鼓风炉炼锌的冶金计算

课程设计报告鼓风炉熔炼年产20万吨粗锌的冶金计算学院名称： 材料学院专业班级： 冶金1301学生： 丁叶凯指导教师： 云建2017年1月10日

鼓风炉熔炼年产20万吨粗锌的冶金计算

摘要：本文通过研究鼓风炉炼锌的工艺流程，以100kg为基准计算，得出精矿

物相组成、溶剂及燃碳量、烧结块物相组成、烧结鼓风量及烟气量，从而得出鼓

风炉熔炼物料平衡表，计算出鼓风炉熔炼年产20万吨粗锌所需的物料情况。

关键词：鼓风炉炼锌精矿物相组成烧结块物相组成鼓风炉熔炼物料平衡

引言鼓风炉炼锌是英国于1950年开展的方法,称为法。此法与罐式蒸馏法间接加热的方式不同，它是将热交换和氧化锌复原过程在同一容器进展。鼓风炉既能处理锌、铅混合硫化矿或锌铅氧化矿，也能处理铅锌烟尘等。硫化锌铅精矿经烧结焙烧成烧结矿,配以焦炭,参加鼓风炉，鼓入预热空气，使炭燃烧，在高温和强复原性气氛中进展复原熔炼。复原所得锌蒸气从炉顶排出，经铅雨冷凝得粗锌，同时从炉底排出复原熔炼所产的粗铅。一般所说的标准炉，炉身断面为17.2mJ风口区断面为11.2m?,配有一套5.5铅雨冷凝器。鼓风炉的处理能力以燃烧焦炭量表示,经强化操作,炉的日燃焦炭量已超过200吨。燃烧一吨焦炭可产锌1〜1.2吨以上。锌的回收率为90〜94%,铅的回收率为93〜96%。中国冶炼厂采取鼓风炉法【1】。目录第一章鼓风炉炼锌工艺流程………………5TOC\o"1-5"\h\z工艺流程概述 51.2工艺流程图 5第二章原始资料……………52.1精矿 62.2焦炭 62.3石灰石 6第三章精矿物相组成计算…………………8\o"CurrentDocument"3.1铅的形态 8\o"CurrentDocument"3.2锌的形态 8\o"CurrentDocument"3.3镉的形态 8\o"CurrentDocument"3.4铜的形态 8\o"CurrentDocument"3.5神的形态 8\o"CurrentDocument"3.6铁的形态 8\o"CurrentDocument"3.7钙的形态 9\o"CurrentDocument"3.8镁的形态 9第四章溶剂及燃碳量计算…………………104.1溶剂量计算 104.2炉渣重量 104.3燃碳量计算 10第五章烧结物料……………13\o"CurrentDocument"5.1石灰石量 13\o"CurrentDocument"5.2烧结烟尘 13\o"CurrentDocument"5.3浮渣 13\o"CurrentDocument"5.4蓝粉 13\o"CurrentDocument"5.5烧结返粉 13第六章烧结块物料组成……………………14\o"CurrentDocument"6.1烧结块物料组成 14\o"CurrentDocument"硫 14\o"CurrentDocument"铅 15\o"CurrentDocument"硅 15\o"CurrentDocument"锌 15\o"CurrentDocument"铁 16\o"CurrentDocument"神 166.8铜 16第七章烧结鼓风量及烟气量计算………187.1点火助燃空气量 18\o"CurrentDocument"7.2脱硫理论鼓风量及烟气 18\o"CurrentDocument"7.3烧结成品烟气 19第八章熔炼物料计算………21\o"CurrentDocument"8.1含神浮渣 21\o"CurrentDocument"8.2冷凝补充铅 21\o"CurrentDocument"8.3黄渣 21\o"CurrentDocument"8.4金属损失 21\o"CurrentDocument"8.5炉渣 21\o"CurrentDocument"8.6粗锌及粗铅量 228.7焦炭量 22第九章熔炼空气量与烟气量计算………23\o"CurrentDocument"9.1碳燃烧需氧气量 23\o"CurrentDocument"9.2氧化物复原放出氧量 24\o"CurrentDocument"9.3水复原放出氧量 24\o"CurrentDocument"9.5理论空气量 24\o"CurrentDocument"9.6理论炉气量组成 24第十章熔炼物料平衡表……………………26结论………………27参考文献…………28

第一章鼓风炉炼锌工艺流程工艺流程概述将热交换和氧化锌复原过程在同一容器进展，鼓风炉既能处理锌、铅混合硫化矿或锌铅氧化矿，也能处理铅锌烟尘等。硫化锌铅精矿经烧结焙烧成烧结矿，配以焦炭，参加鼓风炉，鼓入预热空气，使炭燃烧，在高温和强复原性气氛中进展复原熔炼。复原所得锌蒸气从炉顶排出，经铅雨冷凝得粗锌，同时从炉底排出复原熔炼所产的粗铅。一般所说的标准炉，炉身断面为17.2m?,风口区断面为11.2m?,配有一套5.5m铅雨冷凝器。鼓风炉的处理能力以燃烧焦炭量表示，经强化操作，炉的日燃焦炭量已超过200吨。燃烧一吨焦炭可产锌1〜1.2吨以上。锌的回收率为90〜94%,铅的回收率为93〜96%。主要设备有炼锌鼓风炉、热风炉、和焦炭预热炉三局部组成。工艺流程图

第二章原始资料2.1精矿鼓风炉炼锌的原料既有锌精矿和铅精矿，也有高银锌精矿、高铅锌精矿、高锌铅精矿、铅锌混合精矿、挥发或烟化氧化锌以及湿法炼锌厂的中性浸出渣等。各种原料经配料后，其中的铅锌品味和应不小于50％，铅锌比值宜大于2.2。设精矿成分〔％〕如下：表1精矿成分〔％〕成分含量36.1016.4029.409.6024.200.600.15 23—0.55成分，/，/含量0.200.120.160.100.0050.0040.333052.2焦炭炼锌鼓风炉使用的焦炭，除含固定碳要高、强度要好和适宜的粒度外，尚要求低反响性，值宜在1.0〜1.1之间，不应使用＞1.25的焦炭【2】。表2焦炭工业分析〔％〕成分固定含量82.000.900.060.803.0013.24表3焦炭灰分组成（％〕成分223组成473.6 11.828.42.3石灰石早期将硬煅石灰直接参加炼锌鼓风炉，现在仍有这样操作的工厂。多数厂已改用石灰石与精矿一起烧结，也有的厂用生石灰代替石灰石进展烧结。设石灰石成分（％）如下：表4石灰石成分（％）成分223含量50.05.20.31.31.2第三章精矿物相组成计算以100为基准，进展相应计算。3.1铅的形态设全部为，其中：16.40X32.06/207.2=2.54kg:16.40+2.54=18.94kg3.2锌的形态设全部为，其中：36.10X32.06/65.38=17.70k：36.10+17.70=53.80k3.3镉的形态设全部为，其中：0.12X32.06/112.4=0.03k，：0.12+0.03=0.15kg。3.4铜的形态设全部为，其中:0.20X2X32.06/63.54=0.20kg2：0.20X55.85/63.54=0.18k：0.20+0.20+0.18=0.58k23.5砷的形态设全部为，其中：0.16X32.06/74.92=0.07kg：0.16X55.85/74.92=0.12k：0.16+0.07+0.12=0.35k3.6硫的形态余硫为8.86kg,余铁为9.30kg余硫为8.86kg,余铁为9.30kg。解得=0.10,=9.45X10-3TOC\o"1-5"\h\z2 78设与含量分别为，，那么有2 78{2X32.06+8X32.06=8.8655.85+7X55.85 =9.30中，：2X32.06=6.52kg2：55.85=5.59k：6.52+5.95=12.47k2中，：8X32.06=2.34kg78：9.30-5.59=3.71k：2.34+3.71=6.0k783.7的形态以形态存在，其中3：0.60X44.01/56.08=0.47k2：0.60+0.47=1.07k33.8的形态以形态存在，其中3：0.15X44.01/(23.41+16)=0.16k2：0.15+0.16+0.31k3将以上计算结果列入表1表5精矿物组成，％组成2232其他合计36.1017.753.80016.42.5418.9400.10.030.15220.200.180.200.580.120.070.160.3525.596.5212.47783.712.346.0524.204.20230.550.5530.600.41.07730.150.10.316其他1.531.53合计36.1016.40.10.209.6029.40.164.200.550.600.150.61.53100.000203第四章溶剂及燃碳量计算国的鼓风炉炼锌溶剂只用石灰石，通常确定炉渣中的/比值，再计算石灰石2参加量。国外近几年来米用的/值为0.8〜1.2,本计算取1.0。设石灰石参加量2为kg,燃碳量为kg。溶剂量计算配入溶剂后,炉渣主要组成如下：表6炉渣主要组成组成22355.85€16精矿9.60X C0.604.200.5555.85焦炭灰0.13240.118X0.1324c0.036X0.13240.47X0.1324c0.284X>\0.820.13240.820.1324分CC0.820.82石灰石0.0030.500.0520.013当/为1.0时,有20.13240.60+0.036X C0.820.1324+0.50=4.20+0.47-0X2-C+0.052解得=8.036+0.1564k炉渣重量

炉渣主要造渣成分+++之和通常占无锌炉渣量的82〜88%,本计算取85%。当223炉渣含7%时,炉渣重量为：28.336+0.2978kg17.772+0.1466C+0.568x28.336+0.2978kg0.85(1—0.07)4.3燃碳量计算4.3设黄渣产出量为燃碳量的1.9%,其中含2.0%,1.0%,15%,50%,6%。设蓝粉量为燃碳量的16%,其中含32%,36%,1.50%。设浮渣量为燃碳量的16%,其中含32%,40%,1.50%。设含砷浮渣量为燃碳量的4.0%,其中含1.6%,47%,5.0%。烧结：锌为精矿中量的1.5%,铅为精矿中量的3.0%。熔炼：锌为燃碳量的1.75%,铅为燃碳量的1.2%。精矿中/<0.03时,不产出锍,当高于0.03时,超出局部的铜进入锍,此时烧结块中的残锍应适当高些。它与诸多因素相关。热风温度是主要影响因素;焦炭的质量尤其是焦炭的值是主要影响因素；空气是否脱湿也影响碳耗率。设热风温度800*，焦炭〈1.1,空气不脱湿时,=0.76。粗锌中锌量=精矿中锌量-炉渣中锌量-损失锌量-黄渣中锌量=36.10-0.07(28.336+0.2978)-36.10X0.015-0.0175=33.57-0.0383蒸发锌量=粗锌中锌量+浮渣中锌量+蓝粉中锌量+含砷浮渣锌量+熔炼损失锌量=33.57-0.0383+0.36XO.16+0.40XO.16+0.47XO.O4+0.0175=33.57+0.1196二[0.936X蒸发锌量+0.2713(渣量+黄渣量+锍量)]=0.76[0.936(33.57+0.1196)+0.2713(28.336+0.2978+0.019)]=30.038+0.1539解得=35.50kg第五章烧结物料石灰石量=8.036+0.1564=8.036+0.1564X35.50=13.59kg烧结烟尘烟尘产出率为精矿量18〜25%,本计算取20%。烟尘成分：60%,3%,10%。烟尘重量：29.40X0.2=5.88k:5.88X0.60=3.53k：5.88X0.03=0.18k：5.88X0.10=0.59k浮渣浮渣量：0.16X35.50k=5.68k：5.68X0.32=1.82k：5.68X0.32=1.82k：5.68X0.015=0.09k：2.27X16/65.38+(1.82-0.09X207.20/32.06)X16/207.2=0.63k蓝粉蓝粉量：0.16X35.50=5.68k：5.68X0.36=2.04k：5.68X0.32=1.82k：5.68X0.015=0.09k：2.04X16/65.38+(1.82-0.09X207.20/32.06)X16/207.2=0.59k烧结返粉设参加返粉；量为k，那么有烧结原料中硫量+烧结烟尘中硫量+返粉中硫量二混合料含硫X〔原料量+烟尘量+返粉量〕，即29.66+0.59+0.018=0.065〔123.96+5.90+〕，解得=464.02kg。第六章烧结块物料组成烧结原料组成烧结原料组成如下表所示：表7烧结原料组成，k物料其他合计精矿36.1016.400.209.600.160.1029.404.200.600.550.150.631.55100石灰石0.040.716.800.180.165.510.1913.59浮渣2.271.820.090.630.875.68蓝粉2.041.820.090.591.145.68合计40.4120.040.209.640.160.1029.584.917.400.730.316.141.223.73124.57硫6.2.1烧结块中硫的物相组成假设如下：〔1〕烧结块中硫以硫化物及硫酸盐形态存在，其比例为1：3〔2〕硫化物中硫60％与锌结合，其余结合成。〔3〕硫酸盐中硫60％与钙结合成，其余结合成。44〔4〕烧结块中含硫1.0％，烧结时烧结量可按以下公式计算：烧结量=0.5烧结原料中硫量+烧结原料中量2烧结块中硫：0.01[123.96-(29.66/2+6.03)]=1・03kg【3】（1）:1.03X0.25X0.60=0.15k:0.15X65.38/32.06=0.17k：0.15+0.31=0.46k〔2〕：1.03X0.25X0.40=0.10k：0.10X55.85/32.06=0.1k:0.10+0.17=0.27kg〔3〕4:1.03X0.75X0.60=0.46k:0.46X(40.08+16)/32.06=0.80k:0.46X3X16/32.06=0.69k4:0.46+0.80+0.69=1.95k〔4〕4:1.03-(0.15+0.10+0.46)=0.32k:0.32X207.20/32.06=2.07k:0.32X4X16/32.06k4:0.32+2.07+0.64=3.03k铅烧结块中铅量二原料中铅量-损失铅量=20.04-16.04X0.03=19.55kg设除外，其余均呈氧化物。4铅含量为19.21-2.07=17.142设氧化物存在的铅1/3以・形态存在，其余呈形态存在。2:17.48/3=5.83k:5.83X16/207.20=0.45k:5.83X(28.06+16X2)/207.20=1.69k2・：5.83+0.45+1.69=7.97kg2:17.48-5.83=11.65k:11.65X16/207.20=0.90k:11.65+0.90=12.55k。硅设除与结合形成•外，其余与结合成•。222:4.91-1.69=3.33k:3.22X55.85/(28.06+32)=2.99kg:3.22X16/(28.16+32)=0.86kk・：3.22+2.99+0.86=7.07k2锌烧结块中锌量二原料中锌量-损失锌量=40.41-36.10X0.015=39.87kg:39.87-0.31=39.87k:39.56X16/65.38=9.68k:39.56+9.68=49.24k铁设除生成及•外，其余均为氧化物，与中铁量相等。2 23 3423:0.5〔9.64-0.17-2.99〕=3.24k:3.24X3X16/(2X55.85)=1.39k:3.24+1.39=4.63k2334:3.24k:3.24X4X16/(3X55.85)=1.24k:3.24+1.24=4.48k23砷设原料中的砷93％进入烧结块，并以形态存在【4】。25:0.16X0.93=0.15k:0.15X5X16/(2X74.92)=0.08k:0.15+0.08=0.23k25锑:0.10X0.93=0.09k:0.09X5X16/(2X121.76)=0.03k:0.09+0.03=0.12k

铜:0.20X(1—0.005)=0.199kg:0.199X16/(2X63.54)=0.025kg:0.199+0.025=0.224kg2烧结块物相成分组成如下表8所示表8烧结块物相组成表组成” 其他合计11.650.9012.5542.070.320.643.03•25.831.690.457.9739.569.6849.240.310.150.4620.1990.0250.2240.171.100.27•22.993.220.867.073.241.394.63233.241.244.48340.10.080.232350.00.030.1225940.460.800.691.956.606.600.730.73230.310.31其他3.733.73合计，k19.5539.870.1999.640.10.01.034.917.400.730.3115.9853.73103.59459含量，％18.8838.490.1929.310.10.01.004.747.140.700.3015.433.31100.0059第七章烧结鼓风量及烟气量计算烧结混合料量=精矿+浮渣+蓝粉+石灰石+烟尘+返粉=100+5.68+5.68+13.59+5.88+464.02=594.85kg。点火鼓风量及烟气量煤气消耗量：594.85X125000/4880000=15.24理论助燃空气量：15.24X0.988=15.06湿空气量：15.06/(1-0.0394)=15.68(1)烟气中量2煤气中生成：15.24X0.24=3・66生成：15.24X0.008=0.124煤气带入：15.24X0.061=0.93合计4.73〔2〕烟气中量2煤气中2生成：15.24X0.142=2.16生成：15.24X0.008X2=0.244煤气带入：15.24X0.073=1.11空气带入：15.68-15.06=0.62合计4.15烟气中2煤气带入：15.24X0.474=7.22空气带入：15.06X0.79=11.96合计19.08点火烟气组成表9点火烟气组成组成2222合计体积，4.704.1519.080.0227.95脱硫理论鼓风量及烟气及量23(1)烧结脱硫量烧结脱硫量二原料中硫量-烧结块中硫量=29.58-1.03=28・52kg(2)量3设烟气中与体积比为600：1，那么23:28.52X1/(1+600)=0.047kg,:0.047X3X16/32.06=0.07k体积：0.047X0.7=0.0333〔3〕量2:28.52-0.047=28.473k:28.473X2X16/32.06=28.420k体积：28.473X0.7=19.9312(1)理论耗氧量理论耗氧量=烧结块中氧量+中氧量+中氧量-炉料带入氧量23=15.985-28.420+0.07-1.22=43.26k理论空气量：43.26/0.3=144.20理论湿空气量：144.20/(1-0.0394)=150.11(1)2空气带入：150.11-144.37=5.74炉料带入：设炉料平均含水5%,那么594.8/(1-0.05)X0.05=31.31k,体积为：31.31X22.4/18=38.96 。:6.14X22.4/44.01=3.132理论烟气组成:19.931 ,：0.033 ,：3.13 ，:44.70,:113.982 3 2 2 2,合计：181.712 。烧结成品烟气〔0.98X19.931+0.02〕/0.062=315.36kg315.36-[(181.712-44.70)+(27.98-4.15)]+0.02(19.931+0.033)=154.92:19.931X0.98+0.02=19.552:0.033X0.98=0.0323:4.73+3.13=7.862:154.92X0.21=32.53:19.08+13.918+154.92X0.79=255.382:44.70+4.15+154.92X0.0394/(1-0.0394)=55.202烧结烟气组成如下:表10烧结烟气组成组成23222体积，19.550.0327.8632.53255.3855.20第八章熔炼物料计算含砷浮渣含神浮渣量：0.04X35.50=1.42kg:1.42X0.47=0.67k:1.42X0.16=0.23k：1.42X0.05=0.07k冷凝补充铅补充铅锭：35.50X0.07=2.49k铅锭含铅：2.49X0.99=2.47kg黄渣黄渣量：35.50X0.019=0.67k：0.67X0.02=0.01k：0.67X0.01=0.006k：0.67X0.15=0.10k：0.67X0.50=0.34k：0.67X0.06=0.04k金属损失：35.50X0.0175=0.62k，：35.5X0.012=0.43k。炉渣炉渣量：28.336+0.2978X35.50=38.69k：38.69X0.07=2.71k：38.69X0.01=0.39k：9.6+〔0.118X0.1324/0.82X35.50+0.003X13.59〕X55.85-0.34=9.81kg:0.60+0.036X0.1324/0.82X35.50+0.50X13.59=7.60kg:4.20+0.47X0.1324/0.82X35.50+0.052X13.59=7.60kg2:0.55+0.284X0.1324/0.82X35.50+0.013X13.59=2.35k23:0.885X〔1.03+0.09X35.50/0.82〕=1.26k:0.20X0.11=0.022k:0.16X0.85-0.10=0.036k炉渣组成如下:表11炉渣组成223其他合计k2.710.399.817.607.602.351.260.0220.0366.91238.69%7.001.0025.3819.6419.646.073.260.060.0917.86100.00粗锌及粗铅量（1）粗锌量:33.57-0.0383X35.50=32.21k:32.21X0.012/0.98=0.39:0.16X0.05=0.008k粗锌量：32.21/0.98=32.87kg〔2〕粗铅量:精矿中铅量+补充铅中铅量-炉渣中铅量-黄渣中铅量-粗锌中铅量-损失铅量=16.40+2.49-0.39-0.006-0.39-0.03X16.40-0.012X35.50=17.19kg:17.19/0.98X0.001=0.017k,:0.16-0.10-0.036-0.008=0.016k粗铅量：17.17/0.98=17.54k焦炭量:17.19/0.98=32.87k第九章熔炼空气量与烟气量计算9.1碳燃烧需要氧气量:35.50X21.8/(21.8+11.5+0.2)=23.10kg:23.10X16/12.01=30.77k:23.10+30.77=53.87k，体积为：53.87X22.4/(12.01+16)=43.08 。2:35.50X11.5/(21.8+11.5+0.2)=12.19k:12.19X2X16/12.01=30.77k:12.19+32.48=44.67kg，体积为：44.67X22.4/(12.01+2X16)=22.74230.77+32.48=63.25k氧化物复原放出氧气量复原铅量=原料中铅量-炉渣中铅量-黄渣中铅量-挥发铅量=19.55+0.23-0.39-0.006-0.08X2X207.2/32.06=18.35k复原锌量=原料中锌量-炉渣中锌量-黄渣中锌量-粗铅中锌量=39.87+0.67-2.7-0.01-0.018=37.82k放出氧量=37.82X16/65.38=9.26k23/28设全部复原为，放出氧量0.019kg234放出氧量：3.24X16/(3X55.85)=0.31k23放出氧量：3.24X16/(2X55.85)=0.46k,全部复原2525放出氧量：0.08+0.03=0.11k1.42+9.26+0.019+0.31+0.46+0.11=11.57k水复原放出氧量2+2=+4 2 42:35.5-23.10-12.19=0.21k，放出氧量：0.56kg:0.27kg,0.27X22.4/12.01=0.37 。4〔2〕+2=+222设低热值煤气中含2 ，放出氧量16/22.4=/1.4〔3〕水复原放出氧量：0.56+/1.4..煤气量23.10X22.4/(12.01X0.218)=197.63：197.63-23.10X22.4/12.01-12.19X22.4/12.01-=131.31-2理论空气量理论空气量：(131.31-)/0.79=166.22-/0.79：0.3X〔166.22-/0.79〕=49.87-(0.3/0.79)2根据平衡应有以下等式：263.