最新产10万吨粗铅毕业.pdf

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1、 产 10 万吨粗铅毕业 精品好文档，推荐学习交流 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢29 年产 10 万吨粗铅 毕业设计 精品好文档，推荐学习交流 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢29 摘要 本次设计主要是年处理 10 万吨铅精矿的铅顶吹直接熔炼炉，通过对铅及其主要化合物的物理化学性质和用途的认识、铅生产方法的了解、铅直接熔炼原理及工艺流程的选择、计算熔炼炉炼铅的物料平衡与热平衡计算。对铅顶吹直接熔炼炉进行选择计算，根据计算出的尺寸对熔炼炉进行定型，通过尺寸定型画出熔炼炉的结构图。设计方案以技术新、效益高为原则，充分体现了先进、灵活、多功能的特点。关键词:铅顶吹直接熔炼

2、炉、年产 10 万吨、工艺流程的选择、物料平衡与热平衡计算、尺寸定型、画结构图。精品好文档，推荐学习交流 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢29 目录 1 绪论.Error!Bookmark not defined.2、铅生产概述.3 2、1 铅及其主要化合物的物理化学性质和用途.3 2、1、1 铅的性质和用途.3 2、1、2 铅的主要化合物的物理化学性质.5 2、2 铅生产方法概述.8 2、2、1 直接炼铅法.8 2、2、2 传统炼铅法.9 2、3 铅直接熔炼.9 2、3、1 铅直接熔炼的基本原理.9 2、3、2 铅直接熔炼工艺流程.11 2、3、3 铅直接熔炼中各主要组分的行为

3、.14 2、3、4 铅直接熔炼主要产物.16 2、4 铅直接冶炼艾萨炉熔炼系统主要设备结构 .17 2、4、1 艾萨炉的炉体结构.17 2、4、2 艾萨炉喷枪.17 2、4、3 辅助燃烧喷嘴.18 2、4、4 艾萨炉的熔体排放.19 2、4、5 艾萨熔炼操作要点.19 3、冶金计算.21 3、1 原料.21 3、2 燃料.22 3、3 辅助材料.23 3、3、1 石英石.23 3、3、2 石灰石.24 3、3、3 铁焙砂.24 精品好文档，推荐学习交流 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢29 精品好文档，推荐学习交流 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢29 1、绪论 在所有

4、金属的冶炼中，铅冶炼一直是个难点。世界已查明的铅资源储量为 150 万吨，中国的铅储量为 9 万吨，在世界上居第二位。中国的铅产量接近世界的，居世界第一位。中国的铅消费也在增加，成为世界第二大消费国，仅次于美国。2003 年中国的铅消费量为 116.82 106 吨。随着铅工业的发展，中国铅冶炼的技术装备水平也在提高，但与国外相比仍有差距，主要体现在以下几个方面：、铅冶炼企业的规模较小；、技术装备相对落后；、再生资源利用率低；、环境污染比较严重；、技术经济指标偏低。目前，世界上以，硫化铅矿为原料铅，冶炼生产仍以烧结-还原熔炼工艺为主，其产量占世界铅产量的 70%以上，密闭鼓风炉熔炼工艺约占 1

5、0%,新炼铅工艺占 10%-15%。中国铅冶炼的情况与上述情况大致相同，对矿产铅而言，烧结-还原熔炼工艺占 65%，ISA 工艺占 12%，新工艺占 23%。ISA 工艺将铅精矿混合冶炼，一般铅锌比例为 1:2，烧结烟气中 SO2浓度为 5%左右，可采用两转两吸接触制酸工艺回收其中的 SO2，烟气可达标排放。精品好文档，推荐学习交流 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢29 中国采用的铅冶炼新工艺有氧气底吹技术、氧气顶吹技术和卡尔多法。这些方法的共同特点是取消了硫化铅的烧结脱硫过程，采用富 精品好文档，推荐学习交流 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢29 氧熔炼脱硫，烟气 S

6、O2浓度可达到 10%以上，均采用常规制酸工艺进行烟气处理，回收其中的 SO2，尾气可达标排放。所不同的是氧气底吹和氧气顶吹技术仍需鼓风炉进行还原熔炼，卡尔多法可直接产出粗铅。现世界各国争相学习和接纳中国的炼铅新技术并取得了不俗的产量和效果。按工艺交流学习其氧气顶吹的鼓风炉直接熔炼，掌握其原理，对我们将来的发展有着重要作用。精品好文档，推荐学习交流 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢29 2、铅生产概述 2、1 铅及其主要化合物的物理化学性质和用途 2、1、1 铅的性质和用途 铅是周期表中第四族元素，原子序数为 82，在化合物中铅为两价及四价，原子量为 207.21207，呈蓝灰色或

7、银灰色银灰色蓝，晶体结构为面心立方晶格，熔点 327.4，沸点 1725，密度11.336 克/厘米。铅主要用于制造合金：耐蚀合金（用于蓄电池栅板、电缆护套、化工设备及管道等）；焊料合金（用于电子工业、高温焊料、电解槽耐蚀件）；电池合金（用于产干电池）；轴承和模合金。应用于颜料的铅化合物有铅白、铅丹、铅黄、密陀僧。可用于聚氯乙烯的稳定剂。铅对 X射线及 r 射线有良好的吸收能力，广泛用于 X光机和原子能装置的防护材料。目前，有研究将铅用于电动汽车和电动自行车（动力电池）、重力水淮测量装置、核废料包装物、氡气防护屏、微电子和超导料。铅的最重要的有机化合物是四乙基铅，常用作汽油的防爆剂。、物理性质

8、 金属铅结晶属于等轴晶系，其物理性质方面的特点为硬度小、密度大、熔点低、沸点高、展性好、延性差、对电与热的传导性能精品好文档，推荐学习交流 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢29 差、高温下容易挥发、在液态下流动性大。这些性质如表 11 所示。表 1-l 铅的主要物理性质 项目 原子量 密度(20)熔点 硬度(莫氏)沸点 粘度(340)单位 g/cm3 Pa s 数值 207.21 11.3437 327.43 1.5 1525 0.189 项目 比电阻(20 导热系数f100)平均热容(一表面张力(327.5 气化潜热 熔化潜热 单位 /cm2 J/(cm s J(g-Pa/cm

9、Jg J/g 数值 20.648 0.339 0.1505 44.4 840 26.17 铅的蒸气压与温度的关系如下：温度()620 710 820 960 1130 1290 1360 1415 1525 蒸气压(kPa)1.33 10-4 1.33 10-3 1.33 10-2 0.133 1.33 6.7 13.3 38.5 101.3 可见在高温下铅的挥发程度很大，所以在火法炼铅过程中容易导致铅的挥发损失和环境污染，炼铅厂必须设置完善的收尘设备。、化学性质 铅在完全干燥的常温空气中或在不含空气的水中，不发生任何化学变化；但在潮湿和含有 CO2的空气中，则失去光泽而变成暗灰色，其表面被

10、PbO2薄膜所覆盖，此膜慢慢地转变成碱性碳酸铅3PbCO3 Pb(OH)2。精品好文档，推荐学习交流 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢29 铅在空气中加热熔化时，最初氧化成 Pb2O，温度升高时则氧化为 PbO，继续加热到 330450形成的 PbO氧化为 Pb2O3，在450470的温度范围内，则形成 Pb3O4。(即 2PbO PbO2，俗称铅丹)。无论是 Pb2O3，或 Pb3O4在高温下都会离解生成 PbO，因此 PbO是高温下惟一稳定的氧化物。CO2对铅的作用不大；浸没在水中(无空气)的铅很少腐蚀。铅易溶于硝酸(HNO3)、硼氟酸(HBF4)、硅氟酸(H2SiF6)、醋酸

11、(CH3COOH)及 AgNO3等；盐酸与硫酸仅在常温下与铅的表面起作用而形成几乎是不溶解的 PbCl2和 PbSO4的表面膜。可见，以工业上常用的“三酸”作为溶剂，都不太适宜用于湿法炼铅和粗金属铅的水溶液电解精炼，因为尽管硫酸、盐酸价廉易得，但生成的 PbSO4、PbCl2在水溶液中溶解度小；而与硝酸形成的 Pb(NO3)2在水溶液中不太稳定，容易生成挥发性的氧化氮。这就是湿法炼铅工业化规模生产的困难所在，也是粗铅电解精炼不得不采用较昂贵的 H2SiF6作电解质的缘故。铅是放射性元素铀、锕和钍分裂的最后产物，可吸收放射性线，且具有抵抗放射性物质透过的性能。2、1、2 铅主要化合物的物理化学性

12、质、硫化铅 硫化铅(PbS)在自然界呈方铅矿存在，色黑(结晶状态呈灰色)，具有金属光泽。PbS含 Pb86.6，密度 7.4 7.6g/cm3，熔点精品好文档，推荐学习交流 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢29 1135，熔化后流动性很大，可透过粘土质材料而不起侵蚀作用，易渗入砖缝。PbS 在 600时已开始挥发，其蒸气压与温度的关系如下：温度()852 928 975 1074 1108 1160 1221 1281 蒸气压(kPa)0.133 0.667 1.33 7.99 13.3 26.7 53.3 101.3 PbS 的离解压很小，1000时仅为 16.8Pa。但 PbS

13、 中的 Pb 可被对硫亲和力大的金属所置换，如温度高于 1000时，铁可置换 PbS中的铅(PbS+Fe=FeS+Pb)。这就是炼铅常见的“沉淀反应”。PbS 可与 FeS、Cu2S 等金属硫化物形成锍，CaO、BaO对 PbS 可起分解作用(4PbS+4CaO=4Pb+3CaS+CaSO4)；在还原气氛下，可发生下列反应：2PbS+CaO+C(CO)=Pb+PbS CaS+CO(CO2)。当炉料中存在大量 CaS 时，会降低铅的回收率，因为 CaS 将与 PbS 形成稳定的CaS PbS。在铅的熔点附近，PbS 不溶于铅中，随着温度的升高，PbS在铅中的溶解度增加。到 1040时，PbS 与

14、 Pb 的熔合体分为两层，上层含 PbS 89.5，Pb10.5；下层含 PbS19.4，Pb 80.6。当冷却时 PbS 以纯净的结晶体从 PbPbS 熔合体中析出，这是鼓风炉熔炼中炉结形成的原因之一。PbS 溶解于 HNO3及 FeCl3的水溶液中，所以 HNO3和 FeCl3均可用来作为方铅矿的浸出剂。PbS 几乎不与 C和 CO发生作用。PbS 在空气中加热时生成 PbO和 PbSO4，其开始氧化温度为 360380。精品好文档，推荐学习交流 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢29、氧化铅 氧化铅(PbO)又名密陀僧，熔点 886，沸点 1472，有两种同素异形体：属于正方晶

15、系的红密陀僧和斜方晶系的黄密陀僧。熔化的密陀僧急冷时呈黄色，缓冷时呈红色，前者在高温下稳定，两者的相变点为 450500。PbO在不同温度下的平衡蒸气压如下：温度()943 1039 1085 1222 1265 1330 1402 1472 蒸气压(kPa)0.133 0.667 1.33 7.99 13.3 26.7 53.3 101.3 PbO是强氧化剂，能氧化 Te、S、As、Sb、Bi 和 Zn 等。PbO是两性氧化物，既可与 SiO2、Fe2O3，结合成硅酸盐或铁酸盐；也可与 CaO，MgO等形成铅酸盐(如 PbO2+CaO=CaPbO3)；还可与Al2O3结合成铝酸盐。PbO对硅

16、砖和粘土砖的侵蚀作用很强烈。所有的铅酸盐都不稳定，在高温下离解并放出氧气。PbO是良好的助熔剂，它可与许多金属氧化物形成易熔的共晶体或化合物。在 PbO过剩的情况下，难熔的金属氧化物即使不形成化合物也会变成易熔物。此种作用在炼铅过程中具有重要意义。PbO属于难离解的稳定化合物，但容易被 C和 CO所还原。、硫酸铅 硫酸铅(PbSO4)的密度为 6.34g/cm3，熔点为 1170。PbSO4是比较稳定的化合物，开始分解的温度为 850，而激烈分解的温度为 905。PbS、ZnS 和 Cu2S 等的存在可促进 PbSO4的分精品好文档，推荐学习交流 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢2

17、9 解，促使其开始分解温度降低。例如 PbSO4+PbS系中，反应开始温度为 630。PbSO4和 PbO均能与 PbS发生相互反应生成金属铅，是硫化铅精矿直接熔炼的反应之一。、氯化铅 氯化铅(PbCl2)为白色，其熔点为 498，沸点为 954，密度为 5.91g/cm3。PbCl2在水溶液中的溶解度甚小，25时为 1.07，100时才为 3.2。但 PbCl2溶解于碱金属和碱土金属的氯化物(如NaCl 等)水溶液中。PbCl2在 NaCl 水溶液中的溶解度随温度和 NaCl浓度的提高而增大，当有 CaCl2存在时，其溶解度更大。例如，在50下 NaCl 饱和溶液中铅的最大溶解度为 42g/

18、L；当有 CaCl2存在下的 NaCl 饱和溶液加热至 100时，则铅的溶解度可达100110g/L。2、2 铅生产方法概述 铅从原矿开始，经过采矿和选矿，得到含铅45%70%的铅精矿，然后送入冶炼厂进行冶炼。目前世界上铅的冶炼方法有火法和湿法两 种，主要以火法为主，湿法炼铅还未实现工业化。火法冶炼又可分为直接冶炼法和传统冶炼法。2、2、1 直接炼铅法 直接冶炼法主要有以下几种：（1）基夫塞特法(Kivcet)炼铅：1967年前苏联有色金属矿冶研究院开始试验；1988年实现了工业化连续生产。该工艺是由原苏联的莫斯科有色研究院和哈萨克斯坦共同研制完成的。意大利萨米公司购买了该项专利权并在威斯麦港

19、，基夫塞特法炼铅对物料的制备要求严格，入炉炉料经配料后要求充分干燥至水份0.5%以下，精品好文档，推荐学习交流 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢29 粒度要求100目左右。终渣含铅3%以上，仍有低空污染问题，生产能耗高。（2）氧气底吹炼铅法（QSL）：由德国鲁奇公司等研制的，已在中国、德国、韩国建厂，该工艺对原料制备要求相对较为宽松，物料水份、粒度组成不受严格的限制。由于氧化与还原在同一个装置中完成，终渣含铅为5%-10%，氧耗高、电耗高。（3）水口山炼铅法（SKS)；该法是中国自行开发的直接炼铅新工艺。它是在一台氧气底吹回转炉内冶炼的。铅精矿不经焙烧和烧结，在此炼出一步分粗铅，另

20、一部分铅氧化成 PbO进入炉渣，炉渣含铅40%，铸块后进鼓风炉还原熔炼。（4）氧气顶吹炼铅法：此法是两段（氧化和还原）操作的直接炼铅法，澳大利亚 MIM公司和 Ausmelt 公司分别拥有类似的技术。所建的工厂有处理铅精矿和废旧电池的，也有用于炼铅炉渣烟化回收锌的。炉型和炼铜的艾萨炉或奥氏炉相同。MIM公司最初建设的一套生产设施是由两台相互连通的炉子组成，一台氧化熔炼炉产出粗铅和高铅炉渣的混合熔体，该混合熔体经过连通管进入还原炉，高铅炉渣在还原炉用喷枪喷入粉煤还原。2、2、2 传统炼铅法 传统炼铅法主要为烧结鼓风炉熔炼法，而鼓风炉炼铅历史悠久，到 19 世纪已出现较大规模的生产，主要是将烧结块

21、和焦炭从炉顶分层加入鼓风炉内进行还原熔炼。粗铅和炉渣从各自的放出口间断或连续放出。粗铅品位为 96%98%，需进一步精炼。炉渣进行烟化处理，回收其中的锌、铅和其它有价金属后弃去。由于该法工艺简单、生产稳定、回收率高等优点，多年来被广泛采用，所生产的铅占世界铅产量的 80%以上。2、3 铅直接熔炼 精品好文档，推荐学习交流 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢29 2、3、1 铅直接熔炼的基本原理 金属硫化物精矿直接熔炼的特点之一是利用工业氧气,二是采用强化冶炼过程的现代冶金设备,从而使金属硫化物受控氧化熔炼在工业上应用成为可能。在铅精矿的直接熔炼中，根据原料主成分 PbS 的含量,按照

22、 PbS氧化发生的基本反应 PbS+O2=Pb+SO2,控制氧的供给量与 PbS 的加入量的比例(简称为氧/料比),从而决定了金属硫化物受控氧化发生的程度。实际上,PbS 氧化生成金属铅有两种主要途径：一是 PbS 直接氧化生成金属铅，较多发生在冶金反应器的炉膛空间内；二是 PbS 与PbO发生交互反应生成金属铅，较多发生在反应器熔池中。为使氧化熔炼过程尽可能脱除硫（包括溶解在金属铅中的硫），有更多的PbO生成是不可避免的，在操作上合理控制氧/料比就成为直接熔炼的关键。在理论上，可借助 Pb-S-O系硫势氧势化学势图（图 4-1）进行讨论。精品好文档，推荐学习交流 仅供学习与交流，如有侵权请联

23、系网站删除 谢谢29 在图 4-1 中，横坐标和纵坐标分别代表 Pb-S-O系中的硫势和氧势，并用多相体系中硫的平衡分压和氧的平衡分压表示，其对数值分别为 lgPs2和 lgPo2.图中间一条黑实线（折线）将该体系分成上下两个稳定区（又称优势区）。上部 PbO-PbSO4为熔盐，代表 PbS氧化生成的烧结焙烧产物。在该区域，随着硫势或 SO2势增大，烧结产物中的硫酸盐增多；图下部为 Pb-PbS 共晶物的稳定区，由于 Pb和 PbS 的互溶度很大，因此在高温下溶解在金属铅中的 S 含量可在很大范围内变化。如图所示，在低氧势、高硫势条件下，金属铅相中的硫可达13%，甚至更高，这就形成了平衡于纵坐

24、标的等硫量（S%)线。随着硫势降低，意味着粗铅中更多的硫被氧化生成 SO2进入气相。在这里，用点实线（斜线）代表二氧化硫的等分压线（用 PSO2表示）。等PSO2线表示在多相体系中存在的平衡反应 1/2S2+O2=SO2.在一定 PSO2下，体系中的氧势增大，则硫势降低。反之亦然。精品好文档，推荐学习交流 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢29 2、3、2 铅直接熔炼工艺流程 该法属于顶吹熔池熔炼技术,其炉体为圆筒形,内衬耐火材料,喷枪由顶部插入。精矿、熔剂、粉煤等物料,通常经混合制粒后,由加料口加入炉内(细料也可由喷枪直接加入炉内),炉料被喷入的空气或富氧空气所氧化,熔炼产出的高铅

25、渣进入第二段熔炉中,在有还原剂的条件下,由喷枪喷入空气(或富氧空气)及燃料燃烧供热,使高铅渣还原,产出粗铅。该法的核心技术是顶吹喷枪系统。该喷枪在作业时通常置于渣层下面,但却能受冷渣层的保护而不损坏。作业时,喷入的气体和反应产生的气体的作用使熔池中的熔体产生剧烈运动,从而加速反应进行。铅精矿、熔剂、烟尘和含铅渣料等按配料比例充分混合并经制粒后由皮带运输机从炉顶加料口送入炉子,PbS 氧化反应所需的氧气和空气及燃油通过喷枪直接以旋涡状喷射到熔池渣层中,并使熔池剧烈搅动。由于喷枪以漩涡状高速喷出气体,使炉料在高氧位的条件下和有限的空间内,进行气-固-液三相的充分接触和迅速反应,加速了冶炼过程的传热

26、和传质速度,大大强化了炉内熔炼的氧化过程。氧气由氧气站供给,纯度为90%93%。操作温度一般控制在1050左右。熔炼过程中硫化铅和氧气反应生成氧化铅,硫化铅和氧化铅反应生成粗铅、富铅渣和高浓度 SO2烟气。ISA 熔炼炉产出的高浓度 SO2烟气通过余热锅炉回收余热、收尘系统收尘后,送往硫酸车间制酸。整个反应释放出大量的热,加入的炉料被迅速加热精品好文档，推荐学习交流 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢29 熔化并完成冶金过程的反应,所生成粗铅从排铅口排出,采用圆盘铸锭机浇铸后送电解精炼。富铅渣由铸渣机铸成渣块,冷却后经重型槽式输送机送至鼓风炉车间进行还原熔炼。工艺流程如图1-1所示。

27、精品好文档，推荐学习交流 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢29 图2-1艾萨-鼓风炉熔炼工艺流程 艾萨-鼓风炉炼铅工艺具有如下优点:、处理能力大,生产效率高。在生产过程中,经摸索改进,ISA 炉日处理量可提高到设计值的170%左右,同时如果要继续提高处理能力,直接将富氧浓度适当提高就可以,不需要增加大的硬件投入。、原料适应性强。在富氧顶吹熔炼-鼓风炉还原炼铅工艺生产实践中,可处理优质铅精矿、含 Cu、Zn 严重超标的杂矿、电铅铜浮渣等多种杂料。、设备配套灵活。ISA 炉与鼓风炉(YGM炉)之间用铸渣机连接,可以连续生产,可以断开生产,互相制约度小。、环保效果优越。ISA 炉的密闭性

28、比较好,冶炼过程中烟气泄漏点少,作业环境好;同时产生高 SO2浓度烟气,完全满足制酸要求,S 回收利用率高。、生产效率高。整个工艺采用 DCS控制系统生产,自动化程度高,生产效率高。2、3、3 铅直接熔炼中各主要组分的行为 、铁的硫化物 黄铁矿（FeS2）和滋硫铁矿（FenSn+1）是硫化铅精矿中的必然 精品好文档，推荐学习交流 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢29 生物，当加热到 300以上时，均分解成 FeS 和 S2（蒸气）。FeS氧 化成 FeO、Fe2O3、Fe3O4 并形成 2FeO SiO2、mPbO nFe2O3等 各种硅酸盐和铁酸盐进入炉渣。少部分以 FeS 形态

29、入铅锍。、铜的硫化物 铜在硫化铅精矿中，以黄铜矿 Cu FeS2、铜蓝（CuS）、辉铜矿（Cu2S）精品好文档，推荐学习交流 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢29 等形态存在，部分在高温下分解、氧化成氧化物，以及生成各种硅酸盐和铁酸盐。部分未被氧化以 Cu2S 形态入铅锍。、硫化锌、硫化镉 硫化锌在高温下氧化成 ZnO，也能生成硅酸盐和铁酸盐入渣；硫化镉在高温下氧化成 CdO，部分入渣，大部分挥发入烟尘。、砷的硫化物 砷在硫化铅精矿中，以毒砂（FeAsS）、雄黄（As2S3）等形态在在高温下分解、氧化成极易挥发的 As2O3(在 120时已显著挥发)入 烟尘。少部分未挥发的进一步氧

30、化成难挥发的 As2O5，与其它金属氧 化物作用生成很稳定的砷酸盐入渣。（FeAsS=As+FeS，少部分As2S3 也挥发入烟尘）。、锑的硫化物 锑在硫化铅精矿中，以辉锑矿（Sb2S3）、硫锑铅矿（5PbS 2 Sb2S3）等形态存在，在高温下分解、氧化成 Sb2O3,，少量挥发入烟尘。极 大部分进一步氧化成稳定且难挥发的 Sb2O4、Sb2O5，与其它金属氧 化物作用生成锑酸盐入渣。、银的硫化物、金 银常以辉银矿（Ag2S）存在于硫化铅精矿中，在高温下氧化成Ag+SO2。因此，金和银主要以金属形态留在粗铅和高铅渣中。精品好文档，推荐学习交流 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢29

31、 、铋的硫化物 铋以辉铋矿 Bi2S3存在于硫化铅精矿中，在高温下氧化成 Bi2O3入渣。精品好文档，推荐学习交流 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢29 2.3.4 铅直接熔炼主要产物 、粗铅 在整个熔炼系统中，相对于还原熔炼所产粗铅而言，称其为一次粗铅。一般含：Pb94%-98%、Cu1%、S1%、As+Sb 2%，还含有Ag、Au、Bi、Sn 等有价元素。一次粗铅产率（或一次沉铅率）35%左右，随精矿铅品位的提高而提高。炉内液态粗铅（温度 950左右）由虹吸道、溜槽、中间包、溜 槽到元盘铸锭机铸成重不超过 2.0 吨的方梯形粗铅锭，表面平整，不夹铜锍、炉渣及其它杂物。、高铅渣

32、相对于下步还原熔炼所产炉渣而言，称其为初渣。是熔炼系统中诸多金属氧化物的共熔体，主要成分为PbO ZnO FeO Fe2O3 SiO2 CaO，其含量占渣量的 90%以上，另外还含有 MgO、Al2O3及 Cu、As、Sb、Bi、Cd等元素的氧化物。一般含：Pb38%-50%、Zn6%-10%、S1%、Fe8%-15%SiO2 7%-14%、CaO 4%-10%。炉内液态高铅渣由渣口、溜槽直接入还原炉熔炼；目前大部分厂家，利用铸渣机铸成高铅渣块料（冷态），再进行鼓风炉还原熔炼（虽然要消耗昂贵的冶金焦，但是工艺相对成熟的多）。、烟尘 富氧顶吹熔炼烟尘率（相当于铅精矿）一般 15%左右，有时高达2

33、0%以上，相对而言，重复冶炼费用较高。系统烟尘（含余热锅炉精品好文档，推荐学习交流 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢29 尘、电收尘）成分：Pb 60%-70%、S 10%-15%、Zn 1.5%-2.0%。通过烟尘输送系统返回圆盘制粒。当处理含砷物料时，收砷系统得到的砷尘一般含 As2O3达 85%以上，经袋装作为副产品外售。As2O3俗名砒霜，是一种巨毒物品。、烟气 氧气顶吹熔炼烟气温度高，烟气量大，烟气热焓量高，含尘170g/Nm3（锅炉入口）.含 SO2浓度（20%-25%），应当经过余热回收和收尘（含收砷）后，再送制酸系统。2、4 铅直接冶炼艾萨炉熔炼系统主要设备结构 艾

34、萨熔炼主体设备有艾萨炉、喷枪、余热锅炉、烧嘴、喷枪卷扬机等，辅助系统有供风、收尘、铸造、铸铅、制酸等外围系统。2、4、1 艾萨炉的炉体结构 2、4、2 艾萨炉喷枪 精品好文档，推荐学习交流 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢29 喷枪是艾萨炉的核心技术。艾萨炉喷枪由三层同心圆管组成。最里层是测压管。第二层是柴油或粉煤的通道，通过控制燃料燃烧可快速调节炉温。最外层是富氧空气，供艾萨炉熔炼需要的氧。为使熔池允分搅动，喷枪末端设置有旋流导片，保证鼓风以一定的切向速度鼓人熔池，造成熔池上下翻腾的同时，整个熔体急速旋转，从而加速反应并减少对炉衬耐火材料的径向冲刷力。气体作旋向运动，同时强化气体

35、对喷枪枪体的冷却作用，使高温熔池中喷溅的炉渣在喷枪末端外表面粘结、凝固为相对稳定的炉渣保护层延缓高温熔体对钢制喷枪的浸蚀，另外，呈旋流状喷出的反应气体对熔体产生的旋向作用强化了对熔体/炉料的混合搅拌作用，为熔池中气、固、液三相的传热传质创造了有利条件。2、4、3 辅助燃烧喷嘴 精品好文档，推荐学习交流 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢29 艾萨炉的辅助燃烧喷嘴，长期置于炉内，烤炉和暂停熔炼时，喷嘴供油供风，燃烧补热。正常作业情况下，喷嘴停油，但供风作业熔炼补充风用。2、4、4 艾萨炉的熔体排放 艾萨熔炼炉采用间断排放熔体。其优点是排液瞬时流量大，排液溜槽不易冻结，对熔体过热温度要求

36、较低。渣线上下波动范围较大，炉衬磨损和腐蚀相对较分散，渣线区炉衬寿命较长。其缺点是需要设置泥炮，定期打孔、放液、堵孔；清理溜槽，操作较繁琐。熔体高度周期性上下波动，喷枪需要随时进行相应调整，需精心操作控制。2、4、5 艾萨熔炼操作要点 艾萨熔炼操作：分为点火烘炉和正常熔炼、烘炉 艾萨炉的耐火材料采用镁铬砖，外层是高铝砖，烘炉应遵照升温曲线进行，余热锅炉也同时升温。烘炉采用专门的升温烧嘴进行，它设有供油装置、供风系统和自动点火机构，按照执行程序由计算机控制运行，炉温以安装在炉体上部的热电偶测量出来的温度为基准。、熔炼操作 熔池熔炼第一步是造熔池，为了确保在接近正常生产炉温投产。应该用富铅渣这样炉

37、温低，形成熔池快；没有富铅渣也可用鼓风炉炉渣但炉温控制较高，需要很长时间。精品好文档，推荐学习交流 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢29 当挂渣结束后，则转入正常熔炼状态，从小料量开始。在正常生产进料后，熔池深度不断上升。先放渣，后放铅在整个作业过程中，加料连续进行，只有排放作业是周期性。、渣型控制 艾萨熔炼的富铅渣为 PbO-CaO-SiO2-FeO-ZnO 渣型，其成分控制主要检测 SiO2和 Fe 含量，一般为 Fe/SiO2=1.1 1.2 艾萨熔炼系强化熔炼，反应激烈、Fe/SiO2比不适当，会使渣中 Fe3O4含量急剧升高，渣的粘度迅速增加，严重时送入熔池的气体和反应生

38、成物中的气体不能及时释放，窒息到定的程度后会急剧膨胀，熔池虽然涌动，但翻腾效果很差，最后携带大量炉渣喷出炉膛形成泡沫渣，造成安全事故。、喷枪的检查和更换。、保温烧嘴作业。、艾萨炉及余热锅炉的清理。艾萨炉炉顶与垂直烟道都是余热锅炉的一部分。炉结的产生影响炉子的负压控制与烟气流通，致使不能正常作业。此时，可以适当调整艾萨炉烟气出口温度，造成一定范围的温度波动，从而使锅炉炉壁形成不均匀的膨胀的收缩，动摇粘结物的附着力，使其落入熔池。在生产运行中，由于各种原因可能引起锅炉爆管，必须及时处理，否则会影响锅炉上水，造成严重后果。但如果停止艾萨炉作业，会造成频繁启动，严重影响炉寿。在炉顶处与锅炉垂直段连接精

39、品好文档，推荐学习交流 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢29 处采用伸缩节，清理锅炉时，从此处将两者隔离。首先将炉顶的水循环切换至另外单独的系统，切换时应特别注意，因为两者水压相差较大，再升高可伸缩的冷却屏，清理干净结渣，插入水冷闸板，逐渐使锅炉降至常温，处理问题。这样可以保证艾萨炉仍然继续保温，减少频繁启动，减少炉体耐火材料因冷热反复变化而降低使用寿命。3、冶金计算 一原始数据 3、1 原料 3、1、1 铅精矿 本项目粗铅产量为 10 万 t/a。铅精矿分为两类，铅精矿 1和 2，其比率各占 50%，含铅主要化学成分见表 31.表 31 各类含铅物料主要化学成分（干基，Wt%）名

40、称 数量（t/a）Pb Zn Cu S Fe SiO2 CaO MgO 铅精矿 1 59.94 5.74 0.02 18.84 6.1 1 2.83 0.78 铅精矿 2 52.48 6.95 0.07 17.8 8.25 1.6 2.78 0.14 名称 数量（t/a Al2O3 As Sb Cd Ge Ag F Cl 精品好文档，推荐学习交流 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢29）铅精矿 1 0.65 0.08 0.01 0.01 0.040 0.01 0.01 铅精矿 2 0.6 0.14 0.18 0.01 0.014 0.05 0.01 0.02 混合后含铅物料平均含水

41、10%3、2 燃料 3、2、1 原煤 粉煤制备需要原煤，原煤年需要量为？t，含8.86%。原煤粒度要求小于 120mm，由汽车运输入厂。业主提供的原煤干基成分见表 32，,碎煤灰分化学成分见表 33.表 32 原料干基成分（%）C用 S用 H用 O用 N用 A用 60.0 0.59 2.37 3.04 0.87 24.27 碎煤含水约 8%表 33 原煤灰分化学成分（%）Fe SiO2 CaO 15.00 32.00 12.00 3、2、2 粉煤 顶吹熔炼炉使用粉煤为燃料，年需要量为产量的？。粉煤应用干基成分见表 44。粉煤灰分成分见表 35。精品好文档，推荐学习交流 仅供学习与交流，如有侵权

42、请联系网站删除 谢谢29 表 34 粉煤应用干基成分（%）C用 S用 H用 O用 N用 A用 W用 65.17 0.64 2.57 3.30 0.95 26.36 1.00 粉煤发热值：Q用低=24.439MJ/kg（干基）；表 35 粉煤灰分成分（%）Fe SiO2 CaO 15.00 32.00 12.00 3、2、3 轻柴油 顶吹熔炼炉开炉、备用烧嘴保温及锌焙烧炉使用轻柴油作燃料，年需要量为？t，由柴油罐汽车运输入厂。轻柴油采用 GB252-87 标准中的 0#油。3、3 辅助材料 3、3、1 石英石 顶吹炉熔炼及鼓风炉还原熔炼使用溶剂为石英石(河砂），年需要量为？t，由汽车运输入厂，其

43、主要化学成分见表 36.表 36 石英石主要化学成分（干基，Wt%）名称 CaO SiO2 Fe MgO 石英石 0.30 80.00 2.40 0.20 溶剂粒度要求小于 5mm 精品好文档，推荐学习交流 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢29 3、3、2 石灰石 鼓风炉还原熔炼需添加石灰石溶剂，年需要量为？t，由汽车运输入厂，其主要化学成分见表 37.见表 37 石灰石主要化学成分（干基，Wt%）名称 CaO MgO SiO2 石灰石 48.0 1.2 0.80 3、3、3 铁焙砂 鼓风炉还原熔炼需添加铁焙砂，年需要量为？t，由汽车运输入厂，其主要化学成分见表 38.表 38 铁

44、焙砂主要化学成分（干基，Wt%）名称 CaO SiO2 Fe MgO 铁焙砂 4.84 1.56 57.93 1.41 熔剂粒度要求小于 5mm。3、4 计算基础条件（1）粗铅产量及品位：10t/a,含铅 97.60%（2）年处理混合物料量（干基）：?t/a，品位?%。（3）富铅渣含铅：40.5%（4）富氧顶吹熔炼炉富氧浓度：40%（5）鼓风炉渣含铅：4.0%(电热前床澄清后)（6）当地大气中氧含量为 21%，历年年均相对湿度为 69%，历年夏季平均大气压为 77.04kPa，当地最热月平均气温 18.9，海拔高度 2109.5m。精品好文档，推荐学习交流 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删

45、除 谢谢29（7）工作制度：富氧顶吹熔炼炉熔炼车间：6732h/a;3、5 铅冶炼工艺主要技术经济指标 铅冶炼工艺主要技术经济指标列于表 3-1。表 3-1 主要技术经济指标 序号 指标名称 单位 数据 备注 一 综合 1 熔炼年工作时间 d/a 330 2 熔炼年有效作业时间 h/a 6732 3 熔炼年有效作业率%85 4 年产粗铅量 t/a 100000 5 粗铅品位%97.6 6 粗铅含 Pb 量 t 97600 粗铅中含 Ag：57.54t/a 7 熔炼回收率：Pb%97 进入粗铅 8 年处理混合含铅物料量 t/a？干基 其中：铅精矿量 t/a？铅精矿量 t/a？共生氧化矿量 t/a

46、 40000 堆存低品位料 铅银渣量 t/a 55000 锌系统返回料 10 石英石 t/a 10995 干基（熔炼、还原）13 原煤 t/a 130427 含水：8.86%（粉煤制备用）14 焦炭 t/a 22166 干基 15 柴油 t/a 329 0#，顶吹炉耗油 16 耐火砖 t/a 300 二 顶吹熔炼炉熔炼 1 顶吹熔炼炉规格 内2.9212.34m 2 顶吹熔炼炉数量 台 1 精品好文档，推荐学习交流 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢29 序号 指标名称 单位 数据 备注 3 一次粗铅产量 t/a 20196 粗铅中：Ag57.54t/a 4 一次粗铅品位%95.40

47、 5 一次粗铅产出率%16.79 按 Pb 量计 6 工业氧气（O2：80%）m3/t混合料 211 按干精矿计 7 熔剂率%1.67 占混合炉料量 8 粉煤率%14.85 占混合炉料量 9 烟尘率%24.71 占混合炉料量 10 铅氧化渣产量 t/a？11 铅氧化渣含Pb%40.5 12 年熔炼操作时间 h 6732 二、冶金计算 1）选取计算的有关主要指标 2）铅精矿富氧顶吹熔炼车间工艺流程和设备连接图、配置草图。3）烟尘产出率及其化学成分和物相组成计算 4）熔渣产出率及其化学成分和物相组成计算 5）熔炼需要的空气量及产出烟尘量与组成计算 6）熔炼炉物料平衡计算 7）热平衡计算 三、设备选择计算 1）熔炼炉（炉床面积）2）鼓风机 3）引风机 四、参考书目 精品好文档，推荐学习交流 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢29 1铜铅铅设计参考资料 铜铅铅冶炼设计参考资料编写组 1978 2重金属冶炼设计手册（铅铅铋卷）冶金工业出版社 1994 年 3有色冶金工厂设计基础 陈枫 1989 4重金属冶金学 赵天从编 1987 第二版 5铅冶金 彭容秋 中南大学出版社 6铅冶金学 东北工学院有色重金属冶炼教研室等 冶金工业出版社