中南大學(xué)冶金學(xué)院工廠設(shè)計(jì)第4章課件

第四章有色冶金廠設(shè)備的選型與設(shè)計(jì)§1、有色冶金廠設(shè)備的選型與設(shè)計(jì)的任務(wù)

主體設(shè)備—完成主要工藝過程

輔助設(shè)備—生產(chǎn)過程中起輔助性作用1、精心設(shè)計(jì)主體設(shè)備2、正確選擇輔助設(shè)備3、全車間乃至全廠設(shè)備能力的平衡統(tǒng)計(jì)5-1-1§2、冶金主體設(shè)備設(shè)計(jì)

包括以下幾個(gè)內(nèi)容：1、設(shè)備的選型與主要結(jié)構(gòu)的分析研究2、主要尺寸的計(jì)算與臺(tái)數(shù)的確定3、某些結(jié)構(gòu)的改進(jìn)4、相關(guān)設(shè)備的配備5、主要結(jié)構(gòu)材料的選擇與消耗量的估計(jì)一、主體設(shè)備的選型與結(jié)構(gòu)的改進(jìn)

1、深入了解冶金過程的主要目的，即發(fā)生的主化學(xué)反應(yīng)是什么，有什么特點(diǎn)如硫化物精礦的焙燒過程MS(s)+O2(g)==MO(g)+SO2(g)為氣固多相反應(yīng)5-2-1(a)(b)(c)(d)矩形直筒形帶加料前室擴(kuò)大形5-2-2(一)、按單位面積生產(chǎn)率計(jì)算F=A/aF--設(shè)備主要反應(yīng)帶的有效面積(m2)A--冶金過程一天處理的物料量(t)a--單位面積生產(chǎn)率（t/m2d）應(yīng)注意：A、公式中所指的面積是設(shè)備的那部分面積反射爐熔池橫截面積沸騰爐5-2-4風(fēng)口風(fēng)口鼓風(fēng)爐閃速爐

B、單位面積生產(chǎn)率a的選擇要恰當(dāng)F=A/a5-2-5例：年產(chǎn)50000噸金屬鋅沸騰焙燒爐12H3H2H1H膛H層3456789D膛D床1-排煙口;2-爐膛;3-溢流口;4-本床5-氣體分布板;6-風(fēng)箱（大斗）;7-前室風(fēng)箱（小斗）8-前室;9-加料管5-2-61、爐型選擇

床形

柱形

椎形爐型

斷面

圓形

矩形

爐膛

直筒形

擴(kuò)大形3、加料前室面積及沸騰爐床直徑的確定前室有矩形和扇形兩種.一般為1.5-2米2,這里取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、沸騰層高度H層可用公式計(jì)算,也可根據(jù)同類設(shè)備取經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù),一般為0.9-1.3米,這里取1.2米.5-2-85、爐膛面積和直徑

F膛=aV煙(1+βt膛)F床/86400W膛(m2)a—沸騰爐單位面積生產(chǎn)率,噸/米2天V煙—單位爐料煙氣產(chǎn)出量,標(biāo)米3/每噸鋅精礦。由物料平衡計(jì)算：2027.52t膛—爐膛溫度,9500C.F床—爐床面積,米2,63米2.W膛--KW帶.W帶--顆粒帶出速度,一般為1.35米/秒,和精礦粒度有關(guān)，K取0.3-0.55,這里取小值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、爐腹角根據(jù)物料流動(dòng)性、安息角確定，這里Q取200

7、爐膛高度1)、未擴(kuò)大直筒部分H1，根據(jù)操作和安裝方便而定，一般取2.6米.2)、擴(kuò)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)、爐膛高度H膛H膛=aV煙(1+βt膛)F床τ/86400F膛τ—煙氣在爐內(nèi)必須停留的時(shí)間，秒，取20秒H膛=[5.5×2027.52(1+950/273)×63×20]/(86400×89.94)=8.1米5-2-103、浸出槽具體尺寸的確定一般采用椎底圓柱型,其椎底角度一般為1200,高徑比H/D與攪拌方式有關(guān),機(jī)械攪拌為1.0-1.3,空氣攪拌為2-5,Dh2h1H1200椎體高度h1=(D/2)tg300=D/2×1/31/2=0.29Dh2=H-h1=H-0.29D5-2-12

槽子柱形部分體積=π(D/2)2×

(H-0.29D)槽子椎形部分體積=π/3(D/2)2×0.29D槽子總體積=π(D/2)2×

(H-0.29D)+π/3(D/2)2×0.29D4、浸出槽壁厚的確定：對(duì)承受一定的壓力的浸出槽S=PD/（2[б]ф-P）+CS—壁厚，(mm)P—設(shè)計(jì)壓力,Kg/cm2,D—內(nèi)徑,mm[б]—材料在工作溫度時(shí)的許用壓力，Kg/cm2,ф—焊縫系數(shù)C—壁厚附加量5-2-13(三)、按設(shè)備的負(fù)荷強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算

熔鹽電解槽的結(jié)構(gòu)計(jì)算大型預(yù)焙陽(yáng)極鋁電解槽，I=16萬(wàn)安培，陽(yáng)極電流密度d陽(yáng)=0.72A/cm2所需陽(yáng)極總面積:S陽(yáng)=I/d陽(yáng)=160000/0.72=222222(cm2)

陽(yáng)極尺寸

需陽(yáng)極塊數(shù):222222/(140×66)=242-14槽膛寬度=1400×2+250+525×2=4100mm槽膛長(zhǎng)度=660×12+40×11+600×2=9560mm電解質(zhì)陰極鋁三、冶金主體設(shè)備的構(gòu)筑材料及計(jì)算

1、適當(dāng)選擇材料2、材料量估計(jì)

冶金爐筑爐材料一般有：鋼材、耐火材料、保溫材料、防腐材料5-2-16§3、冶金輔助設(shè)備的選擇一、選用輔助設(shè)備的基本原則

1、滿足生產(chǎn)過程的要求2、適應(yīng)工作環(huán)境的要求3、選用設(shè)備的容量應(yīng)在滿負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)4、必須滿足節(jié)能的要求二、選用輔助設(shè)備的方法

1、根據(jù)工藝過程的要求適當(dāng)選擇設(shè)備類型

a、如物料破碎設(shè)備—是按原料的初始粒度和破后產(chǎn)品的粒度要求而定粗碎—顎式破碎機(jī)—粒度50-100mm中碎—標(biāo)準(zhǔn)圓錐破碎機(jī)—粒度25-50mm細(xì)碎—短頭圓錐破碎機(jī)—粒度5-8mm細(xì)磨—球磨機(jī)—粒度小于1mm5-3-1

b、液固分離設(shè)備1）沉降槽—處理固體顆粒較大，液固比差別大，粘小的漿液，

特點(diǎn)：處理量大，連續(xù)操作2）離心過濾機(jī)—處理顆粒較細(xì)，濾渣含水要求低的料。

特點(diǎn)：過濾動(dòng)力大，效率高，周期長(zhǎng)，處理量小。3）真空過濾機(jī)—處理容易過濾的物料，對(duì)渣含水量要不嚴(yán)。

特點(diǎn)：連續(xù)操作，處理量大。4）板框壓濾機(jī)—以壓力為動(dòng)力的間歇設(shè)備，

特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用范圍廣。5）管式過濾器—采用微孔材料（金屬陶瓷等）或纏繞層濾布。適用于