1、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（%） Cd Pb 成分 Zn B2 51 0.28 1.8 2. 锌精矿的粒级及物理性质 -0.35 -0.24 -0.17 粒度 1mm +0.24 +0.17 +0.14 1.5 含 量 0.5 /% 注：堆积密度 1.7t/m3 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.
2、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 Sso4 量 12. 焙砂含 Sso4 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 22- Cu 0.3 Fe 8.2 S 31 CaO 1.4 -0.08 83.0 MgO 0.5 SiO2 3.6 -0.14 -0.12 -0.1 +0.12 +0.1 +0.08 2.0 6.0 2.0 5.0 水分 8% （4） （5） （6） （7） 焙砂产出率及其化学成分和五项组成计算
3、焙烧需要的空气量及产出烟尘量与组成计算 沸腾炉焙烧物料平衡计算 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
4、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
5、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 硫化锌精矿 焙烧 含 SO2 烟气收尘净化 焙砂还原蒸馏 冷凝 含锌渣 烟尘 含 SO2 烟气烟化处理 液体锌制酸厂 氧化锌粉精炼 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
6、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 810%。 1.2 硫化锌焙烧工艺流程图 硫化锌精矿行车配矿 皮带输送 干燥 筛分、 破碎 抛料机 50m2 沸腾炉焙烧 二氧化碳烟尘余热锅炉 焙砂高效圆筒冷却机 二氧化碳收尘旋风收尘器 锅炉焙尘 60m2 电收尘器 刮板输送 球磨机 二氧化碳烟气 （送
7、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
8、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 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； 使砷和锑氧化，并以挥发物的状态从精矿中除去； 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； 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
9、，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
10、： 3ZnS+11/2O2=ZnO2ZnSO4+SO2(5) ZnOZnSO4+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 波动。 四锌精矿焙烧操作及影
11、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。 2.铺炉及冷却 （1）铺炉全部用优质干焙砂，用量 5060 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 2800030000m3/h,时间为 15 分钟，高温风机转
12、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。 3.点火升温 （1）点火升温前，先将油枪喷油嘴清理好，并检查油泵、油路和油压以及助燃 风是否正常。 （2）点油枪时先开启高温风机，确保炉内为微负压。 （3）升温过程按三个阶段进行。第一阶段，不鼓风升温，主要是调节好油压和 助燃风，确保柴油充分燃烧，关注料层温度的变化，当料层表面温度达到 850OC 时可进行下一阶段操作。第二阶段，间歇性鼓风翻动底料升温，每 4 小时进行一 次大鼓风，风量 2400026000m3/h,时间为 3 分钟，并要求随时检查油枪燃料情 况，及时调整负压。第三阶
13、段，连续鼓风省温，保持底料处于微沸腾状态，确保 炉内底料均匀受热，温度持续上升，并且随温度上升逐渐增加鼓风量，使炉内温 度和沸腾状况接近于正常生产状况。开始微沸腾时风量 70009000 m3/h,在底部 温度达到 700OC 使逐步增加鼓风量。当底部温度稳定在 800820OC，鼓风量在 1300017000 m3/h,准备投料。 (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 800820oC 时，但又需 加适量 600800 要加快升温速度的情况下， 可以在底部温度上升至 700750oC 时， 公斤煤粉进行加速升温
14、。 （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。 4.投料 （1） 当底部温度稳定在 800820oC， 鼓风量在 1300017000 m3/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 810t/h 5.根据炉床压力及炉床风量逐步增风增料至正常 （1）锌精矿刚加入时，炉温会有小幅度下降，约 510 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
15、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。 2.沸腾层温度 硫化层的温度主要是通过调整加料量、 鼓风量以及二者之间的比例来控制的。 在正常操作下流态化层地温度都是比较稳定，有时由于精矿含硫品位、加料量和 鼓风量的波动会使温度发生变化。随着温度的升高，氧化过程的总速度加快。但 是温度太高，会发生烧结现象不利于焙烧。沸腾炉正常运行工况下，沸腾层温度 控制在 850950 oC。 在正常操作中， 沸腾层温度分布均匀， 各点温差不超过 10 oC， 而且温度变化趋势也很一致，当温度变化大
16、或温度趋势发生背离时，应考虑到炉 内出现局部不沸腾等故障。 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 1.051.20，空气系数太大会使烟气量 增大使二氧化硫浓度降低，设备
17、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 15001800Nm3/t. 5.风箱压力 风箱压力不作为控制对象，只是炉况的参考。它是沸腾层和炉床阻力的情况 反映。在正常生产中，风箱压力会很缓慢上升，这是由于炉内会出现风帽堵塞， 大颗粒沉积和烧结物的原因。在鼓风量变化后，风箱压力也会有微小变化，过一 段时间后恢复到原来的值，这是因为沸腾层的密度变化需要一段时间才能稳定。 当箱压力出现突然变化，则说明炉内发生了异常情况。 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，
18、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
19、精矿在炉内有足够的停留 时间充分氧化。 7.炉顶压力 炉顶压力测点位于烟道口， 其控制范围在+30-30Pa 之间， 对炉顶压力控制原 则是使烟气能顺利进入烟气系统，并尽量保持较高的二氧化硫浓度，烟道不产生 烟气泄露。通过调节排烟机导叶开度来控制这个压力。 4.3 沸腾炉生产故障及处理 1.系统停电 应立即通知硫酸系统及相关单位，力争不死炉，不烧坏炉内埋管及锅炉。加 料岗位应立即关闭抛料口处的闸板，锅炉司炉应确保汽保水位。来电后先确认锅 炉水位正常后，按先启动排风机，后启动鼓风机的顺序启动两台风机，视炉内情 况对炉内适量鼓风，视炉内情况及温度决定是否抛料。如炉内沸腾状况良好，其 中部温度高于
20、650 oC， 则应按操作规程同时点起三支油枪， 按开炉升温顺序处理， 如发现炉膛有烧结现象，应及时果断做以下处理：班长应快速组织力量，对抛料 口处，排料口处地炉膛部分用钳子戳，压缩风吹，并适量调整风量，尽量努力抢 救炉子。若实在无办法改善沸腾状态时，则做停炉处理。停电时，一定要及时向 调度室及相关部门汇报，以便信息及时反馈与传递。 2.鼓风机停电 应立即停止加料，通知硫酸系统停止接收烟气，调节好炉顶负压，关注炉 情况。及时向调度室联系，以便尽快恢复送电。 3. 排风机停电 应立即缩风至微沸腾状况，同时对加料系统进行同步控制。来电后先空负 启动排风机，然后待负荷运行。最后将鼓风量恢复正常。排风
21、机停电时，可以考 虑做停风保炉处理。排风机岗位则按有关设备维护规程进行操作，同时及时与相 关岗位与部门联系。 五沸腾焙烧炉及其附属设备 目前采用的沸腾焙烧炉有带前室的直型炉、道尔型湿法加料直型炉和鲁奇扩 大型炉三种类型，多采用扩大型鲁奇炉。 5.1 沸腾焙烧炉的结构 沸腾炉由炉床、炉身、进风箱构成。 炉床：在一块钢板上装有许多风帽，并在整个炉底上填灌 250mm 厚的耐火 混泥土， 保证隔热， 不致在高温下变形。 风帽的作用是让空气均匀的进入沸腾层。 对圆形炉，风帽的排列以同心圆排列合适，并运用伞形风帽。与菌形和锥形风帽 相比，因其风眼在侧面，因此风眼不易堵塞，且顶盖较厚，不易烧穿。风帽一般
22、用铸铁制造。 炉身：由钢板焊接而成，其高度由沸腾层高度，炉膛空间高度，拱顶高度组 成。它必须保证细小炉料在炉膛上部有充分时间，使其完成物化反应，有利于提 高焙烧矿质量及降低烟尘率。炉身沸腾层处设有加料口，溢流口，工作门及冷却 水套。上部设有排烟口，维持炉顶压力为零压或微负压。 进风箱：使气流进入分布板前各处压力分布均匀，起到预先分配的作用。 5.2 加料与排料系统 1.加料系统 当沸腾炉内风量及温度一定时，主要是通过控制加料量来维持炉内温度稳定 在一定范围内。 干法加料：锌精矿预先干燥、破碎、筛分，然后用圆盘加料加入炉内，是加 料常用方法。 湿法加料：将精矿混以 25%的水，制成矿浆，经喷枪喷
23、入炉内。其优点在于 能利用矿浆的汽化热直接冷却沸腾层， 控制温度较方便， 但由于烟尘率相对增加， 使收尘复杂化，且炉气中含有大量水蒸气，使制酸困难，因而不常用。 5.3 排料系统 排料： 焙砂经溢流口自动排出， 无需任何机械装置。 焙砂温度在 9001050 oC。 对火法而言，因不能直接输送及储存，必须进行冷却，采用沸腾冷却箱冷却。对 湿法而言， 可直接排入有 ZnSO4 或废电解液的冲矿流槽内， 然后用泵送入浸出槽。 5.4 炉气及收尘系统 炉气排出时温度在 8301050 oC。最理想的冷却方式是利用废热锅炉，它可以 产生大量蒸汽，降低生产成本。 沸腾焙烧的烟尘率很大，酸化焙烧时为 40
24、50%，氧化焙烧时为 2025%，一 般采用旋风收尘再经电收尘，所得矿尘用螺旋运输机或刮板运输机输送，更好的 可采用压风输送或真空输送。 六硫化锌精矿流态化焙烧的主要经济指标 6.1 床能力 床能力指焙烧炉单位炉床面积每昼夜处理的干精矿量，一般为 57t/m2*d。 高温焙烧时为 6.58.0 t/m2*d。 6.2 脱硫率 精矿在焙烧过程中氧化脱硫进入烟气中的硫量与精矿中硫量的比例百分数。 一般为 8695% 6.3 焙砂可溶锌率 焙烧矿中可溶于稀硫酸的锌量与总锌量的比值称为可溶锌率。 一般为 9095%。 6.4 锌的回收率 焙烧矿与烟尘中回收的锌量与总锌量的比值称为锌的回收率。 一般大于
25、 99%。 6.5 焙砂产出率及烟尘率 焙砂产出率及烟尘率分别为 3055%和 4060%。 锌精矿沸腾焙烧冶金计算一锌精矿物相组成计算 某厂 1973 年使用的锌精矿平均化学成分（% ） Zn Cd Pb Cu Fe S CaO MgO SiO2 51 0.28 1.8 0.3 8.2 31 1.4 0.5 3.6 根据精矿的物相分析，计算精矿中各元素呈下列化合物形态：Zn、Cd、Pb Cu、Fe，呈硫化物：ZnS 、CdS、PbS、CuFeS2、Fe7S8 和 FeS2；脉石中的 Ca、Mg、 Si 分别呈 CaCO3、MgCO3 、SiO2 形态存在。 以 100 公斤锌精矿（干量）进行
26、计算。 1. ZnS 量： 其中： Zn S 2.CdS 量： 其中：Cd S 3.PbS 量： 其中：Pb S 4. CuFeS2 量： . . =75.95 公斤 51 公斤 24.95 公斤 . . . =0.36 公斤 0.28 公斤 0.08 公斤 . . . =2.08 公斤 1.8 公斤 0.28 公斤 . . . =0.87 公斤 其中：Cu: 0.3 公斤 Fe: 0.27 个公斤 S: 0.3 公斤 5.FeS2 与 Fe7S8 量： CuFeS2 中的 Fe 为 0.46 公斤， 余下铁量为： 8.2-0.27=7.93 公斤， 除去 ZnS， CdS、 PbS 和 Cu
27、FeS 含硫，余下 S 量为： 31-（24.95+0.08+0.28+0.3）=5.39 公斤 此 S 分布于 FeS2 与 Fe7S8 之间。 设 FeS2 中 Fe 为 x 公斤，S 为 y 公斤，可列如下方程式： FeS2： Fe7S8: 解方程式得： 即 FeS2 中 Fe S FeS2 Fe7S8 中： . . . = = . x=0.40 公斤 Y=0.46 公斤 0.40 公斤 0.46 公斤 0.86 公斤 Fe=7.93-0.4=7.53 公斤 S=5.39-0.46=4.93 公斤 Fe7S8=12.46 公斤 . . . 6. CaCO3 量： 其中：CaO： CO2：
28、 7. MgCO3 量： =2.50 公斤 1.4 公斤 1.1 公斤 . . . =1.05 公斤 组成 ZnS CdS PbS CuFeS2 FeS2 Fe7S8 CaCO3 MgCO3 SiO2 其他 总计 其中：MgO： 0.65 公斤 CO2： 0.71 公斤 计算结果列于表 6-4-1 锌精矿物相组成（公斤） Zn Cd Pb Cu Fe S CaO 51 24.95 0.28 0.08 1.8 0.28 0.3 0.27 0.3 0.4 0.46 7.53 4.93 1.4 表 6-4-1 MgO CO2 SiO2 其他 0.5 1.1 0.55 3.6 0.27 0.27 51
29、 0.28 1.8 0.3 8.2 31 1.4 0.5 1.65 3.6 总计 75.95 0.36 2.08 0.87 0.86 12.46 2.5 1.05 3.6 0.27 100 二烟尘产出率及其化学和物相组成计算 焙烧矿产出率一般为锌精矿的 88%，而烟尘产出率占焙烧矿的 4550%， 50%，则烟尘量为：88*0.50=44 公斤 根据生产实践，铬 60%进入烟尘，锌 48%进入烟尘。其他组分在烟尘中的分 配率假定为 50%。 各组分进入烟尘中的数量为： Zn： 51*0.48=24.48 公斤 Cd: Pb: Cu: Fe: CaO: MgO: SiO2： 其他： 0.28*0
30、.60=0.168 公斤 1.8*0.50=0.9 公斤 0.3*0.30=0.15 公斤 8.2*0.50=4.1 公斤 1.4*0.5=0.7 公斤 0.5*0.50=0.25 公斤 3.6*0.50=1.8 公斤 0.27*0.5=0.135 公斤 按生产实践，烟尘中残硫以硫酸盐形态 Sso4 为 2.14%，以硫化物形态 SS 为 1.73%。PbO 与 SiO2 结合成 PbO SiO2，余下的 SiO2 为游离形态，其他金属为氧化 物形态存在。 各组分化合物进入烟气的数量如下： SS 量： 100*0.44*0.0173=0.761 公斤 Sso4 量： 1.ZnS 量： 其中：
31、Zn S 2. ZnSO4 量： 其中：Zn S O 100*0.44*0.0214=0.942 公斤 . . =2.316 公斤 1.555 公斤 0.761 公斤 . . =4.751 公斤 1.925 公斤 0.942 公斤 1.884 公斤 . . . 3.ZnOFe2O3 量：烟尘中的 Fe 先生成 Fe2O3，其量为： =5.862 公斤， Fe2O3 有三分之一与 ZnO 结合成 ZnOFe2O3，其量为 5.862* =1.954 公斤。 ZnOFe2O3 量： . . . =2.94 公斤 其中：Zn 0.79 公斤 Fe 1.37 公斤 O 0.78 公斤 余下的 Fe2O
32、3 量： 5.86-1.95=3.91 公斤 其中： Fe 2.74 公斤 O 1.17 公斤 4.ZnO 量： Zn=24.48-(1.555+1.925+0.79)=20.21 公斤 ZnO= . . . =25.15 公斤 . . . O=25.15-20.21=4.94 公斤 5.CdO 量： 其中：Cd =0.192 0.168 公斤 O 6.CuO 量： 其中：Cu O 8. PbOSiO2 量： PbO 量： 其中：Pb O 与 PbO 结合的 SiO2 量： 0.024 公斤 . . . =0.376 公斤 0.3 公斤 0.076 公斤 . . . =0.97 公斤 0.83
33、 公斤 0.07 公斤 . . =0.26 公斤 组成 ZnS ZnSO4 ZnO ZnOFe2O3 Fe2O3 CdO CuO PbOSiO2 CaO MgO SiO2 其他 共计 % 余留之 SiO2 量： 1.8-0.026=1。54 公斤 计算结果列于表 6-4-2 烟尘的物相组成（公斤） 表 6-4-2 Zn Cd Cu Pb Fe Ss Sso4 CaO MgO SiO2 1.555 1.925 20.199 0.801 0.168 0.15 0.9 0.7 0.25 1.54 0.26 0.683 1.317 0.761 0.942 O 1.884 4.941 1.05 2.59
34、1 0.024 0.038 0.057 其他 共计 2.316 4.751 25.141 2.95 3.908 0.192 0.188 1.229 0.7 0.188 1.54 0.525 24.48 54.25 0.168 0.37 0.15 0.32 0.9 1.99 2.1 9.09 0.761 1.69 0.942 2.09 0.7 1.55 0.25 0.55 1.8 3.99 9.767 21.64 0.525 1.16 0.525 45.128 100 三焙烧产出率及其化学与物相组成计算 沸腾焙烧时，锌精矿中各组分转入焙砂的量为： Zn 51-24.48=16.52 公斤 Cd
35、0.28-0.168=0.112 公斤 Cu 0.3-0.15=0.15 公斤 Pb 1.8-0.9=0.9 公斤 Fe 8.2-4.1=4.1 公斤 CaO 1.4-0.7=0.7 公斤 MgO 0.5-0.25=0.25 公斤 SiO2 3.6-1.8=1.8 公斤 其他 1.83-0.915=0.915 公斤 按生产实践，焙砂中 Sso4 取 0.4%，Ss 与 Sso4 全部与 Zn 结合：PbO 与 SiO2 结 合成 PbO*SiO2,其他金属为氧化物形态存在。预订=定焙砂重量为：88*0.50=44 公 斤。 各组分化合物进入焙砂的数量如下： Sso4 量： 44*0.0111=
36、0.484 公斤 Ss 量： 44*0.004=0.176 公斤 1.ZnSO4 量： 其中：Zn O 2.ZnS 量：其中：Zn . . =2.441 公斤 0.989 公斤 0.968 公斤 . . =0.536 公斤 . . 0.36 公斤 =5.862 公斤，Fe 3.ZnO*Fe2O3 量：焙砂中的 Fe 生成 Fe2O3，其量为： . . . 有 40%与 ZnO 结合生成 ZnO*Fe2O3，其量为： 5.862*0.40=2.345 公斤。 ZnO*Fe2O3 量： =3.54 公斤 其中：Zn 1.286 公斤 Fe 2.196 公斤 O 1.258 公斤 余下的 Fe2O3
37、 量： 5.862-2.345=3.517 公斤 其中 Fe 1.185 公斤 O 2.352 公斤 4. ZnO 量：Zn=23.816-（ （2.352+0.36+0.959）=24.212 公斤 ZnO= . . . =30.136 公斤 . . . O=30.136-24.212=5.924 公斤 5.CdO 量： =0.128 公斤 其中：Cd 0.112 公斤 O 0.016 公斤 CuO、PbO SiO2 等的数量与烟尘相同。 计算结果列于表 6-4-3 Zn Cd Cu Pb Fe Ss 组成 ZnS ZnSO4 ZnO ZnO*Fe2O3 Fe2O3 CdO CuO PbO
38、SiO2 CaO MgO 0.112 0.15 0.9 0.36 0.989 24.212 0.959 0.819 1.185 0.176 Sso4 CaO MgO SiO2 O 其 他 共计 0.536 0.484 0.272 5.924 0.264 2.332 0.016 0.038 0.214 0.7 0.188 0.069 2.441 26.36 4.740 4.709 0.128 0.325 1.011 0.500 0.325 SiO2 其他 共计 % 26.52 62.43 0.112 0.26 0.15 0.35 0.9 2.12 2.004 4.72 0.176 0.41 0.
39、484 1.14 0.7 1.63 0.188 0.44 1.54 0.525 1.8 4.24 8.915 20.99 0.525 1.24 2.171 0.525 100 四 焙烧需要的空气量及产出烟气量与组成的计算 焙砂和烟尘中剩余的硫量为：0.176+0.176+0.484+0.942=2.363 公斤 焙烧过程中脱硫量为：31-2.363=28.637 公斤 假定 95%的硫生成二氧化硫，5% 的硫转化成三氧化硫，需要的氧气量为： 生成 SO2： 生成 SO3： 28.637*0.95* =27.205 公斤 28.637*0.05* =2.148 公斤 表 6-4-2 和 表 6-
40、4-3 得 知 烟 尘 和 焙 砂 中 ， 氧 化 物 和 硫 酸 盐 的 含 量 为 ： 8.961=17.879 公斤。因此，100 公斤锌精矿（干量）焙烧需要的理论氧量为： 27.205+2.148+17.879=47.232 公斤 空气中氧的重量百分比为 23%，则需要理论空气量为： . =205.36 公斤 为了加速反应进行，提高设备生产能力，实际鼓风量比理论空气量要大，对 于湿法炼锌的沸腾焙烧，按工厂实践，过剩空气系数可取 1.25.故实际需要空气 量为： 205.36*1.25=256.696 公斤 空气中各组分的重量百分比为：N277%，O223%。鼓入 256.696 公斤空
41、气，其 中： N2 256.696*0.77=197.656 公斤 256.696*0.23=59.040 公斤 O2 标准状况下，空气比重为 1.293 公斤/ 标米 3，实际需要空气的体积为： . . =198.527 标米 3 空气中各组分的体积百分比为： N279%，O221% 198.527*0.79=156.837 标米 3 其中：N2 O2 198.527*0.21=41.691 标米 3 沸腾炉排出烟气量和组成为： 1. 焙烧过程中产出：SO2 SO3 28.637*0.95* =54.410 公斤 28.637*0.05* =3.580 公斤 2.过剩的氧量： 59.040-
42、47.232=11.808 公斤 3.鼓入空气中带进的氮量： 197.656 公斤 4. CaCO3 和 MgCO3 分解产出 CO2 量： 1.10+0.55=1.65 公斤 5.锌精矿及空气带入水分产生的水蒸气量： 进入沸腾焙烧炉的锌精矿含一定量水分，去 8%，即 100 公斤干精矿带入水分 为： *100=8.696 公斤 空气带入水分量计算： 假设钙地区气象资料：大气压力 754.8 毫米汞柱，相对湿度 77%，平均气温 17.5oC。换算为此条件下空气需要量为： 198.527* （ . . ） =212.71 米 3 空气的饱和含水汽量为 0.0162 公斤/米 3，带入水分量为：
43、 212.71*0.0162*0.77=2.653 公斤 带入水分总量为： 8.696+2.653=11.349 公斤 或 . . =14.123 标米 3 表 6-4-4 体积（标米 3 19.043 1.002 0.764 158.124 8.266 14.123 201.322 体积比（%） 9.46 0.50 0.38 78.54 4.11 7.02 100 计算结果列于表 6-4-4 烟气量和组成 组成 SO2 SO3 CO2 N2 O2 H2O 总计 重量（公斤） 54.410 3.580 0.55 197.656 11.808 11.349 280.303 五 沸腾焙烧物料平衡
44、不包括不能回收的机械损失在内，按以上计算结果，编制物料平衡如表 6-4-5 沸腾焙烧物料平衡表 表 6-4-5 加入 产出 % % 名称 公斤 名称 公斤 100.00 27.11 45.128 12.36 干锌精矿 烟尘 2.36 42.474 11.54 精矿中水分 8.696 焙砂 256.696 69.75 280.303 76.16 干空气 烟气 0.72 空气中水分 2.653 366.926 100.00 368.045 100.00 共计 总计 六 热平衡计算 （一）热收入 进入沸腾焙烧炉热量包括反应热及精矿、空气和水分带入热量等。 1. 硫化锌按以下反应氧化放出之热量为 Q1
45、 ZnS+1.5O2=ZnO+SO2+105930 千卡 生产 ZnO 之 ZnS 量： （20.199+0.801+24.212+0.959 ）* . . =68.795 公斤 Q1= . . =74819 千卡 2. 硫化锌按下式反应硫酸盐化放出之热量为 Q2 ZnS+2O2=ZnSO4+185050 千卡 生成 ZnSO4 之 ZnS 量： （1.925+0.989）* Q2= . . . . =4.340 公斤 =8246 千卡 3. ZnO 与 Fe2O3 按下式反应生成 ZnOFe2O3 放出之热量为 Q3 ZnO+ Fe2O3= ZnOFe2O3+27300 千卡 生成 ZnOF
46、e2O3 之 ZnO 量： （0.801+0.959）* Q3= . . . . =2.2 公斤 =737.84 千卡 4. FeS2 按下式反应氧化放出热量为 Q4 4 FeS2+11O2=2 Fe2O3+8SO2+790600 千卡 Q4= . . =1418 千卡 5. FeS 按下列反应氧化放出热量为 Q5 2FeS+3.5O2= Fe2O3+2SO2+293010 千卡 Fe7S8 分解得到 FeS 量：7.55+4.93*7/8=11.84 公斤 CuFeS2 分解得到 FeS 量：0.27+0.52*1/2=0.42 公斤 得到 FeS 总量为： 11.84+0.72=12.26
47、 公斤 Q5= . . =20445 千卡 6. CuFeS2 和 Fe7S8 分解得到硫燃烧放出的热量为 Q6 2 CuFeS2=Cu2S+2FeS+1/2S2 分解出 S 量： . . . . =0.076 公斤 Fe7S8=7FeS1/2 S2 分解出 S 量： =0.62 公斤 1 公斤硫燃烧放出热量为 2222 千卡 Q6=（0.076+0.62）*2222=1547 千卡 7. PbS 按下式反应放出热量为 Q7 PbS+1/2 O2=PbO+SO2+100690 千卡 PbO+SiO2=PbOSiO2+2030 千卡 生产 PbO 放出热量： . . =875.565 千卡 .
48、. 生成 PbOSiO2 量：1.229+1.229=2.458 公斤 生成 PbOSiO2 放出热量： =17.613 千卡 Q7=875.565+17.613=895.178 千卡 8. CdS 按下式反应放出热量为 Q8 CdS+1 O2=CdO+SO2+98800 千卡 生成 CdO 之 CdO 量： Q8= . . 0.28* . . =0.36 公斤 =246.316 千卡 9. Cu2S 按下式反应氧化放出热量为 Q9 Cu2S+2O2=2CuO+SO2+127470 千卡 生成 CuO 之 Cu2S 量： Q9= . . 0.3* . . =0.38 公斤 =304.454 千
49、卡 10. 锌精矿带进热量为 Q10 进入沸腾焙烧炉的锌精矿温度为 40oC，精矿的比热取 0.20 千卡/公斤oC Q10=100*40*0.2=800 千卡 11. 空气带进热量为 Q11 空气比热取 0.316 千卡/米 3oC，空气温度为 20 oC Q11=211.79*20*0.316=1340 千卡 12. 入炉精矿含水分 8.696 公斤，水分比热取 1.0 千卡/米 3oC，100 共斤精矿中 的水分带入量为 Q12 Q12=8.696*40*1.0=350 千卡 热量总收入 Q 总收为： Q 总收=Q1+Q2+Q12 =74819+8246+7373+1418+20445+1547+893+246+520+800+1340+350 =111145 千卡 （二）热支出 1. 烟气带走热量为 Q 烟 炉顶烟气温度 900 oC，各组分比热为（千卡/米 3oC） SO2 SO3 CO2 N2 O2 H2O 0.5
