锌精矿焙烧设计任务书

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)
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。
（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。
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。
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。
2ZnS+3O2==2ZnO+2SO2………………………………………..(1)
Zns+2O2==ZnSO4……………………………………………………(2)
ZnO+SO2+1/2O2==ZnSO4……………………………………….(3)
3ZnSO4+ZnS==4ZnO+4SO2…………………………………….(4)
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
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。
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
Zn
Cd
Pb
Cu
Fe
S
CaO
MgO
SiO2
B2
51
0.28
1.8
0.3
8.2
31
1.4
0.5
3.6
2.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
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。
（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
(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。
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.
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%。
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/h
5.根据炉床压力及炉床风量逐步增风增料至正常
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
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：
-0.12~
+0.1
-0.1~
+0.08
-0.08
含量/%
0.5
1.5
5.0
2.0
6.0
2.0
83.0
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
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中锌品位，锌品位低时，加料量相对较大，高时则较小，所对加料量的调整除根据炉况外，还应根据精矿中锌的品位进行。应将焙砂和烟尘残硫作为加料量调整的重要参考。在鼓风量与加料量匹配且温度正常时，如果残硫高于控制上限，则应考虑减少加料量以使精矿在炉内有足够的停留时间充分氧化。