年产12万吨电锌浸出车间的设计——毕业设计.doc

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1、学 号： HEBEIPOLYTECHNIC UNIVERSITY毕业设计说明书GRADUATE DESIGN 设计题目：年产13万吨电锌的浸出车间的设计学生姓名： 专业班级：学 院：指导教师： 教授 完成时间： 2014年03月15日学院冶金与能源学院学生姓名专业班级设计（论文）题目年产12万吨电锌的浸出车间的设计主要研究目标1.掌握冶金工艺的全过程；2.熟悉锌浸出车间的全部设备及工艺流程、操作主要研究内容1.湿法炼锌工艺流程的选择与论证；2.主要技术经济指标的选择与论证；3.技术条件的选择与论证；4.厂址的选择与论证；5.经济核算与三废治理；6.湿法炼锌的冶金计算，主要设备的选择与计算研究方

2、法1. 理论计算法2. 经验法说明书（论文）的要求内容：1绪论；2工艺流程的选择与论证；1）近代炼锌方法评述；2）湿法炼锌具体方法的评述；3）工艺流程的选择与论证；4）设计流程的优缺点；3主要技术经济指标的选择与论证：1）焙烧；2）浸出；3）净液；4）电解；5）系统指标；6）各项技术经济指标；4技术条件的选择与论证；5厂址的选择与论证；6经济篇；7三废的治理及环境保护；8湿法炼锌冶金计算：1）锌精矿沸腾焙烧冶金计算；2）锌焙烧矿浸出冶金计算；3）硫酸锌溶液净化冶金计算；4）锌电解沉积冶金计算；5）浸出渣挥发处理冶金计算；6）挥发窑氧化锌处理冶金计算；7）年度物料平衡计算；9主要设备的选择与计算

3、：1）氧化锌焙烧部分设备的选择与计算；2）氧化锌浸出部分设备的选择与计算；3）浸出液净化部分设备的选择与计算。英译汉，英文字符数按毕业设计规定执行。图纸的要求1. 车间平面布置图2. 设备连接图3. 浸出槽主要参考文献1. 目前有关设计内容方面的论文2. 有色重金属设计手册，冶金工业出版社最新出版。起止时间自2008年3 月17 日至6 月20 日指导教师签字： 年 月 日系主任意见 签字： 年 月 日院长意见签字： 年 月 日注：任务书的具体内容可依据各系要求进行修正。另，学生所做毕业设计(论文)的工作的研究成果归河北理工大学所有，学生不能向第三方泄露有关成果内容和技术秘密。学生姓名专业冶金

4、工程班级04钢3开 题 时 间2008.3.21地点是否合格毕业设计（论 文） 题 目年产12万吨电锌的浸出车间的设计毕业设计（论文）的主要内容、方案等设计内容：年产12万吨电锌浸出车间的设计设计方案：1完成电解浸出车间的设计所需的全部资料、材料、仪器、设备等。 2完成浸出车间设计所需的研究方法、路线、预期结果等。 3拟开展研究的具体步骤，要详细写明每一步研究应如何进行，需用材料、仪器、设备等。 4对于有些需要做对比研究的题目，要列出相关多种方法，以便寻找最佳研究方法。对开题情况的评 语评议人签字（职称）：（由学生填写）学院冶金与能源学院姓 名合作者设计（论文）题目年产12万吨电锌的浸出车间的

5、设计时 间工 作 内 容完 成 情 况第4-5周第6周第7周第8周第9周第10周第12周第13周第14周第15周第16周第17周第18周生产数据即资料的查找开题报告撰写工艺流程的选择与论证主要技术经济指标的选择与论证技术条件和厂址的选择与论证和经济篇撰写、环境保护和三废治理的撰写湿法炼锌计算中期报告撰写主要设备选择与计算绘制图纸编写设计说明书撰写英文摘要英文文献翻译毕业答辩本人完成部分说明书4.0666万字论文万字图纸3张， 折合1号图共 3 张译文说明书(论文)汉译英共 万字英译汉共 0.5 万单词其他指导教师签字：学生姓名专业冶金工程班级中期检查时间2008.5.11地点是否合格毕业设计（

6、论 文） 题 目年产12万吨电锌的浸出车间的设计已经完成毕业设计（论文）部分内 容1. 技术条件选择与论证2. 厂址选择与论证3. 经济篇及三废的治理和环境保护4. 湿法冶金计算5. 中期报告待完成内 容1. 主要设备的选择与计算2. 编写设计说明书3. 绘制3张图纸4. 撰写英文摘要5. 毕业论文评议组对已完成部分的质量和进度的评价评议人签字（职称）： 班级 04钢3 学生姓名 评价内容具 体 要 求分值评 分ABCDE调查论证能独立查阅文献和从事其他调研；能正确翻译外文资料；能提出并较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种信息及获取新知识的能力。10109876实验方案设计与实验技能能正

7、确设计实验方案，独立进行实验工作，如装置安装、调试、操作。202018161412分析与解决问题的能力能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题；能正确处理实验数据；能对课题进行理论分析，得出有价值的结论。202018161412工作量、工作态度按期圆满完成规定的任务，工作量饱满，难度较大；工作努力，遵守纪律；工作作风严谨务实。202018161412论文（设计）质量综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理；实验正确，分析处理科学；文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确；论文结果有应用价值。202018161412创 新工作中有创新意识； 对

8、前人工作有改进或突破，或有独特见解。10109876总 分总分30%指导教师评语：指导教师签字： 年 月 日注：不同的专业对毕业设计（论文）有不同的侧重点，本表仅供参考，各系可依据实际情况自行制定相应的指标体系。班级 04钢3 学生姓名 评价内容具 体 要 求分值评 分ABCDE翻译资料综述材料查阅文献有一定广泛性；翻译外文资料质量较好；有综合归纳资料的能力和自己见解。1515131197论文（设计）质量综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理；实验正确，分析处理科学；文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确；论文结果有应用价值。505045

9、403530工作量、难度工作量饱满，难度较大。252523211917创 新对前人工作有改进或突破，或有独特见解。10109876总 分总分30%评阅人评语：评阅人签字： 年 月 日注：不同的专业对毕业设计（论文）有不同的侧重点，本表仅供参考，各系可依据实际情况自行制定相应的指标体系。班级 04钢3 学生姓名 评价内容具 体 要 求分值评 分ABCDE报告内容思路清晰；语言表达准确，概念清楚，论点正确；实验方法科学，分析归纳合理；结论严谨；论文结果有应用价值。505045403530创 新对前人工作有改进或突破，或有独特见解。10109876答 辩回答问题有理论根据，基本概念清楚。主要问题回答

10、准确、有深度。303027242118报告时间符合要求。10109876总 分总分40%答辩小组评语答辩小组组长签字：年 月 日学院： 冶金与能源学院 班级： 学生姓名设计（论文）总成绩设计（论文）题目年产12万吨电锌的浸出车间的设计指导教师评定成绩评阅人评定成绩答辩成绩答 辩 委 员 会 评 语答辩委员会主任签字： 年 月 日注：设计（论文）总成绩=指导教师评定成绩（30%）评阅人评定成绩（30%）答辩成绩（40%）ix目录摘 要1ABSTRACT2第一章 绪 论3第二章 工艺流程的选择与论证4第一节 近代炼锌方法的评述4第二节 湿法炼锌具体方法的评述4第三节 工艺流程的选择与论证7第四节

11、设计流程的优缺点13第三章 主要技术经济指标的选择与论证14第一节 焙烧14第二节 浸出15第三节 净液17第四节 电解18第五节 系统总指标19第六节 各项技术经济指标22第四章 技术条件的选择与论证23第五章 厂址的选择与论证27第六章 经济篇29第七章 三废治理及环境保护31第八章 湿法炼锌冶金计算33第一节 锌精矿沸腾焙烧冶金计算33第二节 锌焙烧矿热酸浸出黄钾铁矾法冶金计算40第三节 硫酸锌溶液净化冶金计算50第四节 锌电解沉积冶金计算51第五节 焙烧矿浸出渣挥发窑处理冶金计算55第六节 挥发窑氧化锌处理冶金计算64第七节 年度综合物料平衡计算71第九章 主要设备的选择与计算72第一

12、节 焙烧矿的浸出部分设备选择与计算72第二节 氧化锌浸出部分设备选择计算74第三节 浸出液净化部分设备的选择与计算75第四节 其它设备的选择与计算76结 论78翻 译79致 谢88参考文献89附 录90摘 要 在对现有的湿法炼锌工艺进行了详细的研究基础上，参考了有关文献的相关数据与珠州冶炼厂的生产实践方面的数据，设计了年产12万吨电锌浸出车间。在传统的冶炼工艺基础上，改变了以往矿物浸出过程的冲矿，采用热酸黄钾铁矾法浸出，提高锌电解液的的浓度，生产效率大大的提高了，锌的总回收率也提高到95%。本文主要从锌的生产工艺流程的论述、技术经济指标、环境保护、浸出净化、氧化锌的处理、以及相关冶金计算等方面

13、进行了阐述，重点在锌的浸出方面做了论证。 本设计尽量采用接近或现代的先进的工艺流程，参考了珠冶的一些设计参数，并做了一定的改进。本设计采用先进的黄钾铁矾法浸出工艺，得到较少的渣量。净化采用二段式净化，用锌粉置换除铜镉；用较便宜的吐酒石取代黄药除钴；加入少量高锰酸钾除铁，把锌液从120g/L提高到150g/L，同时提高电流密度，通过这些工艺，减少了设备的购买和维修费用，工艺的改进，提高了生产率，降低了生产成本，提高了锌的回收率，达到良好的经济效果。关键词: 湿法炼锌，湿法炼锌工艺流程，环境保护，焙烧矿热酸黄钾铁矾法浸出，净化ABSTRACTA workshop producing 120,000

14、 ton of electric zinc per year was designed,which is based on the particular study on the existing smelt the zinc in wet law.We refered to some related literature and the datas which root in the productive practice of zhuzhou metallurgical plant.We changed the former mineral leaching process,and use

15、d the hot acid jarosite to leach.It can enhance the density of the zinc electrolyte so that it can improve the production efficiency a lot and the total zinc eturns-ratio also enhanced to 95%. This article mainly expound the discussion of the zinc production technical process, technical economic ind

16、icator, environmental protection, the leaching purified, zinc oxide processing, as well as the correlative metallurgy computation and gives a lot of proof on the zinc leaching.In this design,we try our best to use the modern advanced technical process,had referred to some design variable of zhuzhou

17、metallurgical plant and had made some improvement.We can get less quantity of slag because of using the advanced acid jarosite leaching process. The purification uses two sections of types to purify, eliminates the copper cadmium with the zinc powder replacement; Substitutes for Huang Yao eliminates

18、 cobalt with the cheaper artar emetic; eliminates the iron by adding in a few potassium permanganate;enhance the content of zinc from 120g/L to 150g/L, simultaneously enhances the current density.We reduced the cost of equipment purchase and the maintenance by using these processes.Since the improvi

19、ng of crafts,we enhanced the productivity, reduced the production cost,improved the zinc returns-ratio, achieves the good economic effect. Keywords: Smelt the zinc in wet law, Environmental protection Roast ores to soak out use hot acid yellow krausite process, Purification,Oxidize the zinc to soak

20、out103第一章 绪 论锌是白略带蓝灰色的金属，它的熔点和沸点较低，质软，有延展性，但加工后变硬，熔化后的流动性好。锌的用途很多，在国民经济中占据重要地位，锌的消耗量与Cu Pb差不多，主要消耗在金属锌方面。作为渡层金属保护钢材和钢铁制品，锌能与许多金属形成性质优良的合金，Cu Zn形成黄铜，铜锡铅锌形成的抗磨合金等，国防工业和交通运输工业中得到广泛的应用。离纯锌制造的银与锌电池体积小而能量大，多用于飞机和航天仪器上，由于锌的熔点低和流动性良好，适于压铸制造各种精密铸件，锌的抗腐性良好，可用于制造火药箱，家具，储存器和无线电零件，在化学工业中，锌可供制造颜料，ZnO还可用于橡胶制造业，ZnC

21、l2可作为木材防腐剂、在冶金工业中，Zn用来从合金溶液中置换,Au，在湿法练锌中用粉净液除Cu, Cd等。湿法炼锌共包括焙烧、浸出、净液、电解和熔铸五个阶段，最终得到产品锌。绝大部分锌冶炼厂采用连续浸出流程：即第一阶段为中性浸出；第二阶段为酸性浸出。酸性浸出渣通过挥发窑还原挥发处理回收锌，酸浸初Pb、Ag渣送铅厂回收Pb、Ag。在60年代以前，湿法炼锌厂都采用常规流程，锌的直收率只有80%左右，要设置渣处理设施，以回收渣中的锌。60年代末以来，高温高酸浸出法（黄钾铁矾法和针铁矿法等）投入工业生产以来，有效的解决了浸出渣的处理，整个流程的锌回收率可达98%。在焙烧、浸出和电积车间实现了设备的大型

22、化、机械化和自动化，明显的减轻了劳动强度，提高了生产率。但弃渣的处置是个未解决的课题。湿法炼锌可回收十多种有价元素。对环境的影响较小，可产出高质量的锌。目前世界上80%的锌都是由湿法炼锌得到的。本设计尽量采用接近或现代的先进的工艺流程，参考了珠冶的一些设计参数，并做了一定的改进。本设计采用先进的黄钾铁矾法浸出工艺，得到较少的渣量。净化采用三段式净化，用锌粉置换除铜镉；用较便宜的吐酒石取代黄药除钴；加入少量高锰酸钾除铁，把锌液从120g/L提高到150g/L，同时提高电流密度，通过这些工艺，减少了设备的购买和维修费用，工艺的改进，提高了生产率，降低了生产成本，锌的回收率达到了95%，达到良好的经

23、济效果。其工艺流程具有以下特点：1流程畅通，2将氧化锌粉与矿粉分开浸出，保证上清液质量，有利于综合回收。3各工艺易控制，实现机械化、电气化容易。4为环境保护“三废”治理创造了条件，废水易控制。5综合回收有价金属分布较集中。6流程大部分湿法操作，由于采用连续和自动化作业，劳动条件好。7设备造型在可靠基础上，.考虑了大型化和先进化。节省劳动力，提高劳动率，提高经济效益，最经济最有效地利用矿产资源，不断改善工作条件。第二章 工艺流程的选择与论证第一节 近代炼锌方法的评述近代炼锌有火法炼锌和湿法炼锌，火法炼锌的设备有鼓风炉、竖罐、平罐、电炉等方法，当前，湿法炼锌在工业上占有领先的地位，湿法炼锌生产的锌

24、占锌总产量的80%左右。火法炼锌的各种方法中，其基本原理是相同的，加热方式有所不同而已，都是在高温下用碳质还原剂还原，并利用锌沸点较低的特点，使锌成蒸汽挥发，而后冷凝成液体锌。平罐炼锌是采用最早的，由于其缺点多，现基本被淘汰了，竖罐炼锌虽有其优点，但其运行中要消耗大量的的冶金焦，产生大量的污染无难以克服，导致生产成本过高。鼓风炉炼锌自50年代在工业中得到了一定的发展，他具有处理 铅锌混合矿和含锌氧化物料直接生产的特点，但竞争力不如湿法炼锌，电炉炼锌多在电力充足的地区运用。火法炼锌首先得到的是粗锌，冷凝下来的锌中含有铅、镉等杂质，得进一步提纯火法炼锌的原则流程图如下所示。 硫化锌精矿99.99%

25、Zn 蒸馏掺渣烟化处理 氧化锌粉 另行处理 氧化焙烧或烧结烟 气收 尘烟 气炉 气制 酸硫 酸 焙烧产品 还原蒸馏 锌蒸气冷凝器 液体锌精馏精炼纯锌蓝 粉提取镉另行处理图21火法炼锌的原则流程图第二节 湿法炼锌具体方法的评述湿法炼锌是在一次世界大战期间发展起来的，它的本质是用稀硫酸溶解出焙烧矿中的锌，使其和不容的脉石等分开，溶液经过净化以后，用电解沉积的方法把它提取出来的过程。一般的工艺流程如下图：氧化焙烧硫化锌精矿烟 气收 尘烟 尘制酸锌 锭 焙烧矿 浸 出 硫酸锌溶液 净化除杂质净化硫酸锌溶液 电 积阴极锌 熔铸 废电解液烟 气 浸出渣 烟 化 烟化渣堆 存 氧化锌粉 或单独浸出硫 酸图2

26、2湿法炼锌的原则流程图在湿法炼锌的过程中，得到的浸出渣，含有锌、铜、铅、银等有价金属。需要进行处理以回收利用。渣的处理又可分为湿法处理和火法处理。 湿法处理可分为:黄钾钠铁钒法、针铁矿法、和赤铁矿法1 经过中和浸出和酸性浸出后的浸出渣含锌仍在l7%-20%左右，分析表明锌的主要形态为铁酸锌和硫化锌，若加强焙烧以减少焙烧矿中的硫化锌，加强酸洗减少浸出渣中的氧化锌和硫酸锌，那么渣中的铁酸锌可提高到90%。 热酸浸出的结果使得95%96%的锌被溶解出，同时也有90%的铁被溶解出，若溶液中硫酸铁和碱金属存在时，pH=1.5左右，在90度以上的高温下中和时，能形成一种过滤性能很好的结晶一种复式盐沉淀，反

27、应如下：3Fe2(SO4)3+12H2O+Na2SO4 = Na2Fe6(SO4)4(OH)12+6H2SO4 或3Fe2(SO4)2+10H2O+2NH4OH=(NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12+5H2SO4热酸浸出条件：硫酸40-60g/L 沉淀条件：9095oC,酸度56g/L ,Na:Fe6 NH4:Fe2:6。 采用黄钠铁钒沉铁时，要先对溶液进行中和，使得pH=1.5左右，常用氧化锌作中和剂，并加入MnO2使Fe2+ Fe3+转换。2热酸浸出针铁矿法沉铁新工艺当温度在90以上，在一定pH下，Fe3+会生成Fe00H晶体，即针铁矿。相当于反应：Fe(HO)3 FeOOH+H2O

28、若温度达150，。则发生反应： 2FeOOH+Fe2O3+H2O FeOOH和Fe2O3易形成大颗粒的结晶，易于固液分离 当控制条件:Fe3+浓度小于2g/L, Ph= 3-4，且温度大于90oC，可生成a-Fe00H沉淀。而实际热酸浸出液含Fe3+的浓度在20g/L以上，有的高达30-40g/L，不可直接沉淀FeOOHa 在生产上采用如下两种方法： a.首先用硫化锌还原Fe3+ Fe2(SO4)3+ZnS= 2FeSO4+2ZnSO4+S 结果使得Fe3+的浓度小于2g/L,然后在高温下鼓入空气，使Fe2+Fe3+。同时中和时 pH=34，可生成FeOOH。 4Fe2(SO4)3+4ZnO+

29、O2+2H2O =4FeSO4+4FeOOH另外一种方法是在热酸浸出时通入SO2进行直接还原得到Fe2+的溶液，而使Fe3+浓度小于2g/L。这样在沉铁时不用再还原Fe3+了。 3赤铁矿新工艺当温度在150以上时，Fe3+很大范围内按下式形式 2Fe3+3 H2O=Fe2O3+6H+温度越高，越有利于生成Fe2O3,若溶液中呈Fe2+,应使 Fe2+Fe3+。采用赤铁矿沉铁具体操作条件：温度：200oC，压力:1823-2026.5kpa，停留3小时。火法处理浸出渣可分为烟化法，熔炼法和回转窑法。 我国通常采用回转窑法，其过程为：被处理的物料要与还原剂混合，有时还要加入少量的石灰石促进硫化锌的

30、分解和调节渣成分，窑内温度达1100-1250 ，被还原的金属进入气相，在气相条件下被氧化成氧化物，主要反应： ZnO+C=Zn(气)+CO53840卡 ZnO+CO= Zn(气)+CO2 CO2+C=2CO 2CO+O2=2CO2 Zn(气)十O2= 2ZnO Zn(气)+CO+O2= ZnO+ CO2+151040卡 当锌呈硫酸锌状态时，主要反应: 2ZnSO4=2ZnO+2SO2+ O2 ZnO+CO= Zn(气)十CO2 Zn(气)十SO2+2 CO=ZnS +CO2 当锌呈硫化锌状态时主要反应: ZnS十Fe= Zn(气)+FeS ZnS+CaO+C=Zn(气)+CaS+CO 浸出渣

31、中的Pb以类似的反应进入气相，浸出渣中的镉、铟、锗易挥发入氧化锌尘中，从而使稀散金属得到富集。 浸出渣中的铜和贵金属不挥发，基本上全留于渣中，需进一步处理。 火法处理浸出渣可分为烟化法，熔炼法和回转窑法我国通常采用回转窑法，其过程为:被处理的物料要与还原剂混合，有时还要加如少量的石灰石促进硫化锌的分解和调节渣成分，窑内温度达1100-1250，被还原的金属进入气相，在气相条件下被氧化成氧化物，主要反应: ZnO+C=Zn(气)+CO -53840卡 ZnO+CO= Zn(气)+CO2 CO2+C=2COAa 2 CO+O2=2CO2 Zn(气)十O2= 2ZnO Zn(气)+CO+O2= Zn

32、O+ CO2+151040卡 当锌呈硫酸锌状态时，主要反应: 2ZnSO4=2ZnO+2SO2+ O2 ZnO+CO= Zn(气)十CO2 Zn(气)十SO2+2 CO=ZnS +CO2 当锌呈硫化锌状态时主要反应: ZnS十Fe= Zn(气)+FeS ZnS+CaO+C=Zn(气)+CaS+CO 浸出渣中的Pb以类似的反应进入气相，浸出渣中的偏、锢、锗易挥发入氧化锌尘中，从而使稀散金属得到富集。 浸出渣中的铜和贵金属不挥发，基本上全留于渣中，需进一步处理。第三节 工艺流程的选择与论证 湿法炼锌厂的焙烧也是氧化焙烧，培砂中除得到氧化锌外，还要保留少量的硫酸盐，以补偿电解和浸出循环系统中硫酸的损

33、失，另外焙烧时，还应尽可能减少铁酸锌的生成，还要脱硫，除砷、锑，并且得到高浓度的SO2烟气。 近代炼锌厂锌精矿粉状焙烧多用的方法有多层焙烧，悬浮焙烧和沸腾焙烧沸腾焙烧是强化焙烧过程的一种新方法。目前己被广泛采用。 多层焙烧炉外套是一种直圆筒钢壳，内衬耐火粘土砖，全炉以炉床分为若干层，该炉适于处理含铁和铅少的精矿，如铅，铁含量过多，会使炉床的使用期限缩短，耙齿损坏快，床能力低，且空气只与炉料表面接触，须进行再焙烧，为此，这种方法未被广泛采用悬浮焙烧是强化焙烧的一种方法，该焙烧具有以下优点:a、 生产率高b、 不仅不需要燃料，而且焙烧炉气的部分热还可以利用产生蒸汽.c、焙烧矿质量高，硫化物中的硫不

34、多于0.5%，铁酸锌较少。d、焙烧炉气SO2高。e、需工人数量少. 但这种焙烧也有很大的缺点： a焙烧前精矿的准备工作甚贵(要完全千燥，磨细) b.烟尘带出量较大，收尘费用较高。 c.由于精矿粒子较细，以致浸出车间的浓缩过滤进行缓慢，因而其发展受到限制。沸腾焙烧是一种强化焙烧的过程，其实质是使空气流自下而上地吹过固体炉料层，鼓风速度要到达到使固体颗粒互相分离，不停的上下运动处于沸腾状态。正是由于沸腾焙烧不紧提高了产量而且改进了产品质量，同时还具备设备简单，控制容易等系列的优点，目前沸腾焙烧已得到广泛应用。沸腾焙烧烧的炉型:：目前新建的电解锌厂都采用鲁奇炉，它的上部使扩大型的炉子，扩大部分与炉床

35、面积之比为1.33-1.5。炉温控制：因物料含铁、磷高，沸腾层温度应控制在860-880oC收尘系统:采用三段收尘法。 (1)冷凝收尘器：有重力收尘作用收下的矿尘量为总量的40%60%。(2)旋涡收尘：对焙烧锌精矿来说，进入设备的炉气极为重要，一般要控制在300450。温度过高过底都不好易造成结块，堵塞收尘器。(3)电收尘：在收尘之前，一般有高温排风机。这样可降低制酸净化系统的负压，以便沸腾焙烧的压力调整。经过上述三段收尘，就达到了排放标准。沸腾焙烧的矿尘输送方式： 采用螺旋给料机或刮板运输机，不仅改善了劳动条件。而且也减轻了劳动强度，但劳动条件还不够好，株冶采用真空吸送工艺取得了良好的效果，

36、其主要特点： (1)设备构造简单，投资少；(2)输送效率高；(3)可输送多晶贮放的烟尘；(4)输送管道占地面积小，可因地制宜；(因在负压下操作，劳动条件好，烟尘无飞扬损失；(5)操作简单设备维修容易，但动力消耗大，对整个系统要求密封性好，本设计采用这样方法。沸腾焙烧的加料装置： (1)螺旋给料机：因精矿中含有水分，且吸湿性又很强，因而在螺旋桨的经常挤压下不可避免的产生结块，严重使设备不能正常启动，固不采用此设备 (2)圆盘给料机：效果较好，可使沸腾层温度在10 C范围内波动。本设计采用圆盘给料机。炉气冷却方式： 1）直接向炉气喷水冷却，因为水的汽化热很高，它的冷却效果很好。但因此增加了炉气的含

37、水量；2）气冷；3）利用废热锅炉冷却。焙烧矿的冷却 湿法炼锌的浸出过程，是以稀硫酸或锌电解液作为溶剂，把锌原料中的有价金属溶解进入溶液的过程。溶液中溶解进入的除了锌以外，还有铁、铜、镉、钴、镍、砷、锑及稀有金属元素。这些杂质元素会对电解过程造成不良的影响，因此在电解之前要求把杂质尽量除去。而且在除杂过程中尽量通过水解净化将部分杂质除去，可减轻溶液净化系统的负担。浸出过程是将原料中的锌尽可能的溶解进入溶液中，并在浸出完成时采取一定的措施，除去部分铁、硅、锗等有害杂质，得到沉降速度快、过滤性能良好、易于实现固液分离的浸出矿浆。浸出使用的锌原料主要有锌硫化锌精矿或硫化锌精矿经过焙烧产出的焙烧矿、氧化

38、锌粉与含锌烟尘以及氧化锌精矿等。其中焙烧矿是目前炼锌过程的主要原料。焙烧矿的化学成分、物相组成等对浸出过程产生溶液的质量以及金属回收率。均有很大关系。焙烧矿的全锌量、可溶锌率、水溶锌量、可溶硅量。不溶硫量及砷、锑、氟、钻、锗等杂质含量是表征焙烧矿质量好坏的标志。焙烧矿含锌多少与浸出渣的数量及金属投入量有直接关系.含锌量越高则浸出渣量越少，金属直收率越高，同时排渣工序排渣负荷也轻。为了求得好的经济效益，一般要求焙烧矿含锌量应在55%以上。焙烧矿中呈易溶的氧化锌和硫酸锌对全锌的比例越高，浸出速率越大，浸出率也越高:反之，呈难溶的铁酸锌、锌酸盐的锌量越高，则浸出速率越小，浸出率越低。如果可溶锌率降低

39、1%，则浸出率就降低1%,冶炼总回收率降低。0.1%一0.2%。在常规浸出中一般要求可溶锌率92% 。热酸浸出可以溶解铁酸锌，对加速浸出过程也是有利的。焙烧矿中的铁量在常规浸出法中对浸出率和渣量均有重要的影响。含铁量少，焙烧矿可溶锌率高，浸出渣率越少，锌的浸出率和冶炼回收率也增大。如果焙烧矿中的铁增加1%，那么不溶锌升高0.6%，在热酸浸出法中含铁量除影响作业过程外，也影响铁渣量的产出率，一般要求含铁不大于12% 。焙烧矿中的硅酸盐能溶解于稀硫酸溶液中，但由于形成的硅胶在浸出矿浆中呈胶体状态，要中影响矿浆的密度、澄清和过滤。为使浸出过程顺利进行，一般要求可溶硅量一般不超过2.5%.氟、氯会影响

40、电解过程的正常进行，而除氟、氯的方法也比较麻烦，依次，一般要求焙烧矿含氟、氯不超过0.02%.焙烧矿中的砷、锑、钻等的含量根据溶液净化工艺不同而要求也不一样，当然是越少越好不溶锌量对过程的影响需根据工艺流程与管理水平而定，可通过调整流态化操作制度而进行调整。焙烧矿粒度对锌的浸出率有很大影响，流态化焙烧产出的焙烧矿粒度越细，则残硫越少。此外，焙烧矿粒度越细，则浸出速度越快。焙烧矿粒度与浸出速度关系如下:表2-1焙烧矿粒度与浸出速度关系焙烧矿粒度mm0.3-0.880.88-0.320.32-0.210.21-0.150.15浸出时间min55403521氧化锌与含锌烟尘成分复杂，虽然含锌较高，一

41、般55%-65%，但含杂质较多，尤其含氟、氯高。浸出前要先将其进行脱氟、氯处理。一般将其单独浸出后，得到的硫酸锌溶液再与焙砂浸出液合并，送下一工序净化除杂质。氧化锌矿的特点是硅高，难于选矿富集。湿法冶金处理氧化锌的最大难点是浸出是生成难以过滤的胶体经过研究者的长期不懈努力，已有一些处理硅酸盐氧化矿酸浸技术。浸出过程可分为连续浸出和间断浸出。连续浸出的特点是:(1)备生产能力大；(2)焙烧矿在冲矿过程中利用显热加热矿浆；(3)采用湿法输送焙烧矿，可减少矿尘的飞扬损失，改善条件，且节省冷却热焙砂的设备；(4)过程易于实现自动化。通常情况下，连续浸出适于矿源固定，精矿品位高，杂质少的大中型冶炼厂。而

42、间断浸出适用于供矿点较多，成分较复杂，品位较低的工厂。根据浸出方法可分为一段浸出和多段浸出。由于一段浸出的浸出率低，故很少采用。我国过一般采用两段浸出，而国外有的工厂采用三段浸出。间断浸出的优点主要是可以处理不同矿山的锌精矿及质量较低的精矿，其次是可确切的计算焙烧装入量，缺点有(1)设备利用率低;(2)有时需要消耗蒸汽加热溶液及合金钢或铅制蛇型的热管。(3)运输焙烧矿的劳动条件不良;(4)焙烧矿与含50-100g/LH2S04的溶液直接接触，增多杂质的溶解量。本设计采用连续浸出.1矿粉系统:(1)烧矿湿法上矿(调成矿浆)，该法具有以下优点:不需要冷却热焙烧矿的设备。消除烟尘飞扬，可利用焙烧矿的

43、物理加热浸出有的溶液，这样在焙烧炉下面就开始了浸出过程矿浆在管道内输送每人眼与焙烧矿充分接触，发挥了管道反应的优越性。(2)分级设备:湿法炼锌厂对焙烧矿采用两种分级方法，即湿法分级和干法分级。湿法分级又分为水力旋流器和圆锥分级机。本设计采用圆锥分级机。它是基于矿浆中粗细颗粒陈降速度不同而进行分级的设备。其特点是不需要外加给矿，溢流粒度稍细。排矿常有堵塞，排矿器磨损较快。(3)冷却收尘，旋涡收尘，电收尘特点:细粒加在低酸槽浸出，粗粒加在高酸槽浸出。(4)除砷、锑不外加铁:用中和沉铁法时，溶液中的砷、锑可与铁发生共沉淀，必须保证有足够的铁离子，通常铁的含量为砷、锑总量的十倍以上。一般湿法炼锌厂往往

44、需要在浸出矿中饭奴部分硫酸亚铁，以满足除砷、锑的需要。本设计借鉴株冶的先进技术，把磨矿底流直接打到酸浸的中酸槽。这样使除砷、锑不外加硫酸亚铁。这样即保证了中浸的浸出率，又增加了铁矿浆。(5)矿粉中性浓缩底流不打入高酸槽。为了进一步浸出锌，达到最后限度的溶解锌，得到高的浸出率，同时避免大量杂质的溶解，使之具有良好的过滤性能，以便进一步分离固体与液体，所以矿粉中性浓缩底流打入中酸，低酸槽。2氧化锌系统:1）氧化锌粉不设分级设备，串联两台球磨机。因为氧化锌粉本身黏度小，为了减少工序。同时不降低混合磨细的效果。目的使为了把氧化锌粉料磨的更细，更均匀。2)中性上轻液不直接净化而返回冲矿。因为氧化锌浸出上

45、清液含杂质较高，直接送净化，将增加净化负荷，这样做对提高溶液的质量，提高电流效率起到了很好的效率。3）二段浸出：目的是使焙烧矿中的锌最大限度进入溶液，借鉴株冶经验采用一次中性浸出，二次酸性浸出，一次浸出在空气搅拌槽内进行，浸出过程溶出很多杂质，所以采用上清液送去冲矿，其底流送去酸浸，因为氧化锌尘中铟锗含量较高，而且需要富集，固采用这种方法。4）加热方式的选择：浸出过程用蒸汽加热矿浆至7080度，因为蒸汽来源于沸腾焙烧的余热，故比较经济合理。5）浸出槽的选择：浸出槽有两类，空气搅拌槽和机械搅拌槽，一般作业中有氧化作用的用空气搅拌槽。有还原作用的用机械搅拌槽。加锌粉除钴、铜时为还原过程，采用机械搅

46、拌槽；焙烧矿浸出时，采用空气搅拌槽。3 .浸出渣处理：各种经济技术指标如下：表22浸出渣处理的各种经济技术指标投资(万元)浸出渣处理黄钾铁矶法针铁矿法株冶回转窑法锌总回收率%1080011000110509000锡总回收率%)88969695.4Cu在渣中总回收率(%)6085858590Pb在演中总回收率(%)40909041025硫总回收率(%)/60658575直流电单耗Kwh/tZn97979793硫酸消耗量342019001900/成本(元/tZn)/1323焙烧矿产出量2100001900019000/4.硫酸锌溶液的挣化，上清液质量要求: 表23硫酸锌溶液的净化上清液质量要求元素

47、ZnCuCdAsGe上清液g/L130-1700.4-0.80.68-0.800.00036-0.0000180.005-0.002净后液g/L130-1700.00050.00050.00050.00005NiCoFeClFMn0.00-0.0020.01-0.050.0015-0.0010.10.04-0.13.190.0020.0010.0010.10.053-6经中性浸出和中性浓缩后得到的上清液，其中含有大量的杂质离子，在电解之前必须进行净化。挣化的目的是将溶液中对电解有害的杂质除至允许含量，并且将这些杂质元素变为原料进行综合回收。我国的湿法炼锌厂均采用两段净化法，多数厂一段为锌粉置换

48、除铜镉，二段为黄药除钴。锌粉置换除铜镉:铜和锅以硫酸盐的状态存在，过程的目的是将其中的铜镉置换出来，从而得以除去，生成如海绵状铜沉淀物经过进一步处理以回收其中的铜和隔.黄药除钴:钻在溶液中呈二价存在，溶液中加入黄药，并加入硫酸铜做氧化剂。使二价钴氧化成三价钴.在工业中除钴的方法有很多:1)砷盐净化法:在中性或弱酸性溶液中加入锌粉的同时加入铜盐和砷盐，温度控制在75-80oC，该法主要利用微电池原理使砷、钻、铜等离子在微电池上还原生成合金而除去。2)锑盐净液法:原理同上。锑盐法不加铜盐，除钴效果好，添加剂耗量少等优点但同时因耗锌量大，流程长等缺点，在我过尚未推广。3)黄药除钻:原理同上，主要反应

49、: CoSO4+CuSO4+4C2H5OCS5=Cu(C2H6OCS5)+Co(C2H6OCS5)3+3K2S04优点:效果好，可以产出一级锌，除钴渣易处理，操作简单，工艺成熟；缺点：消耗昂贵试剂。除钴液残钴高。4) 奈酚除钴法:因试剂易与铜镉铁形成不溶物，故除钴应在除铜镉之后进行，以减少药剂用量.主要反应: 13C10H6ONO-+4Co2+5H+=C9OH6NH2OH+4Co(C10H40N0)3+H20 操作过程:往挣化槽中加入-奈酚，然后加入NaOH 和HN03或者加入预备的纳盐溶液，搅拌10min钟，再用废电解液酸化至0.5g/L,H2S04;再搅拌1h。过剩试剂用活性炭吸附除去。

50、5.管式压滤器的选择: 板框压滤机是较老的过滤设备，由于它具有结构简单制造方便，适应性大，滤液清澈等优点，目前在冶金行业仍得到广泛应用。但它具有间断作业，装布，卸渣等辅助操作时间长，劳动强度大，滤布消耗较高等缺点。 本设计采用尼龙管式压滤机. 这种过滤设备具有机构合理，工艺先进，延长了滤布寿命，较好的解决了锅镁结晶堵塞滤布的问题，并且该系统具有占地面积小，过滤速度快，劳动条件好等系列优点。 6.深度净化工艺: 深度净化工艺具有下列优点:(1)提高了锌的质量;(2)改善了电解的技术经济指标:(3)能除去用黄药所不能除去的杂质镍锗等;(4)砒霜相比，该法的特点是不产生有毒气体，操作条件好，但也有不

51、足之处:锌粉量大、渣量大、压滤困难、镉复溶。 7.(1)电解沉积:工业上从硫酸锌水溶液电解沉积锌有三种方法:低酸低电流密度，中酸中电流密度，高酸高电流密度。如表2-4目前，国内工厂采用中酸中电流密度的下限，低酸低电流密度的上限进行电解的方法。锌电解沉积，电解液冷却，极板制造和电解槽清理等设施是锌电解车间的一般配置。表24电解沉积三种方法的比较:方 法电解液含H2S04阴极电流密度优缺点低酸低电流密度110-130g/L300-450耗电少、生产能力小、基建投资大中酸中电流密度130-160g/L500-700操作比较简单、生产能力在两者之间高酸高电流密度220-300g/L1000以上生产能力

52、大、耗电多、电解槽复杂 (2)冷却: 锌电解沉积过程中，由于电热效应，而使电解液温度不断升高。为了维持电解槽的热平衡，保证稳定的电解温度。必须设置电解液冷却设施。 电解液冷却方式有以下几种:槽内冷却，真空蒸发冷却，冷却塔冷却。其优缺点和适用条件如表25。本设计采用冷却塔的方式。8熔铸阴极锌熔铸通常采用的炉子是低频感应电炉，由于低频感应电炉具有一系列的优点，现己逐步取代反应炉。本设计采用低频感应电炉。反射炉（优点）：投资费用少，设备制造简单，维修检修方便。缺点：单位面积生产能力小，烧损大，金属回收率低，烟气量大，而有收尘设施，热利用率低。低频感应炉:优点：单位生产能力大，金属直收率高。易于调节，

53、温度稳定，可以连续作业，缺点:投资费用大，热利用率高，占地面积小。设各制造复杂，维修较困难表2一5锌电解液各种冷却方式的适用条件及其优缺点 方式槽内冷却真空蒸发冷却冷却塔冷却适用条件生产规摸小，电流强度小一般为小循环，供水充足，水温低。生产规模大. 电流强度大，大循环，建厂地区气温高，湿度大。生产规模大. 电流强度大大循环，建厂地区气温高，温度小。投资优点设备制造简单，不需单独管理，无动力消耗。不受地区气候条件限制，能够保证电解液达到低温变电解槽利用系数大，由于蒸发时带走水分，可增加洗渣水量，降低渣中水溶锌，从而提高锌的直收率，降低硫酸的消耗，便于实现自动化设备制造较复杂，蒸汽和水消耗投资多，

54、经营费用高，需常处理结垢物。设备制造比较简单，小，不消耗水和蒸汽，经营费用低，可蒸发部分水分。缺点间接热交换，水消耗量大，受地区气候条件限制，电解槽利用系数小，耗用较多有色金属。受地区气候的湿度限制较严，当电解液温度超过空气湿度温度时不能采用第四节 设计流程的优缺点设计的优点:a焙烧采用固体流态化技术，提高了床能力，改善了焙烧矿质量。b.沸腾炉SO2回收率高。c.用沸热锅炉冷却气体，提高了能量的利用率。d.采用了真空吸逸烟尘，提高了输送效率，减少了损失，改善了劳动条件。e热焙砂直接湿法上矿，改善了劳动条件，提高了金属回收率。f.浸出连续操作，易于实现自动控制g.采用了沸腾净液，除铜锅，提高了净

55、液速度和质量h.采用了管式压滤器，提高了压滤的速度和质量，减轻了劳动强度。i.采用空气冷却塔冷却净液，减少了能耗。j. Cu、Cd、Co、Pb、Zn、Ge、Ag等有价金属可以综合回收k浸出采用不外加硫酸亚铁的工艺，既达到了除杂的目的，又降低了成本，提高了劳动生产率。l.设有完善的收尘设备，提高了金属回收率，改善了劳动条件。m.熔铸采用低频感应电炉和圆盘过滤机，实现了连续铸键。本设计的缺点:a.挥发室中金银的回收未得到很好的解决。b.净液未达到深度净化，影响了电解质量和电流效率.c.除钻间断与连续浸出，连续除铜隔不配套。d.回转窑处理浸出渣遇到的问题难以克服第三章 主要技术经济指标的选择与论证第一节 焙烧1.焙烧矿的质量 可溶锌:本设计的可溶锌选取92%-93%,焙烧矿的可溶锌率对浸出率和冶炼总回收率影响很大，若锌可溶解率降低1%，则浸出率降低1%冶炼总回收率降低0.1%一0.2%,通常焙烧矿中的可溶锌率大于90%。