年产8万吨锌精矿硫酸化沸腾焙烧炉设计

1、江西理工大学江西理工大学 冶金工程冶金工程 084084 班班 0909 号号沸腾焙烧炉设计沸腾焙烧炉设计课程设计课程设计 - 1 - 锌精矿硫酸化沸腾焙烧炉锌精矿硫酸化沸腾焙烧炉 设设 计计 说说 明明 书书 指导教师指导教师 ：万林生：万林生 姓姓 名名 ：朱健玲：朱健玲 班级学号班级学号 ： 084 班班 09 号号 专专 业业 ： 冶金工程冶金工程 完成日期完成日期 ：自 2011 年 12 月 26 号至 2012 年 1 月 5 号 江西理工大学江西理工大学 冶金与化工工程学院冶金与化工工程学院 二一一年十二月 江西理工大学江西理工大学 冶金工程冶金工程 084084 班班 090

2、9 号号沸腾焙烧炉设计沸腾焙烧炉设计课程设计课程设计 - 2 - 设设 计计 任任 务务 书书 一、设计题目：一、设计题目：年产 8 万吨锌精矿硫酸化沸腾焙烧炉设计 二、原始资料：二、原始资料： 1 1、生产规模：、生产规模：电锌年产量 80000 吨 2 2、精矿成分：、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）： 化学 成分 znpbcucdfescaomgosio2其他 w53.455.260.160.115.2632.20.800.283.542.33 3 3、精矿矿物形态：、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

3、、设计说明书内容：三、设计说明书内容： (1） 设计概述 (2） 沸腾焙烧专题概述 (3） 物料衡算及热平衡计算 (4） 沸腾焙烧炉的选型计算 (5） 沸腾炉辅助设备计算选择 (6） 沸腾炉主要技术经济 四、绘制的图纸四、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五、设计开始及完成时间 自 2011 年 12 月 26 号至 2012 年 1 月 5 号 江西理工大学江西理工大学 冶金工程冶金工程 084084 班班 0909 号号沸腾焙烧炉设计沸腾焙烧炉设计课程设计课程设计 - 3 - 目 录 第一章第一章 设计概述设计概述 .1 1.11.1 设计

4、依据设计依据 .1 1.21.2 设计原则和指导思想设计原则和指导思想 .1 1.31.3 设设 计计 任任 务务 .1 第二章第二章 沸腾焙烧专题概述沸腾焙烧专题概述 .2 2.12.1 沸腾焙烧炉的应用和发展沸腾焙烧炉的应用和发展 .2 2.22.2 沸腾炉炉型概述沸腾炉炉型概述 .2 2.32.3 锌精矿硫化沸腾焙烧工艺及主要设备的选择锌精矿硫化沸腾焙烧工艺及主要设备的选择 .3 2.3.12.3.1 锌精矿硫化沸腾焙烧原理锌精矿硫化沸腾焙烧原理 .3 2.3.22.3.2 锌精矿硫酸化沸腾焙烧炉炉型选择锌精矿硫酸化沸腾焙烧炉炉型选择 .4 2.3.32.3.3 气体分布板及风箱气体分布

5、板及风箱 .6 2.3.42.3.4 流态化床层排热装置流态化床层排热装置 .7 2.3.52.3.5 排料口排料口 .7 2.3.62.3.6 烟气出口烟气出口 .8 第三章 物料衡算及热平衡计算 .9 3.13.1 锌精矿流态化焙烧物料平衡计算锌精矿流态化焙烧物料平衡计算 .9 3.1.13.1.1 锌精矿硫态化焙烧冶金计算锌精矿硫态化焙烧冶金计算 .9 3.1.23.1.2 烟尘产出率及其化学和物相组成计算烟尘产出率及其化学和物相组成计算 .11 3.1.33.1.3 焙砂产出率及其化学与物相组成计算焙砂产出率及其化学与物相组成计算 .13 3.1.43.1.4 焙烧要求的空气量及产出烟

6、气量与组成的计算焙烧要求的空气量及产出烟气量与组成的计算 .16 3.1.53.1.5 沸腾炉排出烟气量和组成沸腾炉排出烟气量和组成 .17 3.1.63.1.6 沸腾焙烧物料平衡沸腾焙烧物料平衡 .19 3.23.2 热平衡计算热平衡计算 .20 3.2.13.2.1 热收入热收入 .20 3.2.23.2.2 热支出热支出 .23 第四章 沸腾焙烧炉的选型计算 .27 4.14.1 床面积床面积 .27 4.24.2 前室面积前室面积 .27 江西理工大学江西理工大学 冶金工程冶金工程 084084 班班 0909 号号沸腾焙烧炉设计沸腾焙烧炉设计课程设计课程设计 - 4 - 4.34.3

7、 流态化床断面尺寸流态化床断面尺寸: : .27 4.44.4 流态化床高度（沸腾层高度流态化床高度（沸腾层高度 h h） .28 4.54.5 炉膛面积和直径炉膛面积和直径 .28 4.64.6 炉膛有效高度炉膛有效高度 .29 4.74.7 炉膛空间体积炉膛空间体积 v v炉膛 炉膛 的确定 的确定.29 4.84.8 气体分布板及风帽气体分布板及风帽 .29 4.8.14.8.1 气体分布板孔眼率气体分布板孔眼率 .30 4.8.24.8.2 风帽风帽 .30 4.94.9 确定沸腾层冷却面积确定沸腾层冷却面积 f f冷却 冷却.30 4 41010 水套中循环水的消耗量水套中循环水的消

8、耗量 .31 4.114.11 风箱的容积风箱的容积 v v风箱 风箱.31 4.124.12 加料管面积加料管面积 f f加料 加料.31 4.134.13 溢流排料口溢流排料口 .32 4.144.14 排烟口的面积排烟口的面积 f f排烟 排烟 的计算 的计算 .32 第五章沸腾炉辅助设备的选择计算 .33 第六章 沸腾炉主要技术经济指标 .35 参考文献 .37 设计心得体会 .38 江西理工大学江西理工大学 冶金工程冶金工程 084084 班班 0909 号号沸腾焙烧炉设计沸腾焙烧炉设计课程设计课程设计 - 1 - 第一章第一章 设计概述设计概述 1.11.1 设计依据设计依据 根据

9、冶金专业工程沸腾焙烧炉设计 （万林生 编）下达的课程设计指导书任 务。 1.21.2 设计原则和指导思想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、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； 3、在学习、总结国内外有关厂家的生产经验的基础上，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。 1.31.3 设设 计计 任任 务务 一、锌冶炼沸腾焙烧炉设计。 二、沸腾焙烧炉物料平衡和热平衡初算。 三、

10、设备的选型设计与计算。 四、绘制沸腾焙烧结构总图 江西理工大学江西理工大学 冶金工程冶金工程 084084 班班 0909 号号沸腾焙烧炉设计沸腾焙烧炉设计课程设计课程设计 - 2 - 第二章第二章 沸腾焙烧专题概述沸腾焙烧专题概述 2.12.1 沸腾焙烧沸腾焙烧炉的应用和发展炉的应用和发展 沸腾焙烧炉是利用流态化技术的热工设备。它具有气-固间热质交换速度快、 层内温度均匀、产品质最好；沸腾层与冷却(或加热)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，因此得到广泛应用。 锌精矿、铜精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

11、钛渣的氯化焙烧，汞矿石焙烧，以及氧化铜矿离析过程中的矿石 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地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、余热利用和自动控制等方面发展。 2.22.2 沸腾炉炉型概述沸腾炉炉型概述 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

12、为圆形或矩形(或椭圆形)。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。当炉床面积较小而又要求物料进出口间有较大距离的时候可采用矩形成椭圆 形断面。 2炉膛形状 有扩大形和直简形两种。为提高操作气流速度、减少烟尘率和 延长烟尘在炉膛内的停留时间以保证烟尘质量，目前多采用扩大形炉膛。 另外，还有单层床和多层床之分，对吸热过程或需要较长时间的反应过程，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。 江西理工大学江西理工大学 冶金工程冶金工程 084084 班班 0909 号号沸腾焙烧炉设计沸腾焙烧炉设计课程设计课程设计 - 3 - 2.32

13、.3 锌精矿硫化沸腾焙烧工艺及主要设备的选择锌精矿硫化沸腾焙烧工艺及主要设备的选择 2.3.12.3.1 锌精矿硫化沸腾焙烧原理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

14、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 ： zns + 2 o2 = znso4 2）硫化物氧化生成氧化物 ： zns + 1.5 o2 = zno + so2 3）金属硫化物直接氧化生成金属： zns + 2 o2 = zno + so2 4）硫酸盐离解： znso4 = zno + so3 ； so3

15、= 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 zno、zno4 以及 so2 、so3 和 o2。此外还可能有 znofe2o3，znosio2等。 江西理工大学江西理工大学 冶金工程冶金工程 084084 班班 09

16、09 号号沸腾焙烧炉设计沸腾焙烧炉设计课程设计课程设计 - 4 - 2.3.22.3.2 锌精矿硫酸化沸腾焙烧炉锌精矿硫酸化沸腾焙烧炉炉型炉型选择选择 锌精矿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，国内多采用 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，窑内衬为耐火砖。 焙

17、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。工业生产常用的锌精矿沸腾焙烧炉有道尔式沸腾炉和 鲁奇式沸腾炉两类。 图 2-1 工艺流程图 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 江西理工大学江西理工大学 冶金工程冶金工程 084084 班班 0909 号号沸腾焙烧炉设计沸腾焙烧炉设计课程设计课程设计 - 5 - 烟气的停留时间，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

18、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。 烟气从焙烧炉排出时，温度一般在 11231353k 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类。直冷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。间接冷却由表面冷却器、水 套冷却器、汽化冷却器和余热锅炉。 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输送方 法。两种方法各具特点，企业可根据具体情况，选择适宜的排料方法。本设计采用 干法输送。 图 2-2 沸腾焙烧炉结构示意图 沸腾焙烧炉炉体（图 2-2）

19、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 江西理工大学江西理工大学 冶金工程冶金工程 084084 班班 0909 号号沸腾焙烧炉设计沸腾焙烧炉设计课程设计课程设计 - 6 - 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。 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

20、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 13m/s 范围内。一般浮选矿的焙烧强度为 1520t/()；对于通过 33mm 的dm 筛孔的破碎块矿，焙烧强度为 30t/()。dm 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

21、浓度低而三氧化硫含量 增加。 特点:焙烧强度高；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。 2.3.32.3.3 气体分布板及风箱气体分布板及风箱 2.3.3.12.3.3.1 气体分布板气体分布板 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 江西理工大学江西理

22、工大学 冶金工程冶金工程 084084 班班 0909 号号沸腾焙烧炉设计沸腾焙烧炉设计课程设计课程设计 - 7 - 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。 2.3.3.22.3.3.2 风帽风帽 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。

23、风帽的材料现多为耐热铸铁。风帽的排列 密度一般为 35100 个/，风帽中心距 100180mm，视风帽排列密度和排列方 2 m 式而定。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。 2.3.3.32.3.3.3 风箱风箱 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。 2.3.42.3.4 流态化床层排热装置流态化床层排热装置

24、 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。 2.3.52.3.5 排料口排料口 2.3.5.1.2.3.5.1.外溢流排料口外溢流排料口 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 江西理工大学江西理工大学 冶金工程冶金工程 084084 班班 0909 号号沸腾焙烧炉设计沸腾焙烧炉设计课程设计课程设计 -

25、8 - 溜矿面可采用混凝土捣制而成，其坡度应大于。外溢流排料处设有清理口。 60 2.3.5.22.3.5.2 底流排料口底流排料口 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。 2.3.62.3.6 烟气出口烟气出口 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。 江西理工大学江西理工大学 冶金工程冶金工程 084084 班班 0909 号号沸腾焙烧炉设计沸腾焙烧炉设计课程设计课程设计 - 9 - 第三章 物料衡算

26、及热平衡计算 3.13.1 锌精矿流态化焙烧物料平衡计算锌精矿流态化焙烧物料平衡计算 3.1.13.1.1 锌精矿硫态化焙烧冶金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，计算时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 2 cufes 87s fe 2 fes ca、mg、si 分别呈、形态存在。 3 caco 3 mgco 2 sio 以 100锌精矿（干量）进行计算。kg 1. zns 量 ： 其中 zn：53.45 s：26.15kg60.79 4 .65 4 . 9745.53 kgkg 2. cds 量： 其

27、中 cd；0.11 s：0.03kg14 . 0 4 . 112 4 . 14411 . 0 kgkg 3. pbs 量： 其中：pb：1.87 s：0.29kg16 . 2 2 . 207 2 .23987 . 1 kgkg 4. 量： 其中：cu：0.16 fe：0.14 2 cufeskg46 . 0 5 . 63 51.18316 . 0 kgkg s：0.16kg 5. 和量：除去中 fe 的含量，余下的 fe 为 2 fes 87s fe 2 cufes ，除去 zns、cds、pbs、中 s 的含量，余下的 s 量为5.12kg0.14-5.26 2 cufes 。此 s 量全部

28、分布在和中。kg57 . 5 )16 . 0 29 . 0 03 . 0 15.26( 2 . 32 2 fes 87s fe 设中 fe 为 x，s 量为 y，则可列如下方程式： 2 feskgkg 江西理工大学江西理工大学 冶金工程冶金工程 084084 班班 0909 号号沸腾焙烧炉设计沸腾焙烧炉设计课程设计课程设计 - 10 - 解得：=4.48，=5.15 ： ： 87 2 sfe fes 832 57 . 5 785.55 12 . 5 23285.55 yx yx xkgykg 即中：fe=4.48、s=5.15、=9.63。 2 feskgkg 2 feskg 中：fe：5.1

29、2-4.48=0.64 s：5.57-5.15=0.42 87s fekgkg ：0.64+0.42=1.06 87s fekg 6. 量： 其中 cao：0.80 ：0.63 3 cacokg43 . 1 1 . 56 1 . 1008 . 0 kg 2 cokg 7. 量： 其中 mgo：0.58 ：0.30 3 mgcokg58 . 0 3 . 40 3 . 8428 . 0 kg 2 cokg 表表 3-13-1 混合锌精矿物相组成，混合锌精矿物相组成，kg 组成组成zncdpbcufescaomgoco2sio2其他其他共计共计 zns53.4526.1579.60 cds0.110

30、.030.14 pbs1.870.292.16 cufes20.160.140.160.46 fes24.485.159.63 fe7s80.640.421.06 caco30.800.631.43 mgco30.280.300.58 江西理工大学江西理工大学 冶金工程冶金工程 084084 班班 0909 号号沸腾焙烧炉设计沸腾焙烧炉设计课程设计课程设计 - 11 - sio23.543.54 其他其他1.401.40 共计共计53.450.111.870.165.2632.200.800.280.933.541.40100 注：在其他成分中，2.33-（0.63+0.30）=1.40。因为

31、气体进入烟气中。kg 2 co 3.1.23.1.2 烟尘产出率及其化学和物相组成计算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%，而烟尘产出率占烧结矿的 4550%，取 50%， 则烟尘量为：。kg4450. 088 根据生产实践，镉 60%进入烟尘，锌 48%进入烟尘。其他组分在烟尘中的分配 率假定为 50%。各组分进入烟尘的数量为： zn cd kg656.2548 . 0 45.53kg066 . 0 60 . 0 11. 0 pb cu kg935. 050 . 0 87 . 1 kg08 . 0 50 . 0 16. 0 fe cao kg63. 250 .

32、 0 26 . 5 kg40 . 0 50 . 0 80. 0 mgo kg14 . 0 50 . 0 28 . 0 2 siokg77 . 1 50 . 0 54 . 3 其他 kg70. 050 . 0 40 . 1 按生产实践，烟尘中残硫以硫酸盐形态s为 2.14%，以硫化物形态 ss 为 1.73%。 pbo 与 sio2结合成 pbosio2,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中的数量如下： 江西理工大学江西理工大学 冶金工程冶金工程 084084 班班 0909 号号沸腾焙烧炉设计沸腾焙烧炉设计课程设计课程设计 - 12 - ss 量： 1

33、000.440.0173=0.761 公斤 sso4量： 1000.440.0214=0.942 公斤 1. zns 量： 其中： zn 1.555 公斤 s 0.761 公公斤316 . 2 32 4 .97761 . 0 斤 2. znso4量： 其中: zn 1.925 公斤 s 0.942 公斤 公斤751. 4 32 4 . 161942 . 0 o 1.884 公斤 3. znofe2o3量：烟尘中 fe 先生成 fe2o3，其量为： 公斤76 . 3 7 . 111 7 . 15963 . 2 fe2o3有 1/3 与 zno 结合成 znofe2o3,其量为：公斤25 . 1

34、3 1 76 . 3 znofe2o3量：公斤89 . 1 7 . 159 1 . 24125 . 1 其中： zn 0.51 公斤 fe 0.88 公斤 o 0.50 公斤 余下的 fe2o3量：3.76-1.25=2.51 公斤 其中：fe 1.76 公斤 o 0.75 公斤 4. zno 量： zn=25.656-（1.555+1.925+0.51）=21.666 公斤 zno=公斤966.26 4 . 65 4 . 81666.21 o=26.966-21.666=5.300 公斤 5. cdo 量： 公斤075 . 0 4 . 112 4 . 128066 . 0 其中：cd 0.0

35、66 公斤 o 0.009 公斤 6. cuo 量： 公斤100 . 0 5 . 63 5 . 7908 . 0 其中： cu 0.08 公斤 o 0.02 公斤 7. pbosio2量： 公斤007 . 1 2 . 207 2 . 223935 . 0 江西理工大学江西理工大学 冶金工程冶金工程 084084 班班 0909 号号沸腾焙烧炉设计沸腾焙烧炉设计课程设计课程设计 - 13 - 其中: pb 0.935 公斤 o 0.072 公斤 与 pbo 结合的 sio2量： 公斤271 . 0 2 . 223 60007 . 1 余留之 sio2量：1.77-0.271=1.499 公斤 计

36、算结果如下表所示： 表表 3-23-2 烟尘产出率及其化学和物相组成，烟尘产出率及其化学和物相组成，kg 3.1.33.1.3 焙砂产出率及其化学与物相组成计算焙砂产出率及其化学与物相组成计算 组成zncdcupbfesssso4caomgosio2o 其 他 共计 zns1.5550.7612.316 znso41.9250.9421.8844.751 zno21.6665.30026.966 zno fe2o3 0.510.880.501.89 fe2o31.760.752.51 cdo0.0660.0090.075 cuo0.080.0200.1 pbo sio2 0.9350.2710

37、.0721.278 cao0.40.4 mgo0.140.14 sio21.4991.499 其他0.70.7 共计25.6560.0660.080.9352.640.7610.9420.40.141.778.5350.742.625 百分 比(%) 60.190.150.192.196.191.792.210.940.334.1520.021.64100.00 江西理工大学江西理工大学 冶金工程冶金工程 084084 班班 0909 号号沸腾焙烧炉设计沸腾焙烧炉设计课程设计课程设计 - 14 - 沸腾焙烧时，锌精矿中各组分转入焙烧的量为 zn 53.45-25.656=27.794 cd 0

38、.11-0.066=0.044 kgkg cu 0.16-0.08=0.08 pb 1.87-0.953=0.917 kgkg fe 5.26-2.64=2.62 cao 0.8-0.4=0.4 kgkg mgo 0.28-0.14=0.14 sio2 3.54-1.77=1.77 kgkg 其他 1.4-0.7=0.7 kg 按生产实践，焙砂中 sso4取 1.10%，ss取 0.4%，sso4和 ss全部与 zn 结合； pbo 与 sio2 结合成 pbosio2；其他金属以氧化物形态存在。预订焙砂重量为：88 0.5=44 公斤 各组分化合物进入焙砂的数量如下： s so42-量： 4

39、4x0.011=0.484 公斤 ss 量： 44x0.004=0.176 公斤 1.znso4量： 公斤2.441 32 161.40.484 其中：zn 0.989 公斤 o 0.968 公斤 2.zns 量： 公斤536. 0 32 4 .97176. 0 其中：zn 0.36 公斤 3. znofe2o3量：焙砂中 fe 先生成 fe2o3，其量为： 公斤774 . 3 7 . 111 7 . 15964 . 2 fe2o3有 40%与 zno 结合生成 znofe2o3，其量为：3.7740.40=1.510 公斤 江西理工大学江西理工大学 冶金工程冶金工程 084084 班班 09

40、09 号号沸腾焙烧炉设计沸腾焙烧炉设计课程设计课程设计 - 15 - znofe2o3量： 公斤28 . 2 7 . 159 1 . 24151 . 1 其中：zn 0.618 公斤 fe 1.056 公斤 o 0.606 公斤 余下的 fe2o3量： 3.774-1.51=2.264 公斤 其中：fe 1.583 公斤 o 0.681 公斤 4.zno 量：zn=27.794-（0.989+0.36+0.618）=25.827 公斤 zno= 公斤145.32 4 . 65 4 . 81827.25 o=32.145-25.827=6.318 公斤 5.cdo 量： 公斤050 . 0 4

41、. 112 4 . 128044 . 0 其中：cd 0.044 公斤 o 0.006 公斤 6. pbosio2量： 公斤988 . 0 2 .207 2 . 223917. 0 其中: pb 0.917 公斤 o 0.071 公斤 与 pbo 结合的 sio2量： 公斤265 . 0 2 . 223 60988 . 0 余留之 sio2量：1.77-0.265=1.505 公斤 cuo、pbsio2等的数量与烟尘相同。 以上计算结果列于下表 表 3-3 焙砂的物相组成，kg 组成zncdcupbfess sso 4 ca o m go sio 2 o 其 他 共计 zns0.360.170

42、.53 江西理工大学江西理工大学 冶金工程冶金工程 084084 班班 0909 号号沸腾焙烧炉设计沸腾焙烧炉设计课程设计课程设计 - 16 - 66 zns o4 0.98 9 0.48 4 0.98 9 2.46 2 zno 25.8 27 6.31 8 32.1 45 zno fe2o3 0.61 8 1.05 6 0.60 6 2.28 0 fe2 o3 1.58 3 0.68 1 2.26 4 cdo 0.04 4 0.00 6 0.05 0 cuo 0.0 8 0.08 0 pbosi o2 0.91 7 0.26 5 0.07 1 1.25 3 cao0.4 0.40 0 mgo

43、 0.1 4 0.14 0 sio2 1.50 5 1.50 5 江西理工大学江西理工大学 冶金工程冶金工程 084084 班班 0909 号号沸腾焙烧炉设计沸腾焙烧炉设计课程设计课程设计 - 17 - 其他 0. 7 0.70 0 共计 27.7 94 0.04 4 0.0 8 0.91 7 2.63 9 0.17 6 0.48 4 0.4 0.1 4 1.77 0 8.67 1 0. 7 43.8 15 百分 比(%) 63.4 3 0.10 0.1 8 2.096.020.401.10 0.9 1 0.3 2 4.04 19.7 9 1. 6 100. 00 3.1.43.1.4 焙烧要

44、求的空气量及产出烟气量与组成的计算焙烧要求的空气量及产出烟气量与组成的计算 焙砂和烟尘中剩余的硫量为：0.176+0.484+0.761+0.942=2.363 公斤 焙烧过程中脱硫量为:32.2-2.363=29.837 公斤 假定 95%的硫生成 so2, 5%的硫转化成 so3，需要的 o2量则为： 生成 so2：29.8370.95=28.345 公斤 32 32 生成 so3：29.8370.05=2.238 公斤 32 48 由烟尘和焙砂中得，氧化物和硫酸盐的含氧量为：8.535+8.671=17.206 公斤 因此，100 公斤锌精矿（干量）焙烧需要理论氧量为： 28.345+2

45、.238+17.206=47.789 公斤 空气中氧的重量百分比为 23%，则需要理论空气量为： 公斤778.207 23 100885.47 为了加速反应的进行，提高设备生产能力，实际鼓风量比理论空气量要大， 对于湿法炼锌的沸腾焙烧，按工厂实践，过剩空气系数可取 1.25，故实际需要空 气量为： 江西理工大学江西理工大学 冶金工程冶金工程 084084 班班 0909 号号沸腾焙烧炉设计沸腾焙烧炉设计课程设计课程设计 - 18 - 207.7781.25=259.722 公斤 空气中各组分的重量百分比为：n277%、o223%。鼓入 259.722 公斤空气， 其中： n2=259.7220

46、.77=199.986 公斤 o2=259.7220.23=59.736 公斤 标准状况下，空气比重为 1.293 公斤/标米 3 ，实际需要空气之体积为： 3 标米868.200 293. 1 722.259 空气中各组分的体积百分比为：n279%、o221% 其中：n2=200.8680.79=158.686 标米 3 o2=200.8680.23=46.200 标米 3 3.1.53.1.5 沸腾炉排出烟气量和组成沸腾炉排出烟气量和组成 1.焙烧过程中产出量： so2=29.8370.95=56.690 公斤 32 64 so3=29.8370.05=3.730 公斤 32 80 2.过

47、剩的氧量：60.42-47.789=12.631 公斤 3.鼓入空气中带有的氮量：199.986 公斤 4.caco3和 mgco3分解产出 co2量：0.63+0.30=0.93 公斤 5.锌精矿及空气带水分产生的水蒸气量： 进入沸腾焙烧炉的锌精矿含一定量水分，取 8%，即 100 公斤干精矿带入水分 为： 江西理工大学江西理工大学 冶金工程冶金工程 084084 班班 0909 号号沸腾焙烧炉设计沸腾焙烧炉设计课程设计课程设计 - 19 - 100=8.696 公斤 8100 8 空气带入水分量计算： 假设该地区气象资料：大气压力 754.8 毫米汞柱，相对湿度 77%，平均 气温 17.

48、5。换算为此条件下空气需要量为： 200.868=215.217 米 3273 8 . 754 5 . 17273760 ）（ 空气的饱和含水汽量为 0.0162 公斤/米 3，带入水分量为： 215.2170.01620.77=2.685 公斤 带入水分总量为：8.696+2.685=11.381 公斤 体积：=14.163 标米 3 18 4 . 22381.11 以上计算结果列于下表: 表表 3-53-5 烟气量和组成烟气量和组成 组 成 重 量（公斤）体 积 （标米 3） 体 积 比 so256.69019.8429.71% so33.731.0440.51% co20.9300.47

49、30.23% n2199.986159.98978.29% 江西理工大学江西理工大学 冶金工程冶金工程 084084 班班 0909 号号沸腾焙烧炉设计沸腾焙烧炉设计课程设计课程设计 - 20 - o212.6318.8424.33% h2o11.38114.1636.93% 共计 285.348204.353100.00% 3.1.63.1.6 沸腾焙烧物料平衡沸腾焙烧物料平衡 按以上计算结果编制的物料平衡表如下：（未计机械损失） 加入加入产出产出 名称名称 质量，质量， kg 百分比百分比名称名称 质量，质量， kg 百分比百分比 干锌精干锌精 矿矿 10026.95%烟尘烟尘42.625

50、11.46% 精矿中精矿中 水分水分 8.6962.34%焙砂焙砂43.81511.78% 干空气干空气259.72269.99%烟气烟气285.34876.75% 空气中空气中 水分水分 2.6850.72% 江西理工大学江西理工大学 冶金工程冶金工程 084084 班班 0909 号号沸腾焙烧炉设计沸腾焙烧炉设计课程设计课程设计 - 21 - 共计共计371.103100.00%共计共计371.788100.00% 3.23.2 热平衡计算热平衡计算 3.2.13.2.1 热收入热收入 进入流态化焙烧炉热量包括反应热及精矿、空气和水分带入热量等。 1.硫化锌按下式反应氧化放出热量 q :

51、1 zns+1/2o2=zno+so +105930 千卡 2 生成 zno 的 zns 量： 618 . 0 82.2551 . 0 666.21 kg401.72 4 . 65 4 . 97 q= 千卡1 78741 4 . 97 401.72105930 2.硫化锌按下式反应硫酸氧化放出热量 o2 zns+so2=znso4+185050 千卡 生成 znso4的 zns 量:kg340 . 4 4 . 65 4 . 97 989 . 0 925 . 1 q = 千卡2 8246 4 . 97 340 . 4 185050 3.zno 和 fe o 按下式反应生成 zno.fe o 放出

52、的热量 q : 2 3 2 33 zno+ fe2o3= znofe2o3+千卡 27300 生成 znofe2o3的 zno 量 千卡 404 . 1 4 . 65 4 . 81 51 . 0 618 . 0 q = 千卡3 471 4 . 81 404 . 1 27300 江西理工大学江西理工大学 冶金工程冶金工程 084084 班班 0909 号号沸腾焙烧炉设计沸腾焙烧炉设计课程设计课程设计 - 22 - 4.fes2按下式反应氧化放出热量 q4 4fes2+11o2=2 fe2o3+8so2+千卡 790600 q = 千卡4 15881 4 . 479 63. 9790600 5.f

53、es 按下式反应氧化放出热量 q5 2fes+3/2 o2= fe2o3+2so2+千卡 293010 fe7s8分解得到 fes 量： kg008 . 1 8 7 42 . 0 64 . 0 cufes2分解得到 fes 量:kg22 . 0 2 1 16 . 0 14 . 0 得到 fes 总量为：1.008+0.22=1.228 q = 千卡5 2048 85.872 228 . 1 293010 6.cufes2和 fe7s8分解得到硫燃烧放出热量 q6 cufes2= cus2+fes+1/2s2 分解出 s 量：kg04 . 0 8 . 366 3246 . 0 fe7s8=7fe

54、s+1/2s2 分解出 s 量：kg052 . 0 95.646 3206 . 1 1硫燃烧放出的热量为 2222千卡则：kg q6=千卡 2042222052 . 0 04 . 0 7.pbs 按下式反应放出热量 q7 pbs+3/2o2=pbo+so+千卡 100690 江西理工大学江西理工大学 冶金工程冶金工程 084084 班班 0909 号号沸腾焙烧炉设计沸腾焙烧炉设计课程设计课程设计 - 23 - pbs+sio2= pbosio+千卡 2030 生成 pbo 放出热量： 千卡 909 2 . 239 16 . 2 100690 生成 pbosio 量：kg531 . 2 278

55、. 1 253 . 1 生成 pbosio 放出热量： 千卡 18 3 . 283 531 . 2 2030 q7=909+18=927 千卡 8.cds 按下式反应放出热量 q8 cds+1/2o2=cdo+so2+98800 千卡 生成 cdo 的 cds 量：kg141 . 0 4 . 112 4 . 144 11. 0 q = 千卡8 96 4 . 144 141 . 0 98800 9.cu2s 按下式反应氧化放出热量 q9 cu2s+2o2= 2cuo+ so2+千卡 127470 生成 cuo 的 cu2s 量：kg2 . 0 1 . 127 1 . 159 16 . 0 q =

56、 千卡9 160 1 . 159 2 . 0127470 10.锌精矿带入热量 q10 进入流态化焙烧炉的精矿温度为 40,精矿比热取 0.2 c ckg 千卡 q10=千卡 8002 . 040100 11.空气带入热量为 q11 空气比热取 0.316,空气温度为 20, cm 3 千卡 c 江西理工大学江西理工大学 冶金工程冶金工程 084084 班班 0909 号号沸腾焙烧炉设计沸腾焙烧炉设计课程设计课程设计 - 24 - q11= 千卡 1360316 . 0 20217.215 12.入炉精矿含水分 8.696,水分比热取 1.0，100精矿中的水kg ckg 千卡 kg 分带入热

57、量 q12 q12= 千卡 3500 . 140696 . 8 热量总收入 q= q+o +q +q +q +q +q +q +q + q+q+ q+ q 总收入 12 3 4 5678910 1112 13 =78741+8246+471+15881+2048+204+927+96+160+800+1360+350 =109284 3.2.23.2.2 热支出热支出 1.烟气带走量为 q烟 炉顶烟气 900 c,各比分比热为()： 0 cm 3 千卡 so2so3co2n2o2h2o 比热 0.52 9 0.550.52 1 0.33 3 0.35 0 0.40 3 q烟 =（18.910.

58、592+0.9950.55+0.840.521+160.3120.33+8.3860.350+14.16 90.403）900=65715 千卡 2.烟尘带走的热量为 q烟尘 有炉中出来烟尘温度为 900，其比热为 0.20 千卡/公斤 q尘=42.6259000.2=7672 千卡 江西理工大学江西理工大学 冶金工程冶金工程 084084 班班 0909 号号沸腾焙烧炉设计沸腾焙烧炉设计课程设计课程设计 - 25 - 3.焙沙带走的热量为 q焙 由炉中出来焙砂温度为 850，其余热为 0.20 千卡/公斤 q焙= 43.815 8500.2=7448 千卡 4.锌精矿中水分蒸发带走热量为 q

59、蒸 q=gtc+gv 蒸水水水水 式中 g锌精矿中水的质量，； 水 kg t锌精矿中水的温度，40 水 c c水的比热，1； 水 ckg kj v 水的汽化热，40 c，v 为 575。 ckg kj 0 q蒸= g水t水c水+g水v =8.696401+8.696575=5350 千卡 5.精矿中碳酸盐分解吸收的热量为 q分 1 1 公斤 caco3分解吸热 378 千卡/公斤，1 公斤 mgco3分解吸收 314 千卡/公斤 q分 1=3781.43+3140.58=723 千卡 6.cu fes 和 fe s 分解吸收的热量为 q分 2 278 按 1 公斤 fe 消耗热量为 222 千

60、卡计 q分 2=（0.14+0.64）222=173 千卡 7.通过炉顶和炉壁的散失热量为 q散 为简化计算，按生产实践，散热损失均为热收入的 2.35.5%，取 5.0% 江西理工大学江西理工大学 冶金工程冶金工程 084084 班班 0909 号号沸腾焙烧炉设计沸腾焙烧炉设计课程设计课程设计 - 26 - q=q5.0%=5464千卡 散总吸收 8.剩余热量为 q剩 q= q-（q+q+q+ q+q分+q分+q） 剩总吸收烟烟尘焙蒸散 =109284-（65715+7672+7448+5350+723+173+） =16739千卡 以上计算结果列于下表: 表表 3-63-6 锌精矿流态化焙