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

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S S量

10.焙砂含S S量

11.烟尘含S so42-量

12.焙砂含S so42-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1978

2.有色冶金工厂设计基础陈枫1989

3.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

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

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