锌精矿焙烧

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（%）成分ZnCdPbCuFeSCaOMgOSiO2B2510.281.80.38.2311.40.53.62.锌精矿的粒级及物理性质粒度1mm-0.35~+0.24-0.24~+0.17-0.17~+0.14-0.14~+0.12-0.12~+0.1-0.1~+0.08-0.08含量/%0.51.55.02.06.02.083.0注：堆积密度1.7t/m3水分8%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Sso42-量12.焙砂含Sso42-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（4）焙砂产出率及其化学成分和五项组成计算（5）焙烧需要的空气量及产出烟尘量与组成计算（6）沸腾炉焙烧物料平衡计算（7）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。由于粒子可以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。2011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含SO2烟气焙砂含锌渣烟尘含SO2烟气液体锌氧化锌粉硫酸纯锌（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%。焙烧收尘净化还原蒸馏冷凝制酸厂烟化处理精炼1.2硫化锌焙烧工艺流程图硫化锌精矿二氧化碳烟尘焙砂二氧化碳收尘锅炉焙尘二氧化碳烟气（送硫酸分厂）细焙矿（送浸出工序）行车配矿皮带输送干燥筛分、破碎抛料机50m2沸腾炉焙烧刮板输送球磨机余热锅炉高效圆筒冷却机旋风收尘器60m2电收尘器二．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，也可以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，当气体通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通过炉内矿层，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。在生产实践可以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，可以用其他沸腾炉生产的热焙砂铺炉，可以缩短升温时间，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，并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，但又需要加快升温速度的情况下，可以在底部温度上升至700~750oC时，加适量600~800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通过调整加料量、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，应通过冶金计算来确定。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，但并不能改善炉况，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，可以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