中南大学冶金学院工厂设计第4章课件

第四章有色冶金厂设备的选型与设计§1、有色冶金厂设备的选型与设计的任务

主体设备—完成主要工艺过程

辅助设备—生产过程中起辅助性作用1、精心设计主体设备2、正确选择辅助设备3、全车间乃至全厂设备能力的平衡统计5-1-1§2、冶金主体设备设计

包括以下几个内容：1、设备的选型与主要结构的分析研究2、主要尺寸的计算与台数的确定3、某些结构的改进4、相关设备的配备5、主要结构材料的选择与消耗量的估计一、主体设备的选型与结构的改进

1、深入了解冶金过程的主要目的，即发生的主化学反应是什么，有什么特点如硫化物精矿的焙烧过程MS(s)+O2(g)==MO(g)+SO2(g)为气固多相反应5-2-1(a)(b)(c)(d)矩形直筒形带加料前室扩大形5-2-2(一)、按单位面积生产率计算F=A/aF--设备主要反应带的有效面积(m2)A--冶金过程一天处理的物料量(t)a--单位面积生产率（t/m2d）应注意：A、公式中所指的面积是设备的那部分面积反射炉熔池横截面积沸腾炉5-2-4风口风口鼓风炉闪速炉

B、单位面积生产率a的选择要恰当F=A/a5-2-5例：年产50000吨金属锌沸腾焙烧炉12H3H2H1H膛H层3456789D膛D床1-排烟口;2-炉膛;3-溢流口;4-本床5-气体分布板;6-风箱（大斗）;7-前室风箱（小斗）8-前室;9-加料管5-2-61、炉型选择

床形

柱形

椎形炉型

断面

圆形

矩形

炉膛

直筒形

扩大形3、加料前室面积及沸腾炉床直径的确定前室有矩形和扇形两种.一般为1.5-2米2,这里取F前=2米2D床=[4（F床-F前）/π]1/2

=1.13(F床-F前)1/2=1.13(63-2)1/2=8.83米4、沸腾层高度H层可用公式计算,也可根据同类设备取经验数据,一般为0.9-1.3米,这里取1.2米.5-2-85、炉膛面积和直径

F膛=aV烟(1+βt膛)F床/86400W膛(m2)a—沸腾炉单位面积生产率,吨/米2天V烟—单位炉料烟气产出量,标米3/每吨锌精矿。由物料平衡计算：2027.52t膛—炉膛温度,9500C.F床—炉床面积,米2,63米2.W膛--KW带.W带--颗粒带出速度,一般为1.35米/秒,和精矿粒度有关，K取0.3-0.55,这里取小值0.3.W膛=0.3×1.35=0.405米/秒

β—1/273F膛=[5.5×2027.52+(1+950/273)×63]/(86400×0.45)=89.94米2D膛=1.13×F膛1/2=1.13×89.941/2=10.7(米)

5-2-96、炉腹角根据物料流动性、安息角确定，这里Q取200

7、炉膛高度1)、未扩大直筒部分H1，根据操作和安装方便而定，一般取2.6米.2)、扩大部分高度H2H2=1/2（D膛-D床）ctg200

=1/2(10.7-8.33)×2.75=2.6米3)、炉膛高度H膛H膛=aV烟(1+βt膛)F床τ/86400F膛τ—烟气在炉内必须停留的时间，秒，取20秒H膛=[5.5×2027.52(1+950/273)×63×20]/(86400×89.94)=8.1米5-2-103、浸出槽具体尺寸的确定一般采用椎底圆柱型,其椎底角度一般为1200,高径比H/D与搅拌方式有关,机械搅拌为1.0-1.3,空气搅拌为2-5,Dh2h1H1200椎体高度h1=(D/2)tg300=D/2×1/31/2=0.29Dh2=H-h1=H-0.29D5-2-12

槽子柱形部分体积=π(D/2)2×

(H-0.29D)槽子椎形部分体积=π/3(D/2)2×0.29D槽子总体积=π(D/2)2×

(H-0.29D)+π/3(D/2)2×0.29D4、浸出槽壁厚的确定：对承受一定的压力的浸出槽S=PD/（2[б]ф-P）+CS—壁厚，(mm)P—设计压力,Kg/cm2,D—内径,mm[б]—材料在工作温度时的许用压力，Kg/cm2,ф—焊缝系数C—壁厚附加量5-2-13(三)、按设备的负荷强度进行计算

熔盐电解槽的结构计算大型预焙阳极铝电解槽，I=16万安培，阳极电流密度d阳=0.72A/cm2所需阳极总面积:S阳=I/d阳=160000/0.72=222222(cm2)

阳极尺寸

需阳极块数:222222/(140×66)=242-14槽膛宽度=1400×2+250+525×2=4100mm槽膛长度=660×12+40×11+600×2=9560mm电解质阴极铝三、冶金主体设备的构筑材料及计算

1、适当选择材料2、材料量估计

冶金炉筑炉材料一般有：钢材、耐火材料、保温材料、防腐材料5-2-16§3、冶金辅助设备的选择一、选用辅助设备的基本原则

1、满足生产过程的要求2、适应工作环境的要求3、选用设备的容量应在满负荷下运转4、必须满足节能的要求二、选用辅助设备的方法

1、根据工艺过程的要求适当选择设备类型

a、如物料破碎设备—是按原料的初始粒度和破后产品的粒度要求而定粗碎—颚式破碎机—粒度50-100mm中碎—标准圆锥破碎机—粒度25-50mm细碎—短头圆锥破碎机—粒度5-8mm细磨—球磨机—粒度小于1mm5-3-1

b、液固分离设备1）沉降槽—处理固体颗粒较大，液固比差别大，粘小的浆液，

特点：处理量大，连续操作2）离心过滤机—处理颗粒较细，滤渣含水要求低的料。

特点：过滤动力大，效率高，周期长，处理量小。3）真空过滤机—处理容易过滤的物料，对渣含水量要不严。

特点：连续操作，处理量大。4）板框压滤机—以压力为动力的间歇设备，

特点：结构简单，使用范围广。5）管式过滤器—采用微孔材料（金属陶瓷等）或缠绕层滤布。适用于