鼓風爐煉鋅的冶金計算

課程設(shè)計報告鼓風爐熔煉年產(chǎn)20萬噸粗鋅的冶金計算學院名稱： 材料學院專業(yè)班級： 冶金1301學生： 丁葉凱指導教師： 云建2017年1月10日

鼓風爐熔煉年產(chǎn)20萬噸粗鋅的冶金計算

摘要：本文通過研究鼓風爐煉鋅的工藝流程，以100kg為基準計算，得出精礦

物相組成、溶劑及燃碳量、燒結(jié)塊物相組成、燒結(jié)鼓風量及煙氣量，從而得出鼓

風爐熔煉物料平衡表，計算出鼓風爐熔煉年產(chǎn)20萬噸粗鋅所需的物料情況。

關(guān)鍵詞：鼓風爐煉鋅精礦物相組成燒結(jié)塊物相組成鼓風爐熔煉物料平衡

引言鼓風爐煉鋅是英國于1950年開展的方法,稱為法。此法與罐式蒸餾法間接加熱的方式不同，它是將熱交換和氧化鋅復原過程在同一容器進展。鼓風爐既能處理鋅、鉛混合硫化礦或鋅鉛氧化礦，也能處理鉛鋅煙塵等。硫化鋅鉛精礦經(jīng)燒結(jié)焙燒成燒結(jié)礦,配以焦炭,參加鼓風爐，鼓入預(yù)熱空氣，使炭燃燒，在高溫和強復原性氣氛中進展復原熔煉。復原所得鋅蒸氣從爐頂排出，經(jīng)鉛雨冷凝得粗鋅，同時從爐底排出復原熔煉所產(chǎn)的粗鉛。一般所說的標準爐，爐身斷面為17.2mJ風口區(qū)斷面為11.2m?,配有一套5.5鉛雨冷凝器。鼓風爐的處理能力以燃燒焦炭量表示,經(jīng)強化操作,爐的日燃焦炭量已超過200噸。燃燒一噸焦炭可產(chǎn)鋅1?1.2噸以上。鋅的回收率為90?94%,鉛的回收率為93?96%。中國冶煉廠采取鼓風爐法【1】。目錄第一章鼓風爐煉鋅工藝流程………………5TOC\o"1-5"\h\z工藝流程概述 51.2工藝流程圖 5第二章原始資料……………52.1精礦 62.2焦炭 62.3石灰石 6第三章精礦物相組成計算…………………8\o"CurrentDocument"3.1鉛的形態(tài) 8\o"CurrentDocument"3.2鋅的形態(tài) 8\o"CurrentDocument"3.3鎘的形態(tài) 8\o"CurrentDocument"3.4銅的形態(tài) 8\o"CurrentDocument"3.5神的形態(tài) 8\o"CurrentDocument"3.6鐵的形態(tài) 8\o"CurrentDocument"3.7鈣的形態(tài) 9\o"CurrentDocument"3.8鎂的形態(tài) 9第四章溶劑及燃碳量計算…………………104.1溶劑量計算 104.2爐渣重量 104.3燃碳量計算 10第五章燒結(jié)物料……………13\o"CurrentDocument"5.1石灰石量 13\o"CurrentDocument"5.2燒結(jié)煙塵 13\o"CurrentDocument"5.3浮渣 13\o"CurrentDocument"5.4藍粉 13\o"CurrentDocument"5.5燒結(jié)返粉 13第六章燒結(jié)塊物料組成……………………14\o"CurrentDocument"6.1燒結(jié)塊物料組成 14\o"CurrentDocument"硫 14\o"CurrentDocument"鉛 15\o"CurrentDocument"硅 15\o"CurrentDocument"鋅 15\o"CurrentDocument"鐵 16\o"CurrentDocument"神 166.8銅 16第七章燒結(jié)鼓風量及煙氣量計算………187.1點火助燃空氣量 18\o"CurrentDocument"7.2脫硫理論鼓風量及煙氣 18\o"CurrentDocument"7.3燒結(jié)成品煙氣 19第八章熔煉物料計算………21\o"CurrentDocument"8.1含神浮渣 21\o"CurrentDocument"8.2冷凝補充鉛 21\o"CurrentDocument"8.3黃渣 21\o"CurrentDocument"8.4金屬損失 21\o"CurrentDocument"8.5爐渣 21\o"CurrentDocument"8.6粗鋅及粗鉛量 228.7焦炭量 22第九章熔煉空氣量與煙氣量計算………23\o"CurrentDocument"9.1碳燃燒需氧氣量 23\o"CurrentDocument"9.2氧化物復原放出氧量 24\o"CurrentDocument"9.3水復原放出氧量 24\o"CurrentDocument"9.5理論空氣量 24\o"CurrentDocument"9.6理論爐氣量組成 24第十章熔煉物料平衡表……………………26結(jié)論………………27參考文獻…………28

第一章鼓風爐煉鋅工藝流程工藝流程概述將熱交換和氧化鋅復原過程在同一容器進展，鼓風爐既能處理鋅、鉛混合硫化礦或鋅鉛氧化礦，也能處理鉛鋅煙塵等。硫化鋅鉛精礦經(jīng)燒結(jié)焙燒成燒結(jié)礦，配以焦炭，參加鼓風爐，鼓入預(yù)熱空氣，使炭燃燒，在高溫和強復原性氣氛中進展復原熔煉。復原所得鋅蒸氣從爐頂排出，經(jīng)鉛雨冷凝得粗鋅，同時從爐底排出復原熔煉所產(chǎn)的粗鉛。一般所說的標準爐，爐身斷面為17.2m?,風口區(qū)斷面為11.2m?,配有一套5.5m鉛雨冷凝器。鼓風爐的處理能力以燃燒焦炭量表示，經(jīng)強化操作，爐的日燃焦炭量已超過200噸。燃燒一噸焦炭可產(chǎn)鋅1?1.2噸以上。鋅的回收率為90?94%,鉛的回收率為93?96%。主要設(shè)備有煉鋅鼓風爐、熱風爐、和焦炭預(yù)熱爐三局部組成。工藝流程圖

第二章原始資料2.1精礦鼓風爐煉鋅的原料既有鋅精礦和鉛精礦，也有高銀鋅精礦、高鉛鋅精礦、高鋅鉛精礦、鉛鋅混合精礦、揮發(fā)或煙化氧化鋅以及濕法煉鋅廠的中性浸出渣等。各種原料經(jīng)配料后，其中的鉛鋅品味和應(yīng)不小于50％，鉛鋅比值宜大于2.2。設(shè)精礦成分〔％〕如下：表1精礦成分〔％〕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焦炭煉鋅鼓風爐使用的焦炭，除含固定碳要高、強度要好和適宜的粒度外，尚要求低反響性，值宜在1.0?1.1之間，不應(yīng)使用＞1.25的焦炭【2】。表2焦炭工業(yè)分析〔％〕成分固定含量82.000.900.060.803.0013.24表3焦炭灰分組成（％〕成分223組成473.6 11.828.42.3石灰石早期將硬煅石灰直接參加煉鋅鼓風爐，現(xiàn)在仍有這樣操作的工廠。多數(shù)廠已改用石灰石與精礦一起燒結(jié)，也有的廠用生石灰代替石灰石進展燒結(jié)。設(shè)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第三章精礦物相組成計算以100為基準，進展相應(yīng)計算。3.1鉛的形態(tài)設(shè)全部為，其中：16.40X32.06/207.2=2.54kg:16.40+2.54=18.94kg3.2鋅的形態(tài)設(shè)全部為，其中：36.10X32.06/65.38=17.70k：36.10+17.70=53.80k3.3鎘的形態(tài)設(shè)全部為，其中：0.12X32.06/112.4=0.03k，：0.12+0.03=0.15kg。3.4銅的形態(tài)設(shè)全部為，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砷的形態(tài)設(shè)全部為，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硫的形態(tài)余硫為8.86kg,余鐵為9.30kg余硫為8.86kg,余鐵為9.30kg。解得=0.10,=9.45X10-3TOC\o"1-5"\h\z2 78設(shè)與含量分別為，，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的形態(tài)以形態(tài)存在，其中3：0.60X44.01/56.08=0.47k2：0.60+0.47=1.07k33.8的形態(tài)以形態(tài)存在，其中3：0.15X44.01/(23.41+16)=0.16k2：0.15+0.16+0.31k3將以上計算結(jié)果列入表1表5精礦物組成，％組成2232其他合計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合計36.1016.40.10.209.6029.40.164.200.550.600.150.61.53100.000203第四章溶劑及燃碳量計算國的鼓風爐煉鋅溶劑只用石灰石，通常確定爐渣中的/比值，再計算石灰石2參加量。國外近幾年來米用的/值為0.8?1.2,本計算取1.0。設(shè)石灰石參加量2為kg,燃碳量為kg。溶劑量計算配入溶劑后,爐渣主要組成如下：表6爐渣主要組成組成22355.85€16精礦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當/為1.0時,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爐渣重量

爐渣主要造渣成分+++之和通常占無鋅爐渣量的82?88%,本計算取85%。當223爐渣含7%時,爐渣重量為：28.336+0.2978kg17.772+0.1466C+0.568x28.336+0.2978kg0.85(1—0.07)4.3燃碳量計算4.3設(shè)黃渣產(chǎn)出量為燃碳量的1.9%,其中含2.0%,1.0%,15%,50%,6%。設(shè)藍粉量為燃碳量的16%,其中含32%,36%,1.50%。設(shè)浮渣量為燃碳量的16%,其中含32%,40%,1.50%。設(shè)含砷浮渣量為燃碳量的4.0%,其中含1.6%,47%,5.0%。燒結(jié)：鋅為精礦中量的1.5%,鉛為精礦中量的3.0%。熔煉：鋅為燃碳量的1.75%,鉛為燃碳量的1.2%。精礦中/<0.03時,不產(chǎn)出锍,當高于0.03時,超出局部的銅進入锍,此時燒結(jié)塊中的殘锍應(yīng)適當高些。它與諸多因素相關(guān)。熱風溫度是主要影響因素;焦炭的質(zhì)量尤其是焦炭的值是主要影響因素；空氣是否脫濕也影響碳耗率。設(shè)熱風溫度800*，焦炭〈1.1,空氣不脫濕時,=0.76。粗鋅中鋅量=精礦中鋅量-爐渣中鋅量-損失鋅量-黃渣中鋅量=36.10-0.07(28.336+0.2978)-36.10X0.015-0.0175=33.57-0.0383蒸發(fā)鋅量=粗鋅中鋅量+浮渣中鋅量+藍粉中鋅量+含砷浮渣鋅量+熔煉損失鋅量=33.57-0.0383+0.36XO.16+0.40XO.16+0.47XO.O4+0.0175=33.57+0.1196二[0.936X蒸發(fā)鋅量+0.2713(渣量+黃渣量+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第五章燒結(jié)物料石灰石量=8.036+0.1564=8.036+0.1564X35.50=13.59kg燒結(jié)煙塵煙塵產(chǎn)出率為精礦量18?25%,本計算取20%。煙塵成分：60%,3%,10%。煙塵重量：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藍粉藍粉量：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燒結(jié)返粉設(shè)參加返粉；量為k，那么有燒結(jié)原料中硫量+燒結(jié)煙塵中硫量+返粉中硫量二混合料含硫X〔原料量+煙塵量+返粉量〕，即29.66+0.59+0.018=0.065〔123.96+5.90+〕，解得=464.02kg。第六章燒結(jié)塊物料組成燒結(jié)原料組成燒結(jié)原料組成如下表所示：表7燒結(jié)原料組成，k物料其他合計精礦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藍粉2.041.820.090.591.145.68合計40.4120.040.209.640.160.1029.584.917.400.730.316.141.223.73124.57硫6.2.1燒結(jié)塊中硫的物相組成假設(shè)如下：〔1〕燒結(jié)塊中硫以硫化物及硫酸鹽形態(tài)存在，其比例為1：3〔2〕硫化物中硫60％與鋅結(jié)合，其余結(jié)合成。〔3〕硫酸鹽中硫60％與鈣結(jié)合成，其余結(jié)合成。44〔4〕燒結(jié)塊中含硫1.0％，燒結(jié)時燒結(jié)量可按以下公式計算：燒結(jié)量=0.5燒結(jié)原料中硫量+燒結(jié)原料中量2燒結(jié)塊中硫：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鉛燒結(jié)塊中鉛量二原料中鉛量-損失鉛量=20.04-16.04X0.03=19.55kg設(shè)除外，其余均呈氧化物。4鉛含量為19.21-2.07=17.142設(shè)氧化物存在的鉛1/3以?形態(tài)存在，其余呈形態(tài)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。硅設(shè)除與結(jié)合形成?外，其余與結(jié)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鋅燒結(jié)塊中鋅量二原料中鋅量-損失鋅量=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鐵設(shè)除生成及?外，其余均為氧化物，與中鐵量相等。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砷設(shè)原料中的砷93％進入燒結(jié)塊，并以形態(tài)存在【4】。25:0.16X0.93=0.15k:0.15X5X16/(2X74.92)=0.08k:0.15+0.08=0.23k25銻:0.10X0.93=0.09k:0.09X5X16/(2X121.76)=0.03k:0.09+0.03=0.12k

銅:0.20X(1—0.005)=0.199kg:0.199X16/(2X63.54)=0.025kg:0.199+0.025=0.224kg2燒結(jié)塊物相成分組成如下表8所示表8燒結(jié)塊物相組成表組成” 其他合計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合計，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第七章燒結(jié)鼓風量及煙氣量計算燒結(jié)混合料量=精礦+浮渣+藍粉+石灰石+煙塵+返粉=100+5.68+5.68+13.59+5.88+464.02=594.85kg。點火鼓風量及煙氣量煤氣消耗量：594.85X125000/4880000=15.24理論助燃空氣量：15.24X0.988=15.06濕空氣量：15.06/(1-0.0394)=15.68(1)煙氣中量2煤氣中生成：15.24X0.24=3?66生成：15.24X0.008=0.124煤氣帶入：15.24X0.061=0.93合計4.73〔2〕煙氣中量2煤氣中2生成：15.24X0.142=2.16生成：15.24X0.008X2=0.244煤氣帶入：15.24X0.073=1.11空氣帶入：15.68-15.06=0.62合計4.15煙氣中2煤氣帶入：15.24X0.474=7.22空氣帶入：15.06X0.79=11.96合計19.08點火煙氣組成表9點火煙氣組成組成2222合計體積，4.704.1519.080.0227.95脫硫理論鼓風量及煙氣及量23(1)燒結(jié)脫硫量燒結(jié)脫硫量二原料中硫量-燒結(jié)塊中硫量=29.58-1.03=28?52kg(2)量3設(shè)煙氣中與體積比為600：1，那么23:28.52X1/(1+600)=0.047kg,:0.047X3X16/32.06=0.07k體積：0.047X0.7=0.0333〔3〕量2:28.52-0.047=28.473k:28.473X2X16/32.06=28.420k體積：28.473X0.7=19.9312(1)理論耗氧量理論耗氧量=燒結(jié)塊中氧量+中氧量+中氧量-爐料帶入氧量23=15.985-28.420+0.07-1.22=43.26k理論空氣量：43.26/0.3=144.20理論濕空氣量：144.20/(1-0.0394)=150.11(1)2空氣帶入：150.11-144.37=5.74爐料帶入：設(shè)爐料平均含水5%,那么594.8/(1-0.05)X0.05=31.31k,體積為：31.31X22.4/18=38.96 。:6.14X22.4/44.01=3.132理論煙氣組成:19.931 ,：0.033 ,：3.13 ，:44.70,:113.982 3 2 2 2,合計：181.712 。燒結(jié)成品煙氣〔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燒結(jié)煙氣組成如下:表10燒結(jié)煙氣組成組成23222體積，19.550.0327.8632.53255.3855.20第八章熔煉物料計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冷凝補充鉛補充鉛錠：35.50X0.07=2.49k鉛錠含鉛：2.49X0.99=2.47kg黃渣黃渣量：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金屬損失：35.50X0.0175=0.62k，：35.5X0.012=0.43k。爐渣爐渣量：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爐渣組成如下:表11爐渣組成223其他合計k2.710.399.817.607.602.351.260.0220.0366.91238.69%7.001.0025.3819.6419.646.073.260.060.0917.86100.00粗鋅及粗鉛量（1）粗鋅量:33.57-0.0383X35.50=32.21k:32.21X0.012/0.98=0.39:0.16X0.05=0.008k粗鋅量：32.21/0.98=32.87kg〔2〕粗鉛量:精礦中鉛量+補充鉛中鉛量-爐渣中鉛量-黃渣中鉛量-粗鋅中鉛量-損失鉛量=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粗鉛量：17.17/0.98=17.54k焦炭量:17.19/0.98=32.87k第九章熔煉空氣量與煙氣量計算9.1碳燃燒需要氧氣量:35.50X21.8/(21.8+11.5+0.2)=23.10kg:23.10X16/12.01=30.77k:23.10+30.77=53.87k，體積為：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，體積為：44.67X22.4/(12.01+2X16)=22.74230.77+32.48=63.25k氧化物復原放出氧氣量復原鉛量=原料中鉛量-爐渣中鉛量-黃渣中鉛量-揮發(fā)鉛量=19.55+0.23-0.39-0.006-0.08X2X207.2/32.06=18.35k復原鋅量=原料中鋅量-爐渣中鋅量-黃渣中鋅量-粗鉛中鋅量=39.87+0.67-2.7-0.01-0.018=37.82k放出氧量=37.82X16/65.38=9.26k23/28設(shè)全部復原為，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,全部復原2525放出氧量：0.08+0.03=0.11k1.42+9.26+0.019+0.31+0.46+0.11=11.57k水復原放出氧量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設(shè)低熱值煤氣中含2 ，放出氧量16/22.4=/1.4〔3〕水復原放出氧量：0.56+/1.4..煤氣量23.10X22.4/(12.01X0.218)=197.63：197.63-23.10X22.4/12.01-12.19X22.4/12.01-=131.31-2理論空氣量理論空氣量：(131.31-)/0.79=166.22-/0.79：0.3X〔166.22-/0.79〕=49.87-(0.3/0.79)2根據(jù)平衡應(yīng)有以下等式：263.