鼓风炉炼锌的冶金计算.doc

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1、鼓风炉熔炼年产20万吨粗锌的冶金计算摘要 ：本文通过研究鼓风炉炼锌的工艺流程，以100为基准计算，得出精矿物相组成、溶剂与燃碳量、烧结块物相组成、烧结鼓风量与烟气量，从而得出鼓风炉熔炼物料平衡表，计算出鼓风炉熔炼年产20万吨粗锌所需的物料情况。关键词：鼓风炉炼锌 精矿物相组成 烧结块物相组成 鼓风炉熔炼物料平衡引言鼓风炉炼锌是英国于1950年开展的方法,称为法。此法与罐式蒸馏法间接加热的方式不同，它是将热交换和氧化锌复原过程在同一容器进展。鼓风炉既能处理锌、铅混合硫化矿或锌铅氧化矿，也能处理铅锌烟尘等。硫化锌铅精矿经烧结焙烧成烧结矿,配以焦炭,参加鼓风炉，鼓入预热空气，使炭燃烧，在高温和强复原

2、性气氛中进展复原熔炼。复原所得锌蒸气从炉顶排出，经铅雨冷凝得粗锌，同时从炉底排出复原熔炼所产的粗铅。一般所说的标准炉，炉身断面为,风口区断面为，配有一套铅雨冷凝器。鼓风炉的处理能力以燃烧焦炭量表示,经强化操作,炉的日燃焦炭量已超过200吨。燃烧一吨焦炭可产锌吨以上。锌的回收率为9094，铅的回收率为9396。中国冶炼厂采取鼓风炉法【1】。目录第一章鼓风炉炼锌工艺流程51.1工艺流程概述51.2工艺流程图5第二章原始资料52.1精矿62.2焦炭62.3石灰石6第三章精矿物相组成计算83.1铅的形态83.2锌的形态83.3镉的形态83.4铜的形态83.5砷的形态83.6铁的形态83.7钙的形态93

3、.8镁的形态9第四章溶剂与燃碳量计算104.1溶剂量计算104.2炉渣重量104.3燃碳量计算10第五章烧结物料135.1石灰石量135.2烧结烟尘135.3浮渣135.4蓝粉135.5烧结返粉13第六章烧结块物料组成146.1烧结块物料组成146.2硫146.3铅156.4硅156.5锌156.6铁166.7砷166.8铜16第七章烧结鼓风量与烟气量计算187.1点火助燃空气量187.2脱硫理论鼓风量与烟气187.3烧结成品烟气19第八章熔炼物料计算218.1含砷浮渣218.2冷凝补充铅218.3黄渣218.4金属损失218.5炉渣218.6粗锌与粗铅量228.7焦炭量22第九章熔炼空气量与

4、烟气量计算239.1碳燃烧需氧气量239.2氧化物复原放出氧量249.3水复原放出氧量249.4249.5理论空气量249.6理论炉气量组成24第十章熔炼物料平衡表26结论27参考文献28第1章 鼓风炉炼锌工艺流程1.1 工艺流程概述1.1.1反响原理将热交换和氧化锌复原过程在同一容器进展，鼓风炉既能处理锌、铅混合硫化矿或锌铅氧化矿，也能处理铅锌烟尘等。硫化锌铅精矿经烧结焙烧成烧结矿，配以焦炭，参加鼓风炉，鼓入预热空气，使炭燃烧，在高温和强复原性气氛中进展复原熔炼。复原所得锌蒸气从炉顶排出，经铅雨冷凝得粗锌，同时从炉底排出复原熔炼所产的粗铅。1.1.2工艺参数一般所说的标准炉，炉身断面为17.

5、2，风口区断面为11.2，配有一套5.5铅雨冷凝器。鼓风炉的处理能力以燃烧焦炭量表示，经强化操作，炉的日燃焦炭量已超过200吨。燃烧一吨焦炭可产锌11.2吨以上。锌的回收率为9094，铅的回收率为9396。1.1.3工艺设备主要设备有炼锌鼓风炉、热风炉、和焦炭预热炉三局部组成。1.2 工艺流程图第二章原始资料2.1精矿 2.1.1概述鼓风炉炼锌的原料既有锌精矿和铅精矿，也有高银锌精矿、高铅锌精矿、高锌铅精矿、铅锌混合精矿、挥发或烟化氧化锌以与湿法炼锌厂的中性浸出渣等。各种原料经配料后，其中的铅锌品味和应不小于50，铅锌比值宜大于2.2。2.1.2精矿组成设精矿成分如下：表1精矿成分成分223含

6、量36.10成分，/，/含量3302.2焦炭 炼锌鼓风炉使用的焦炭，除含固定碳要高、强度要好和适宜的粒度外，尚要求低反响性，值宜在1.01.1之间，不应使用1.25的焦炭【2】。2.2.1设焦炭工业分析如下：表2焦炭工业分析成分固定含量2.2.2焦炭灰分组成(如下：表3 焦炭灰分组成(成分223组成472.3石灰石 早期将硬煅石灰直接参加炼锌鼓风炉，现在仍有这样操作的工厂。多数厂已改用石灰石与精矿一起烧结，也有的厂用生石灰代替石灰石进展烧结。设石灰石成分()如下： 表4石灰石成分()成分223含量第三章 精矿物相组成计算以100为基准，进展相应计算。3.1铅的形态 设全部为，其中：16.40=

7、+= 3.2锌的形态 设全部为，其中=+=3.3镉的形态 设全部为，其中：0.1232.06，。3.4铜的形态 设全部为2，其中2=2+= 3.5砷的形态 设全部为，其中= = +=3.6硫的形态 剩余的硫与铁结合成2与78，余硫为，余铁为。设2与78含量分别为，如此有2+8= 解得=0.10，=10-3 +7 =2中，：2=278中，：8=783.7 的形态以3形态存在，其中2=3：+= 3.8 的形态以3形态存在，其中2(+16)= 3：+将以上计算结果列入表1表5 精矿物组成，组成2232其他合计36.1017.7016.402.540.120.0320.200.180.200.120.

8、070.1625.596.527822333其他合计第四章 溶剂与燃碳量计算国的鼓风炉炼锌溶剂只用石灰石，通常确定炉渣中的/2比值，再计算石灰石参加量。国外近几年来采用的/2值为1.2，本计算取。设石灰石参加量为 ，燃碳量为 。4.1 溶剂量计算配入溶剂后，炉渣主要组成如下： 表6 炉渣主要组成组成223精矿焦炭灰分石灰石当/2为时，有 + + +解得=8.036+0.1564 4.2 炉渣重量炉渣主要造渣成分+2+23之和通常占无锌炉渣量的8288，本计算取85。当炉渣含7时，炉渣重量为： = +4.3 燃碳量计算4.3.1黄渣 设黄渣产出量为燃碳量的，其中含，15，50，6。4.3.2蓝粉

9、 设蓝粉量为燃碳量的16，其中含32，36， 。4.3.3浮渣 设浮渣量为燃碳量的16，其中含32，40， 。4.3.4含砷浮渣 设含砷浮渣量为燃碳量的，其中含，47。4.3.5金属损失 烧结：锌为精矿中量的，铅为精矿中量的。熔炼：锌为燃碳量的，铅为燃碳量的。4.3.6锍 精矿中/时，不产出锍，当高于时，超出局部的铜进入锍，此时烧结块中的残锍应适当高些。4.3.7碳耗率 它与诸多因素相关。热风温度是主要影响因素;焦炭的质量尤其是焦炭的值是主要影响因素；空气是否脱湿也影响碳耗率。设热风温度800，焦炭1.1，空气不脱湿时，=。4.3.8粗锌中锌量粗锌中锌量=精矿中锌量-炉渣中锌量-损失锌量-黄渣

10、中锌量 =-(+)-=-4.3.9蒸发锌量蒸发锌量=粗锌中锌量+浮渣中锌量+蓝粉中锌量+含砷浮渣锌量+熔炼损失锌量 =-+ =+4.3.10燃碳量=蒸发锌量+0.2713(渣量+黄渣量+锍量) =(+)+(+) =+ 解得=第五章 烧结物料5.1 石灰石量=+=+=5.2 烧结烟尘烟尘产出率为精矿量1825，本计算取20。烟尘成分：60，3，10。烟尘重量：=：=：=：=5.3 浮渣 浮渣量：=：=：=：=：+(-)=5.4 蓝粉蓝粉量：=：=：=：=：+(-)=5.5 烧结返粉设参加返粉；量为，如此有烧结原料中硫量+烧结烟尘中硫量+返粉中硫量=混合料含硫原料量+烟尘量+返粉量，即+=+，解得

11、=。第六章 烧结块物料组成6.1 烧结原料组成烧结原料组成如下表所示：表7 烧结原料组成，物料2232其他合计精矿100石灰石浮渣蓝粉合计6.2 硫 6.2.1烧结块中硫的物相组成假设如下：1烧结块中硫以硫化物与硫酸盐形态存在，其比例为1：3。2硫化物中硫60与锌结合，其余结合成。3硫酸盐中硫60与钙结合成4，其余结合成4。4烧结块中含硫，烧结时烧结量可按如下公式计算：烧结量=烧结原料中硫量+烧结原料中2量烧结块中硫：-(+)=【3】 6.2.2 硫化物和硫酸盐物相重量计算如下：（1）：=：=：+=2：=：=：+=34：=：(+16)=：3=4：+=44：-(+)=：=：44：+=6.3 铅烧

12、结块中铅量=原料中铅量-损失铅量=-=设除4外，其余均呈氧化物。6.3.32 设氧化物存在的铅1/3以2形态存在，其余呈形态存在。：=2：(+162)=2：+=6.3.4：-=：=。6.4 硅 设2 除与结合形成2外，其余与结合成2。2 ：-=：(+32)=：16/(+32)=2：+=6.5 锌6.5.1烧结块中锌量 烧结块中锌量=原料中锌量-损失锌量=-= 6.5.2 ：-=：=：+=6.6 铁 设除生成与2外，其余均为氧化物，23与34中铁量相等。6.6.1 232.99=3.24316/(2)=236.6.2 34：3.24416/(3)=236.7 砷设原料中的砷93进入烧结块，并以2

13、5形态存在【4】。：=：516/(2)=25：+=6.8 锑：=：516/(2)=23：+=6.9 铜：(1-)=0.：0.16/(2)=2：0.+=烧结块物相成分组成如下表8所示表8 烧结块物相组成表组成223其他合计11.650.9012.5542.070.320.643.0325.831.690.457.9739.569.6849.240.310.150.4620.0.0250.2240.171.100.2722.993.220.867.07233.241.394.63343.241.244.48230.150.080.23250.090.030.1240.460.800.691.956

14、.606.60230.730.730.310.31其他3.733.73合计，19.5539.870.9.640.150.091.034.917.400.730.3115.9853.73103.594含量，18.8838.490.1929.310.150.091.004.747.140.700.3015.433.31100.00第七章 烧结鼓风量与烟气量计算烧结混合料量=精矿+浮渣+蓝粉+石灰石+烟尘+返粉 =100+=。7.1 点火鼓风量与烟气量7.1.1 点火助燃空气量（1） 煤气消耗量：594.85125000/4880000=15.24（2） 理论助燃空气量：15.240.988=15.

15、06（3） 湿空气量：15.06/(1-0.0394)=15.687.1.2 点火烟气（1） 烟气中2量煤气中生成：15.240.24=3.664生成：15.240.008=0.12煤气带入：15.240.061=0.93合计4.732烟气中2量煤气中2生成：15.240.142=2.164生成：15.240.0082=0.24煤气带入：15.240.=1.11空气带入：15.68-15.06=0.62合计4.15（3） 烟气中2煤气带入：15.240.474=7.22空气带入：15.060.79=11.96合计19.08（4） 点火烟气组成表9 点火烟气组成组成2222合计体积，4.704.

16、1519.080.0227.957.2 脱硫理论鼓风量与烟气7.2.1 烟气中2与3量（1） 烧结脱硫量烧结脱硫量=原料中硫量-烧结块中硫量=29.58-1.03=28.52（2） 3量设烟气中2与3体积比为600：1，如此：28.521/(1+600)=0.047,：0.047316/32.06=0.073体积：0.0470.7=0.03332量：28.52-0.047=28.473：28.473216/32.06=28.4202体积：28.4730.7=19.9317.2.2 脱硫理论空气量（1） 理论耗氧量理论耗氧量=烧结块中氧量+2中氧量+3中氧量-炉料带入氧量 =15.985-28.

17、420+0.07-1.22=43.26（2） 理论空气量：43.26/0.3=144.20（3） 理论湿空气量：144.20/(1-0.0394)=150.116.2.3 理论烟气组成（1） 2空气带入：150.11-144.37=5.74炉料带入：设炉料平均含水5，如此594.8/(1-0.05)0.05=31.31,体积为：31.3122.4/18=38.96。（2） 2：6.1422.4/44.01=3.13（3） 理论烟气组成2：19.931，3：0.033，2：3.13，2：44.70，2：113.98，合计：181.712。7.3 烧结成品烟气 7.3.1 烧结成品烟气量0.981

18、9.931+0.02/0.062=315.367.3.2 鼓风过剩空气，点火吸风箱吸入空气，漏人空气等总量315.36-(181.712-44.70)+(27.98-4.15)+0.02(19.931+0.033)=154.927.3.3 烧结成品烟气组成2：19.9310.98+0.02=19.553：0.0330.98=0.0322：4.73+3.13=7.86：154.920.21=32.532：19.08+13.918+154.920.79=255.382：44.70+4.15+154.920.0394/(1-0.0394)=55.20烧结烟气组成如下：表10 烧结烟气组成组成2322

19、2体积，19.550.0327.8632.53255.3855.20第八章 熔炼物料计算8.1 含砷浮渣含砷浮渣量：0.0435.50=1.42：1.420.47=0.67：1.420.16=0.23：1.420.05=0.078.2 冷凝补充铅补充铅锭：35.500.07=2.49铅锭含铅：2.490.99=2.478.3 黄渣黄渣量：35.500.019=0.67：0.670.02=0.01：0.670.01=0.006：0.670.15=0.10：0.670.50=0.34：0.670.06=0.048.4 金属损失：35.500.0175=0.62，：35.50.012=0.43。8.

20、5 炉渣炉渣量：28.336+0.297835.50=38.69：38.690.07=2.71：38.690.01=0.39：9.6+0.1180.1324/0.8235.50+0.00313.5955.85-0.34=9.81：0.60+0.0360.1324/0.8235.50+0.5013.59=7.602：4.20+0.470.1324/0.8235.50+0.05213.59=7.6023：0.55+0.2840.1324/0.8235.50+0.01313.59=2.35：0.8851.03+0.0935.50/0.82=1.26：0.200.11=0.：0.160.85-0.10

21、=0.036炉渣组成如下：表11 炉渣组成223其他合计2.710.399.817.607.602.351.260.0.0366.91238.697.001.0025.3819.6419.646.073.260.060.0917.86100.008.6 粗锌与粗铅量（1） 粗锌量：33.57-0.038335.50=32.21：32.210.012/0.98=0.39：0.160.05=0.008粗锌量：32.21/0.98=32.872粗铅量：精矿中铅量+补充铅中铅量-炉渣中铅量-黄渣中铅量-粗锌中铅量-损失铅量=16.40+2.49-0.39-0.006-0.39-0.0316.40-0.

22、01235.50=17.19：17.19/0.980.001=0.017,：0.16-0.10-0.036-0.008=0.016 粗铅量：17.17/0.98=17.548.7 焦炭量：17.19/0.98=32.87第九章 熔炼空气量与烟气量计算9.1 碳燃烧需要氧气量 9.1.1 ：35.5021.8/(21.8+11.5+0.2)=23.10：23.1016/12.01=30.77：23.10+30.77=53.87,体积为：53.8722.4/(12.01+16)=43.08。 9.1.2 2：35.5011.5/(21.8+11.5+0.2)=12.19：12.19216/12.0

23、1=30.772：12.19+32.48=44.67,体积为：44.6722.4/(12.01+216)=22.74。9.1.3 理论需要氧气量30.77+32.48=63.259.2 氧化物复原放出氧气量 9.2.1 复原铅量=原料中铅量-炉渣中铅量-黄渣中铅量-挥发铅量 =19.55+0.23-0.39-0.006-0.082207.2/32.06=18.35 9.2.2 复原锌量=原料中锌量-炉渣中锌量-黄渣中锌量-粗铅中锌量 =39.87+0.67-2.7-0.01-0.018=37.82放出氧量=37.8216/65.38=9.269.2.32设全部2复原为，放出氧量0.019 9.

24、2.4 34放出氧量：3.2416/(355.85)=0.31 9.2.5 23放出氧量：3.2416/(255.85)=0.46 9.2.6 25,25全部复原放出氧量：0.08+0.03=0.119.2.7氧化物复原放出氧量1.42+9.26+0.019+0.31+0.46+0.11=11.579.3 水复原放出氧量（1） 42+22= 4+2：35.5-23.10-12.19=0.21，放出氧量：0.564 ：0.27，0.2722.4/12.01=0.37。 22+22= 2+设低热值煤气中含2，放出氧量16/22.4=/1.43水复原放出氧量：0.56+/1.49.4 .煤气量23.

25、1022.4/(12.010.218)=.632：.63-23.1022.4/12.01-12.1922.4/12.01-=131.31-9.5 理论空气量（1） 理论空气量：(131.31-2166.22-/0.79=49.87-(0.3/0.79) 根据2平衡应有如下等式：63.25=11.57+0.56+/1.4+49.87-(0.3/0.79) 解得=3.74 理论空气量：166.22-3.74/0.79=161.492：161.490.79=127.57（2） 29.6 理论炉气量组成9.6.1 .煤气（1） 煤气量：.63（2） .煤气组成见下表表12 .煤气组成2422合计.59

26、.6.2 鼓风炉炉气（1） 锌蒸气量35.5=37.82,37.8222.4/65.38=12.96（2） 水蒸气量=6.62-0.372-3.74=2.14（3） 鼓风炉炉气量=.63+12.96+2.14=212.73（4） 鼓风炉炉气组成如下表13 鼓风炉炉气组成2422气2合计2.1412.96127.57212.620.2610.700.171.761.016.1060.00100.00第十章 鼓风炉熔炼物料平衡表14 鼓风炉熔炼物料平衡表物料223其他参加物料烧结块103.6039.8719.550.0.090.151.039.644.917.400.310.7315.9853.7

27、3含砷浮渣1.420.670.230.070.42冷凝补充铅2.492.470.02焦炭43.290.390.532.690.211.6335.52.34湿空气168.11合计40.5422.250.0.090.221.4210.177.607.610.312.3635.515.9856.54产物粗锌32.8798.032.211.20.390.330.1070.0.0080.粗铅17.540.01717.191.0950.0160.222黄渣0.670.010.0060.040.100.34蓝粉5.311.911.700.0.080.561.浮渣5.312.121.700.0040.080.

28、610.786含砷浮渣1.420.670.230.070.42前床渣38.692.710.390.0.0010.0361.269.817.607.600.262.353.982.656.煤气.6335.5损失0.001合计40.2722.040.1570.1420.231.4610.157.607.600.262.3535.55.154.884结论 以100为基准，所得粗锌量为。故年产量为20万吨的鼓风炉需要精矿万吨，具体物料参见表14。参考文献：1王华,田海军. 密闭鼓风炉炼锌工艺实践J. 有色冶金设计与研究,2009,05:24-26.2白桦. 密闭鼓风炉炼铅锌J. 工程设计与研究,2005,01:6-9+16.3谭荣和. 密闭鼓风炉炼铅锌的技术进展J. 有色冶炼,2002,06:90-92.4白桦,阳. 铅锌密闭鼓风炉的熔炼机理与改良J. 有色冶金节能,2008,01:33-36+11.