+1/2O2==ZnSO4……………………………………….（3）3ZnSO4+ZnS==4ZnO+4SO2…………………………………….（4）硫化锌在焙烧过程中受热时不分解，仍保持紧密zhuangtai，使气体透过困难。

同时，焙烧所得氧化锌，其密度较硫化锌小，所占体积较大，完全地包裹硫化锌核心，使氧扩散到硫化锌表面也很困难。

因此，硫化锌是较难焙烧的一种硫化物。

最新的理论认为硫酸锌的生成实际上要经历一个生成碱式硫酸锌的过程：

3ZnS+11/2O2==ZnO·2ZnSO4+SO2………………………（5）ZnO·ZnSO4+ZnS==4Zn0+4SO2…………………………...（6）3.2传热原理流态化床的热传递课分为三种形式，即固体与气体，流态化床内部各部分之间，流态化床与管壁之间的热传递，热传递方式主要是对流。

由于流态化床内固体与气体之间接触多，有效传热面积大，故总的传热效率比固定床大。

由于流态化床内固体颗粒快速循环以及气流使床层激烈搅动，因而流态化床内各部分的温度几乎一致，就是在大量放热反应的焙烧过程中，床层内部分温度仍能保持一致，这时焙烧过程是非常有利的条件。

在生产实践能够控制床层内温度差在正负10K波动。

四．锌精矿焙烧操作及影响因素锌精矿的氧化过程是复杂的多相反应过程，与许多因素有关，为保证炉的正常操作，应加强对主要影响因素的控制。

4.1开炉1.开炉前的准备

（1）检查鼓风机、高温风机、上料系统、排料系统、烟气系统等运行正常。

（2）锅炉系统充分打压，确保各阀门、法兰不漏水，上水正常。

（3）检查升温油路、风系统正常完好。

2.铺炉及冷却

（1）铺炉全部用优质干焙砂，用量50~60吨，如果有条件，能够用其它沸腾炉生产的热焙砂铺炉，能够缩短升温时间，节约升温用柴油。

（2）铺完炉后一定要进行冷却沸腾实验，先开启高温风机，再开启鼓风机，开鼓风28000~30000m3/h,时间为15分钟，高温风机转速根据炉内负压调整，保持炉内为微负压，冷却实验完后停鼓风机对炉床进行认真检查，确认床平坦后方可点火升温。

3.点火升温

（1）点火升温前，先将油枪喷油嘴清理好，并检查油泵、油路和油压以及助燃风是否正常。

（2）点油枪时先开启高温风机，确保炉内为微负压。

（3）升温过程按三个阶段进行。

第一阶段，不鼓风升温，主要是调节好油压和助燃风，确保柴油充分燃烧，关注料层温度的变化，当料层表面温度达到850OC时可进行下一阶段操作。

第二阶段，间歇性鼓风翻动底料升温，每4小时进行一次大鼓风，风量24000~26000m3/h,时间为3分钟，并要求随时检查油枪燃料情况，及时调整负压。

第三阶段，连续鼓风省温，保持底料处于微沸腾状态，确保炉内底料均匀受热，温度持续上升，而且随温度上升逐渐增加鼓风量，使炉内温度和沸腾状况接近于正常生产状况。

开始微沸腾时风量7000~9000m3/h,在底部温度达到700OC使逐步增加鼓风量。

当底部温度稳定在800~820OC，鼓风量在13000~17000m3/h,准备投料。

（4）准备投料前先通知硫酸厂做好接收烟气准备，得到确认后方可投料。

（5）在油枪升温过程中当遇到沸腾炉底部温度较难升至800~820oC时，但又需加适量600~800要加快升温速度的情况下，能够在底部温度上升至700~750oC时，公斤煤粉进行加速升温。

（6）在升温过程中，如果油枪熄灭，一定要等炉内的油烟抽完后方可重新点火。

4.投料

（1）当底部温度稳定在800~820oC，鼓风量在13000~17000m3/h时，准备投料。

（2）投料时要求投料、通烟气与撤油枪同时进行，由一人统一指挥，安排好人员，同时操作，保证投料后生成二氧化硫烟气及时进入硫酸系统。

（3）开始投料时料量控制在8~10t/h5.根据炉床压力及炉床风量逐步增风增料至正常

（1）锌精矿刚加入时，炉温会有小幅度下降，约5~10分钟后会上升，随着温度的上升，逐步增加风量和料量到正常。

（2）关闭助燃风机和油泵，转入正常操作。

4.2正常操作条件控制与调整1.物料的物理化学性质物料颗粒愈小，表面积愈大，就越有利于焙烧，但颗粒也不宜太细，如颗粒过细，在生产中会形成过多的烟尘量，影响焙烧的正常运行工况。

2.沸腾层温度硫化层的温度主要是经过调整加料量、鼓风量以及二者之间的比例来控制的。

在正常操作下流态化层地温度都是比较稳定，有时由于精矿含硫品位、加料量和鼓风量的波动会使温度发生变化。

随着温度的升高，氧化过程的总速度加快。

但是温度太高，会发生烧结现象不利于焙烧。

沸腾炉正常运行工况下，沸腾层温度控制在850~950oC。

在正常操作中，沸腾层温度分布均匀，各点温差不超过10oC，而且温度变化趋势也很一致，当温度变化大或温度趋势发生背离时，应考虑到炉内出现局部不沸腾等故障。

3.烟气温度烟气温度只作为操作参考而不作为控制对象。

烟气温度测点设于炉顶或烟气出口，一般情况下，烟气温度和沸腾层温度有一个相对固定的温差。

当精矿含水少或粒度过细时，会进入上不空间燃烧，使烟气温度上升，此时，烟尘量增大，烟气系统的热负荷也上升，烟尘品质下降。

4.鼓风量与过剩系数一定的鼓风量既要维持焙烧炉的沸腾状态，又要为焙烧提供一定的过剩系数。

鼓风量决定于加料量，应经过冶金计算来确定。

实际鼓风量应高于理论鼓风量，两者之比称为空气系数。

空气系数一般为1.05~1.20，空气系数太大会使烟气量增大使二氧化硫浓度降低，设备负荷增大。

反之会使焙砂质量下降，甚至造成工艺事故，因此鼓风量的调整与加料量同步进行。

根据经验计算1吨精矿鼓风需求量为1500~1800Nm3/t.5.风箱压力风箱压力不作为控制对象，只是炉况的参考。

它是沸腾层和炉床阻力的情况反映。

在正常生产中，风箱压力会很缓慢上升，这是由于炉内会出现风帽堵塞，大颗粒沉积和烧结物的原因。

在鼓风量变化后，风箱压力也会有微小变化，过一段时间后恢复到原来的值，这是因为沸腾层的密度变化需要一段时间才能稳定。

当箱压力出现突然变化，则说明炉内发生了异常情况。

风箱压力还与沸腾层高度有关，在鼓风量一定的情况下，排料口高度越高，则风箱压力高。

需要注意的是，调节排料口高度虽然能使风箱压力发生改变，但并不能改进炉况，因此不宜用这种方法，大颗粒焙砂的沉积是引起风箱压力上升的重要原因，能够采用定期排放沉积大颗粒来延缓风箱压力上升的程度。

6.加料量加料量是一个重要的控制参数，它决定了沸腾层温度和鼓风量，以及烟气温度，加料量的任何变化都会引起主要操作参数的控制指标的变化。

对一定金属锌产量，加料量的大小决定于精矿中锌品位，锌品位低时，加料量相对较大，高时则较小，所对加料量的调整除根据炉况外，还应根据精矿中锌的品位进行。

应将焙砂和烟尘残硫作为加料量调整的重要参考。

在鼓风量与加料量匹配且温度正常时，如果残硫高于控制上限，则应考虑减少加料量以使精矿在炉内有足够的停留时间充分氧化。

7.炉顶压力炉顶压力测点位于烟道口，其控制范围在+30~-30Pa之间，对炉顶压力控制原则是使烟气能顺利进入烟气系统，并尽量保持较高的二氧化硫浓度，烟道不产生烟气泄露。

经过调节排烟机导叶开度来控制这个压力。

4.3沸腾炉生产故障及处理1.系统停电应立即通知硫酸系统及相关单位，力争不死炉，不烧坏炉内埋管及锅炉。

加料岗位应立即关闭抛料口处的闸板，锅炉司炉应确保汽保水位。

来电后先确认锅炉水位正常后，按先启动排风机，后启动鼓风机的顺序启动两台风机，视炉内情况对炉内适量鼓风，视炉内情况及温度决定是否抛料。

如炉内沸腾状况良好，其中部温度高于650oC，则应按操作规程同时点起三支油枪，按开炉升温顺序处理，如发现炉膛有烧结现象，应及时果断做以下处理：

班长应快速组织力量，对抛料口处，排料口处地炉膛部分用钳子戳，压缩风吹，并适量调整风量，尽量努力抢救炉子。

若实在无办法改进沸腾状态时，则做停炉处理。

停电时，一定要及时向调度室及相关部门汇报，以便信息及时反馈与传递。

2.鼓风机停电应立即停止加料，通知硫酸系统停止接收烟气，调节好炉顶负压，关注炉情况。

及时向调度室联系，以便尽快恢复送电。

3.排风机停电应立即缩风至微沸腾状况，同时对加料系统进行同步控制。

来电后先空负启动排风机，然后待负荷运行。

最后将鼓风量恢复正常。

排风机停电时，能够考虑做停风保炉处理。

排风机岗位则按有关设备维护规程进行操作，同时及时与相关岗位与部门联系。

五．沸腾焙烧炉及其附属设备当前采用的沸腾焙烧炉有带前室的直型炉、道尔型湿法加料直型炉和鲁奇扩大型炉三种类型，多采用扩大型鲁奇炉。

5.1沸腾焙烧炉的结构沸腾炉由炉床、炉身、进风箱构成。

炉床：

在一块钢板上装有许多风帽，并在整个炉底上填灌250mm厚的耐火混泥土，保证隔热，不致在高温下变形。

风帽的作用是让空气均匀的进入沸腾层。

对圆形炉，风帽的排列以同心圆排列合适，并运用伞形风帽。

与菌形和锥形风帽相比，因其风眼在侧面，因此风眼不易堵塞，且顶盖较厚，不易烧穿。

风帽一般用铸铁制造。

炉身：

由钢板焊接而成，其高度由沸腾层高度，炉膛空间高度，拱顶高度组成。

它必须保证细小炉料在炉膛上部有充分时间，使其完成物化反应，有利于提高焙烧矿质量及降低烟尘率。

炉身沸腾层处设有加料口，溢流口，工作门及冷却水套。

上部设有排烟口，维持炉顶压力为零压或微负压。

进风箱：

使气流进入分布板前各处压力分布均匀，起到预先分配的作用。

5.2加料与排料系统1.加料系统当沸腾炉内风量及温度一定时，主要是经过控制加料量来维持炉内温度稳定在一定范围内。

干法加料：

锌精矿预先干燥、破碎、筛分，然后用圆盘加料加入炉内，是加料常见方法。

湿法加料：

将精矿混以25%的水，制成矿浆，经喷枪喷入炉内。

其优点在于能利用矿浆的汽化热直接冷却沸腾层，控制温度较方便，但由于烟尘率相对增加，使收尘复杂化，且炉气中含有大量水蒸气，使制酸困难，因而不常见。

5.3排料系统排料：

焙砂经溢流口自动排出，无需任何机械装置。

焙砂温度在900~1050oC。

对火法而言，因不能直接输送及储存，必须进行冷却，采用沸腾冷却箱冷却。

对湿法而言，可直接排入有ZnSO4或废电解液的冲矿流槽内，然后用泵送入浸出槽。

5.4炉气及收尘系统炉气排出时温度在830~1050oC。

最理想的冷却方式是利用废热锅炉，它能够产生大量蒸汽，降低生产成本。

沸腾焙烧的烟尘率很大，酸化焙烧时为40~50%，氧化焙烧时为20~25%，一般采用旋风收尘再经电收尘，所得矿尘用螺旋运输机或刮板运输机输送，更好的可采用压风输送或真空输送。

六．硫化锌精矿流态化焙烧的主要经济指标6.1床能力床能力指焙烧炉单位炉床面积每昼夜处理的干精矿量，一般为5~7t/m2*d。

高温焙烧时为6.5~8.0t/m2*d。

6.2脱硫率精矿在焙烧过程中氧化脱硫进入烟气中的硫量与精矿中硫量的比例百分数。

一般为86~95%6.3焙砂可溶锌率焙烧矿中可溶于稀硫酸的锌量与总锌量的比值称为可溶锌率。

一般为90~95%。

6.4锌的回收率焙烧矿与烟尘中回收的锌量与总锌量的比值称为锌的回收率。

一般大于99%。

6.5焙砂产出率及烟尘率焙砂产出率及烟尘率分别为30~55%和40~60%。

锌精矿沸腾焙烧冶金计算一．锌精矿物相组成计算某厂1973年使用的锌精矿平均化学成分（%）ZnCdPbCuFeSCaOMgOSiO2510.281.80.38.2311.40.53.6根据精矿的物相分析，计算精矿中各元素呈下列化合物形态：

Zn、Cd、PbCu、Fe，呈硫化物：

ZnS、CdS、PbS、CuFeS2、Fe7S8和FeS2；脉石中的Ca、Mg、Si分别呈CaCO3、MgCO3、SiO2形态存在。

以100公斤锌精矿（干量）进行计算。

1.ZnS量：

其中：

ZnS2.CdS量：

其中：

CdS3.PbS量：

其中：

PbS4.CuFeS2量：

..=75.95公斤51公斤24.95公斤...=0.36公斤0.28公斤0.08公斤...=2.08公斤1.8公斤0.28公斤...=0.87公斤其中：

Cu:

0.3公斤Fe:

0.27个公斤S:

0.3公斤5.FeS2与Fe7S8量：

CuFeS2中的Fe为0.46公斤，余下铁量为：

8.2-0.27=7.93公斤，除去ZnS，CdS、PbS和CuFeS含硫，余下S量为：

31-（24.95+0.08+0.28+0.3）=5.39公斤此S分布于FeS2与Fe7S8之间。

设FeS2中Fe为x公斤，S为y公斤，可列如下方程式：

FeS2：

Fe7S8:

解方程式得：

即FeS2中FeSFeS2Fe7S8中：

...==.x=0.40公斤Y=0.46公斤0.40公斤0.46公斤0.86公斤Fe=7.93-0.4=7.53公斤S=5.39-0.46=4.93公斤Fe7S8=12.46公斤...6.CaCO3量：

其中：

CaO：

CO2：

7.MgCO3量：

=2.50公斤1.4公斤1.1公斤...=1.05公斤组成ZnSCdSPbSCuFeS2FeS2Fe7S8CaCO3MgCO3SiO2其它总计其中：

MgO：

0.65公斤CO2：

0.71公斤计算结果列于表6-4-1锌精矿物相组成（公斤）ZnCdPbCuFeSCaO5124.950.280.081.80.280.30.270.30.40.467.534.931.4表6-4-1MgOCO2SiO2其它0.51.10.553.60.270.27510.281.80.38.2311.40.51.653.6总计75.950.362.080.870.8612.462.51.053.60.27100二．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%，而烟尘产出率占焙烧矿的45~50%，50%，则烟尘量为：

88*0.50=44公斤根据生产实践，铬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%。

各组分进入烟尘中的数量为：

Zn：

51*0.48=24.48公斤Cd:

Pb:

Cu:

Fe:

CaO:

MgO:

SiO2：

其它：

0.28*0.60=0.168公斤1.8*0.50=0.9公斤0.3*0.30=0.15公斤8.2*0.50=4.1公斤1.4*0.5=0.7公斤0.5*0.50=0.25公斤3.6*0.50=1.8公斤0.27*0.5=0.135公斤按生产实践，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PbOSiO2，余下的SiO2为游离形态，其它金属为氧化物形态存在。

各组分化合物进入烟气的数量如下：

SS量：

100*0.44*0.0173=0.761公斤Sso4量：

1.ZnS量：

其中：

ZnS2.ZnSO4量：

其中：

ZnSO100*0.44*0.0214=0.942公斤..=2.316公斤1.555公斤0.761公斤..=4.751公斤1.925公斤0.942公斤1.884公斤...3.ZnO·Fe2O3量：

烟尘中的Fe先生成Fe2O3，其量为：

=5.862公斤，Fe2O3有三分之一与ZnO结合成ZnO·Fe2O3，其量为5.862*=1.954公斤。

ZnO·Fe2O3量：

...=2.94公斤其中：

Zn0.79公斤Fe1.37公斤O0.78公斤余下的Fe2O3量：

5.86-1.95=3.91公斤其中：

Fe2.74公斤O1.17公斤4.ZnO量：

Zn=24.48-（1.555+1.925+0.79）=20.21公斤ZnO=...=25.15公斤...O=25.15-20.21=4.94公斤5.CdO量：

其中：

Cd=0.1920.168公斤O6.CuO量：

其中：

CuO8.PbO·SiO2量：

PbO量：

其中：

PbO与PbO结合的SiO2量：

0.024公斤...=0.376公斤0.3公斤0.076公斤...=0.97公斤0.83公斤0.07公斤..=0.26公斤组成ZnSZnSO4ZnOZnO·Fe2O3Fe2O3CdOCuOPbO·SiO2CaOMgOSiO2其它共计%余留之SiO2量：

1.8-0.026=1。

54公斤计算结果列于表6-4-2烟尘的物相组成（公斤）表6-4-2ZnCdCuPbFeSsSso4CaOMgOSiO21.5551.92520.1990.8010.1680.150