年產(chǎn)32000t粗鋅電爐熔煉車間設(shè)計畢業(yè)設(shè)計

1、<p>　　年產(chǎn)32000t粗鋅電爐熔煉車間設(shè)計</p><p>　　摘要：本設(shè)計主要是針對鋅火法冶煉和精練的生產(chǎn)工藝設(shè)計，包括廠址選擇、工藝流程、生產(chǎn)方法的選擇及論證來設(shè)計一套生產(chǎn)方案。本設(shè)計主要側(cè)重考慮以上問題，及建廠所需資料。建廠所需資料有地理條件資料、氣象資料、地質(zhì)情況、廠址周邊情況、交通運輸條件，還有其他一系列相關(guān)的建廠資料等。全面合理的考慮以上設(shè)計中的問題，設(shè)計出在工藝上可靠，經(jīng)濟(jì)上合理，技

2、術(shù)上先進(jìn)，系統(tǒng)優(yōu)先，原料來源廣泛的鋅冶煉生產(chǎn)工藝。 關(guān)鍵詞：鋅 、電爐熔煉、設(shè)備計算、車間設(shè)計</p><p>　　With an annual capacity of 32000 t thick zinc</p><p>　　smelting furnace design workshop</p><p>　　Abstract: This design

3、is mainly aimed at zinc smelting and scouring the dominated production process design, including site choice, process and production methods and the selection of argument to design a production plan. This design focuses

4、on the above consideration, and the plant the required information. The factory has the required information geographic conditions material, weather information, geological conditions, the site of surrounding situation,

5、the transportation conditions, and a s</p><p>　　Keywords: Zinc smelting, equipment, electric calculation, </p><p>　　workshop design</p><p><b>　　目 錄</b></p><

6、p>　　年產(chǎn)32000t粗鋅電爐熔煉車間設(shè)計0</p><p><b>　　1前言4</b></p><p><b>　　2緒論5</b></p><p>　　2.1 鋅的性質(zhì)及用途5</p><p>　　2.1.1.鋅的物理性質(zhì)5</p><p>　　2.1

7、.2 鋅的化學(xué)性質(zhì)5</p><p>　　2.1.3 鋅的主要用途5</p><p>　　2.2 煉鋅原料6</p><p>　　2.2.1 鋅的主要化合物的性質(zhì)6</p><p>　　2.2.2 鋅礦物的種類6</p><p>　　2.2.3 鋅精礦的成分7</p><p>　

8、　3電爐煉鋅生產(chǎn)和技術(shù)8</p><p>　　3.1 鋅的生產(chǎn)方法8</p><p>　　3.1.1火法煉鋅工藝8</p><p>　　3.1.2濕法煉鋅工藝8</p><p>　　3.2硫化鋅精礦的焙燒8</p><p>　　3.2.1. 焙燒目的8</p><p>　　3.2.2

9、焙燒時硫化鋅精礦中各成分的行為9</p><p>　　3.2.3硫化鋅精礦焙燒動力學(xué)9</p><p>　　3.2.4焙燒生產(chǎn)實踐10</p><p>　　3.3火法煉鋅的基礎(chǔ)理論11</p><p>　　3.3.1火法煉鋅概述11</p><p>　　3.3.2 火法煉鋅的基本原理11</p>

10、<p>　　3.3.3火法煉鋅的生產(chǎn)實踐15</p><p>　　3.4煉鋅電爐的基礎(chǔ)理論18</p><p>　　3.4.1電熱轉(zhuǎn)化與分配18</p><p>　　3.4.2熔池溫度場和熔渣的運動18</p><p>　　3.4.3熔池內(nèi)的熱交換19</p><p>　　3.5電爐煉鋅工藝流程

11、19</p><p>　　3.5.1爐料的準(zhǔn)備系統(tǒng)19</p><p>　　3.5.2電爐本體系統(tǒng)20</p><p>　　3.5.3電極系統(tǒng)20</p><p>　　3.5.4渣系統(tǒng)21</p><p>　　3.5.5冷卻循環(huán)系統(tǒng)21</p><p>　　4電爐鋅的精煉22<

12、;/p><p><b>　　4.1概述22</b></p><p>　　4.2熔析法精煉23</p><p>　　4.3精餾法精煉24</p><p>　　4.3.1 精餾法的基礎(chǔ)理論24</p><p>　　4.3.2精餾法的工藝24</p><p>　　4.3.3

13、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)25</p><p>　　4.3.4電爐鋅精煉的發(fā)展動向26</p><p>　　4.4我國電爐煉鋅工藝的技術(shù)進(jìn)步27</p><p>　　4.4.1煉鋅電爐大型化和結(jié)構(gòu)合理化：27</p><p>　　4.4.2 飛濺式鋅雨冷凝器由二級一冷改進(jìn)為三級一冷：28</p><p>　　4.4.3

14、二冷洗滌器由二噴二文改進(jìn)三噴三文 ：28</p><p>　　4.4.4 短網(wǎng)系統(tǒng)29</p><p>　　4.4.5 工藝技術(shù)條件更加合理、更加成熟29</p><p>　　4.4.6 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的提高30</p><p>　　4.4.7電爐鋅質(zhì)量有很大提高：30</p><p>　　4.4.8 爐

15、齡大大延長：31</p><p>　　4.4.9爐底積鐵有所減緩：31</p><p>　　4.5電爐煉鋅的特點31</p><p>　　4.5.1 工藝流程簡單31</p><p>　　4.5.2我國電爐煉鋅尚存在的問題：32</p><p>　　4.5.3電爐煉鋅的發(fā)展前景33</p>&

16、lt;p>　　5廠址的選擇與論證34</p><p>　　5.1工廠設(shè)計的原則34</p><p>　　5.2廠址選擇35</p><p><b>　　6冶金計算38</b></p><p>　　6.1電爐煉鋅的工藝計算38</p><p>　　6.1.1爐料計算38</p

17、><p>　　6.1.2電爐熔煉過程冶金計算41</p><p>　　6.2電爐選型與結(jié)構(gòu)計算47</p><p>　　6.2.1電爐主要電氣參數(shù)的選擇47</p><p>　　6.2.2電極直徑的確定49</p><p>　　6.2.3電爐主要尺寸的確定52</p><p>　　7電爐作

18、業(yè)正常生產(chǎn)管理54</p><p>　　7.1開爐準(zhǔn)備54</p><p><b>　　7.2烘爐54</b></p><p>　　7.3電爐的開爐與停爐55</p><p>　　7.3.1開爐55</p><p>　　7.3.2停爐55</p><p>　　7

19、.4電爐的正常操作與控制56</p><p>　　7.4.1配料56</p><p>　　7.4.2電爐熔煉操作56</p><p>　　7.4.3鋅蒸汽的冷凝與出鋅操作56</p><p>　　7.5電爐煉鋅的常見故障及其處理57</p><p>　　7.5.1判斷爐況的依據(jù)57</p>&

20、lt;p>　　7.5.2電極斷落故障57</p><p>　　7.5.3高壓停電58</p><p>　　7.5.4低壓停電58</p><p>　　7.5.5高低壓同時停電58</p><p>　　7.5.6跳閘58</p><p>　　7.5.7泡沫渣58</p><p>

21、　　7.5.8黏渣59</p><p>　　7.5.9二水封結(jié)疤59</p><p>　　7.5.10二水封底部藍(lán)粉堵死59</p><p>　　7.5.11二冷放炮60</p><p>　　7.5.12轉(zhuǎn)子斷軸或轉(zhuǎn)子葉輪磨損60</p><p>　　7.5.13 U形管漏水60</p>&l

22、t;p>　　7.5.14爐殼燒紅61</p><p>　　7.6安全與環(huán)保61</p><p>　　主要參考文獻(xiàn)資料62</p><p><b>　　總結(jié)與體會63</b></p><p><b>　　謝詞：64</b></p><p><b>　　

23、1前言</b></p><p>　　電爐煉鋅技術(shù)在國外進(jìn)行了較長時間的研究，直到十九世紀(jì)末，拉瓦爾發(fā)明的煉鋅電爐奠定了當(dāng)今電爐煉鋅的基礎(chǔ)。隨著科技的不斷進(jìn)步，特別是飛濺式冷凝器的研制成功，更加促進(jìn)了電爐煉鋅事業(yè)的發(fā)展。目前世界上一些中小規(guī)模的電爐煉鋅廠多數(shù)被大型濕法煉鋅廠所取代。但仍有一些國家采用電爐煉鋅工藝進(jìn)行中小規(guī)模的生產(chǎn)。</p><p>　　我國電爐煉鋅起步較晚，約在二

24、十世紀(jì)六十年代末廣西某廠建造了一座小型冶煉鋅粉的電爐，容量為500KVA。直到九十年代初，出現(xiàn)了天水等地的幾家電爐煉鋅廠，由于技術(shù)還不成熟，電耗高（7518kwh/t）、直收率低（60%）、爐齡短、效益差，在此期間電爐煉鋅的發(fā)展仍然緩慢。1994年天水秦川冶煉廠（天水鑫能電冶煉廠的前身）對1250KVA電爐進(jìn)行了技術(shù)改造，如加大電爐直徑，改進(jìn)渣線部位的耐火材料，改進(jìn)電工制度等，使?fàn)t日產(chǎn)量由原來的1~3t/d提高至3~5t/d，電耗由原來

25、的7500kwh/t降至5000~5500kwh/t。1998年天水鑫能電冶煉廠建成國內(nèi)首臺2000KVA煉鋅電爐投產(chǎn)成功，爐日產(chǎn)量、電耗、爐襯壽命均創(chuàng)造了當(dāng)時的較好水平，在國內(nèi)引起了強烈反響。1999年10月由天水鑫能電冶煉廠主持召開的全國首屆電爐煉鋅技術(shù)研討會，極大地推動了我國電爐事業(yè)的發(fā)展。1998年前，全國僅有電爐煉鋅廠幾家，如天水鑫能電冶煉廠、云南昭通鉛鋅礦等，總?cè)萘坎坏?.0萬KVA，生產(chǎn)也很不正常。經(jīng)過近十年的發(fā)展，據(jù)20

26、06年初不完全統(tǒng)計，全國共有電爐煉鋅廠61家，擁有煉鋅電爐111座，裝機容量為23.4萬KV</p><p><b>　　2緒論</b></p><p>　　2.1 鋅的性質(zhì)及用途</p><p>　　2.1.1.鋅的物理性質(zhì)</p><p>　?。?）金屬鋅是銀白色略帶藍(lán)灰色的金屬，斷面有金屬光澤。密度為7.14kg/

27、m3，熔點為419.5℃，沸點906℃ 。</p><p>　?。?）鋅在熔點附近的蒸汽壓很小，液體鋅蒸汽壓隨溫度的升高極具增大， 這是火法煉鋅的基礎(chǔ)。</p><p>　　（3）在室溫下，性較脆；100～150℃時，變軟，延展性很好，可壓成0.05mm的薄片，或拉成細(xì)絲。超過200℃后，又變脆。</p><p>　?。?）鋅是良好很導(dǎo)熱體和導(dǎo)電體</p>

28、;<p>　　2.1.2 鋅的化學(xué)性質(zhì)</p><p>　?。?）鋅在干燥空氣或氧氣中很穩(wěn)定，但在潮濕空氣中形成堿式碳酸鋅(ZnCO3·3Zn(OH)2)，這樣可以保護(hù)鋅進(jìn)一步地被腐蝕。</p><p>　?。?）熔融的鋅能與鐵形成化合物，可使鋼鐵免受腐蝕，鍍鋅工業(yè)利用了鋅的這一特點。</p><p>　?。?）純鋅不溶于純硫酸或鹽酸，但鋅

29、中若有少量雜質(zhì)存在則會被酸所溶解。因此，一般的商品鋅極易被酸所溶解，亦可溶于堿中。 </p><p>　?。?）鋅的主要化合物有硫化鋅，氧化鋅，硫酸鋅和氯化鋅。</p><p>　　2.1.3 鋅的主要用途</p><p>　　鋅的用途很廣，在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中有重要的作用。世界鋅的產(chǎn)量與銷售量均大于一半消費在鍍鋅方面，作為包覆物以保護(hù)鋼材和鋼鐵制品，以免受大氣腐蝕。&

30、lt;/p><p>　　鋅易與很多有色金屬形成合金，如黃銅（銅、鋅合金），青銅（銅、錫、鋅合金）以及銅、鋅、鉛、錫、砷形成抗磨合金和抗蝕合金。在近代，利用鋅壓鑄技術(shù)制造鑄件并完全地充滿模型所有細(xì)小彎曲部分。鋅壓鑄技術(shù)廣泛用于汽車與航空工業(yè)及機械、電力等工業(yè)部門。</p><p>　　由于鋅抗蝕性好，鋅被用來制成鋅板屋頂蓋、火藥箱、家具、貯存器及 電裝置的零件。鋅在化學(xué)工業(yè)中可供制造顏料。氧化鋅

31、作為橡膠工業(yè)的硫化促進(jìn)劑、助促進(jìn)劑、涂料工業(yè)的填料、玻璃工業(yè)的澄清劑、增強劑、潤滑油的添加劑以及陶瓷、搪瓷的輔助配料。氯化鋅浸漬木材等可起保護(hù)作用。鋅在冶金工業(yè)中用來從氰化物溶液中置換金，在濕法中利用鋅粉凈夜除去銅、鎘等雜質(zhì)。</p><p>　　（1）用作防腐蝕的鍍層(如鍍鋅板)，廣泛用于汽車、建筑、船舶、輕工等行業(yè)，約占鋅用量的46%。 </p><p>　?。?）制造銅合金材(如黃銅

32、) 　用于汽車制造和機械行業(yè)，約占15%。 </p><p>　?。?）用于鑄造鋅合金 主要為壓鑄件，用于汽車、輕工等行業(yè)，約占15%。</p><p>　?。?）用于制造氧化鋅 廣泛用于橡膠、涂料、搪瓷、醫(yī)藥、印刷、纖維等工業(yè)，約占11%。 </p><p>　?。?）用于制造干電池，以鋅餅、鋅板形式，約占13%。 </p><p><

33、;b>　　2.2 煉鋅原料</b></p><p>　　2.2.1 鋅的主要化合物的性質(zhì)</p><p><b>　?。?）ZnS </b></p><p>　　ZnS是煉鋅的主要原料，在自然界中以閃鋅礦的形態(tài)存在。在空氣中753K下緩慢氧化，在873K以上時劇烈氧化。</p><p>　　ZnS +

34、3/2O2 = ZnO + SO2</p><p>　　在1373K下，與CaO反應(yīng)生成CaS和ZnO</p><p>　　ZnS + CaO = CaS + ZnO</p><p>　　硫化鋅在酸中可氧化分解，目前利用這一點已研究開發(fā)了高壓氧酸浸法處理硫化鋅精礦的新工藝。</p><p><b>　?。?） ZnO </b&

35、gt;</p><p>　　無天然礦物。ZnO可被C、CO和H2還原，其中被CO還原的反應(yīng)在1073K下十分激烈：</p><p>　　ZnO + CO = Zn(g) + CO2</p><p>　　在823K以上，與Fe2O3形成鐵酸鋅。</p><p><b>　?。?）ZnSO4</b></p>&

36、lt;p>　　無天然礦物。易溶于水，比重為3.474，受熱分解，在1123K左右溫度下分解壓達(dá)到10132.5Pa，</p><p>　　ZnSO4 = ZnO + SO2 + 1/2O2</p><p>　　在973K以上溫度時，易與Fe2O3生成鐵酸鋅，所以加速上述分解反應(yīng)的進(jìn)行。</p><p>　　2.2.2 鋅礦物的種類</p><

37、;p>　?。?）鋅礦石按其所含的礦物種類的不同可分為硫化礦和氧化礦。硫化礦主要包括閃鋅礦(ZnS)；磁閃鋅礦(nZnS·mFeS)；氧化礦主要包括菱鋅礦(ZnCO3)；硅鋅礦(Zn2SiO4)；異極礦 (ZnSiO4·H2O)等。</p><p>　?。?）自然界中較多的為硫化礦。鋅的單金屬硫化物非常少見，多與銅鉛共生。其中最常見的有鉛鋅礦，其次為鋅銅礦和銅鉛鋅礦。</p>

38、<p>　?。?）除了礦物之外，冶金工業(yè)中產(chǎn)生的含鋅煙灰、熔鑄鋅時產(chǎn)出的浮渣和一些氧化鋅，也可作為煉鋅原料。</p><p>　　2.2.3 鋅精礦的成分</p><p>　　硫化礦含鋅約為8.8%~17%，氧化礦含鋅約為10%。而冶煉要求鋅精礦含鋅大于45%~55%，因此一般采用優(yōu)先浮選法對鋅礦物進(jìn)行選礦，選礦后的硫化鋅精礦含鋅為38~62%，Zn、Fe、S總和為90~95

39、%。鋅精礦中還含有SiO2、Al2O3、CaCO3和MgCO3以及Co、In、Ga、Ge、Tl等稀有金屬。因此處理鋅精礦提煉鋅時，必須充分回收其中的有價金屬。</p><p>　　3電爐煉鋅生產(chǎn)和技術(shù)</p><p>　　3.1 鋅的生產(chǎn)方法</p><p>　　現(xiàn)代煉鋅方法分為火法煉鋅和濕法煉鋅。以濕法冶金為主。</p><p>　　3.1

40、.1火法煉鋅工藝</p><p>　　包括焙燒、還原蒸餾和精煉三個主要過程。主要工藝有平罐煉鋅、豎罐煉鋅、密閉鼓風(fēng)爐煉鋅及電熱法煉鋅。</p><p>　　平罐煉鋅和豎罐煉鋅都是間接加熱，存在能耗高、對原料適應(yīng)性差等缺點，已基本被淘汰。</p><p>　　電熱法煉鋅雖為直接加熱但不產(chǎn)生燃燒氣體，生產(chǎn)能力小、能耗高、鋅的直收率低，僅適用于電力資源豐富地區(qū)。</

41、p><p>　　密閉鼓風(fēng)爐煉鋅能處理鉛鋅復(fù)合精礦及含鋅氧化物料，在鼓風(fēng)爐內(nèi)可同時生產(chǎn)鉛、鋅，采用燃料直接加熱，能量利用率高，是目前主要的火法冶煉方法，產(chǎn)鋅量占鋅總產(chǎn)量的10%。</p><p>　　3.1.2濕法煉鋅工藝</p><p>　　濕法煉鋅工藝包括傳統(tǒng)的濕法煉鋅和全濕法煉鋅兩種工藝。</p><p>　　濕法煉鋅工藝資源綜合利用好，單位

42、能耗較低，污染小，是鋅冶煉的主流工藝，產(chǎn)鋅量占鋅總產(chǎn)量的80%。</p><p>　　傳統(tǒng)的濕法煉鋅工藝是火法-濕法聯(lián)合流程。包括焙燒、浸出、凈化、電積和熔鑄五個主要工序。新建的鋅冶煉廠多采用此工藝。</p><p>　　全濕法煉鋅是指在硫化鋅精礦直接加壓浸出技術(shù)基礎(chǔ)上形成的，該工藝省卻了傳統(tǒng)濕法煉鋅工藝中的焙燒和制酸工序，</p><p>　　鋅精礦中的硫以元素硫

43、的形式富集在浸出渣中另行處理。</p><p>　　3.2硫化鋅精礦的焙燒</p><p>　　硫化礦的焙燒是火法煉鋅和濕法煉鋅工藝的第一步冶金過程。硫化鋅精礦的焙燒過程是在高溫下借助空氣中的氧進(jìn)行的氧化脫硫過程，以改變其成分以適應(yīng)下一步冶金處理的要求。</p><p>　　3.2.1. 焙燒目的</p><p>　?。?）火法煉鋅工藝的焙燒

44、目的完全脫硫，得到金屬氧化物組成的焙燒礦（焙砂），從而可使蒸餾得到的鋅較純，避免蒸餾過程鋅成為硫化鋅而造成的鋅的損失</p><p>　?。?）濕法煉鋅工藝的焙燒目的不完全脫硫，焙燒時要保留少量的硫酸鹽，以補償浸出和電解過程中損失的硫酸。同時盡可能少生成鐵酸鋅。</p><p>　　3.2.2焙燒時硫化鋅精礦中各成分的行為</p><p>　?。?）硫化鋅（ZnS）

45、：</p><p>　　硫化鋅以閃鋅礦（nZnS·mFeS）的形式存在于精礦中。焙燒開始時進(jìn)行反應(yīng)（1）和反應(yīng)（2）：</p><p>　　ZnS + 2O2 = ZnSO4 (1)</p><p>　　2ZnS + 3O2 = 2ZnO +2SO2 (2)</p><p>　　生成SO2后，在有氧的條件下發(fā)生可逆反應(yīng)（3）&

46、lt;/p><p>　　2SO2 + O2 = 2SO3 (3)</p><p>　　生成SO3后，發(fā)生可逆反應(yīng)（4）</p><p>　　ZnO +SO3 = ZnSO4 (4)</p><p>　　鋅精礦焙燒過程中，就是通過控制焙燒溫度和氣相組成來控制焙燒產(chǎn)物中鋅的存在形態(tài)。生產(chǎn)中通過控制供風(fēng)量(空氣過剩系數(shù))來調(diào)節(jié)氣相組成。</p

47、><p>　?。?）硫化鐵（FeS2）：</p><p>　　硫化鐵統(tǒng)稱為黃鐵礦，是鋅精礦中常見成分。焙燒時在較低的溫度下即發(fā)生 熱分解：</p><p>　　2eS2 = 2eS + S2</p><p>　　也按下列反應(yīng)生成氧化物：</p><p>　　4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2</

48、p><p>　　3FeS +5O2 = Fe3O4 + 3SO2</p><p>　　得到Fe2O3和Fe3O4。</p><p>　?。?）鐵酸鋅的生成：</p><p>　　873K以上焙燒生成的ZnO與Fe2O3反應(yīng)：</p><p>　　ZnO+Fe2O3=ZnO.Fe2O3（鐵酸鋅）</p><

49、;p>　　濕法浸出時，鐵酸鋅不溶于稀硫酸，留在殘渣中造成 Zn損失。因此，濕法浸出時要</p><p>　　求在焙燒中避免鐵酸鋅的生成。傳統(tǒng)濕法煉鋅工藝要求精礦含鐵5%~6%。</p><p><b>　?。?）硅酸鹽：</b></p><p>　　鋅精礦中含有SiO2（2%~8%），SiO2易與ZnO生成硅酸鋅（2ZnO.SiO2），S

50、iO2還易與PbO</p><p>　　生成低熔點的硅酸鉛（2PbO. SiO2 ），熔融狀態(tài)的硅酸鉛能與其他金屬氧化物或硅酸鹽形成復(fù)雜的硅酸鹽。</p><p>　　在濕法浸出過程中，硅酸鋅和其他硅酸鹽易溶解，但生成的SiO2在濕法浸出時成膠體狀態(tài)，對澄清和過濾不利。為了避免硅酸鹽的形成，對入爐精礦中的鉛、硅含量要嚴(yán)格控制。</p><p>　　硅酸鹽的形成對火法

51、煉鋅過程影響不大。 </p><p>　　3.2.3硫化鋅精礦焙燒動力學(xué)</p><p>　　決定硫化鋅精礦氧化焙燒速度的控制環(huán)節(jié):</p><p>　　(1) 氧通過顆粒周圍的氣膜向其表面擴散(外擴散)；</p><p>　　(2) 氧通過顆粒表面的氧化物層向反應(yīng)界面擴散(內(nèi)擴散)；</p><p>　　(3) 在反

52、應(yīng)界面上進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)；</p><p>　　(4) 反應(yīng)的產(chǎn)物SO2向著與氧相反方向的擴散。反應(yīng)速度是由以上四個環(huán)節(jié)中最慢的環(huán)節(jié)來決定。硫化鋅礦氧化生成的氧化鋅層比較疏松，對氧和SO2的擴散阻力不大，因此決定反應(yīng)速度的環(huán)節(jié)是氣膜中氧的擴散和界面反應(yīng)。在830℃以下，界面反應(yīng)的阻力占主要地位，880℃以上，氣膜傳質(zhì)的阻力占絕對優(yōu)勢。顆粒粒度的減小有利于界面反應(yīng)，也有利于擴散過程，但不能過小，否則增加煙塵率。<

53、/p><p>　　3.2.4焙燒生產(chǎn)實踐</p><p>　　3.2.4.1 焙燒設(shè)備</p><p>　　硫化鋅精礦的焙燒采用沸騰爐焙燒。</p><p>　　在焙燒過程中使空氣自下而上地吹過固體爐料層，使精礦懸浮于爐氣中進(jìn)行焙燒，懸浮粒子不停地翻動，形如水的沸騰。</p><p>　　3.2.4.2 沸騰焙燒爐構(gòu)造&l

54、t;/p><p>　　沸騰焙燒爐可分為帶前室的直形爐、道爾型濕法加料直形爐和魯奇上部擴大型爐，</p><p>　　目前多采魯奇上部擴大型爐。爐體結(jié)構(gòu)包括爐身、空氣分布板、鋼殼送風(fēng)箱、爐頂、爐氣出口、加料裝置和焙砂溢流排料口。</p><p>　　3.2.4.3 沸騰焙燒方式</p><p>　　沸騰焙燒包括高溫氧化焙燒和低溫部分硫酸化焙燒<

55、;/p><p>　　3.2.4.4 高溫氧化焙燒</p><p><b>　　（1）工藝目的</b></p><p>　　主要是為了獲得適合火法煉鋅工藝的還原蒸餾過程的焙砂。除了把精礦含硫脫除至最低限度外，還要把精礦中的鉛、鎘等主要雜質(zhì)脫除大部分，以得到較好的還原指標(biāo)。</p><p><b>　　（2）工藝原理

56、</b></p><p>　　主要是利用鉛、鎘的氧化物和硫化物的揮發(fā)性大，以及硫酸鋅高溫氧化分解的特性除去雜質(zhì)。焙燒溫度升高有利于雜質(zhì)的脫除，但焙燒溫度過高，會使精礦顆粒燒結(jié)成塊，因此高溫氧化焙燒時采用1343~1373K溫度為適宜。</p><p>　　3.2.4.5 低溫部分硫酸化焙燒</p><p>　　工藝目的：得到適合傳統(tǒng)濕法煉鋅工藝浸出用的

57、焙砂。焙砂要求含一定數(shù)量的硫酸鹽形態(tài)的硫（2%~4%），焙燒溫度要低于高溫氧化焙燒，焙燒溫度一般采用1123~1173K。低溫焙燒有利于保存部分以硫酸鹽形式存在的硫，但也會增加以硫化物形態(tài)存在的硫（不溶硫）。</p><p>　　3.3火法煉鋅的基礎(chǔ)理論 </p><p>　　3.3.1火法煉鋅概述</p><p>　　火法煉鋅是將含ZnO的死焙燒礦用碳質(zhì)還原劑還原

58、得到金屬鋅的過程。由于ZnO較難還原，所以火法煉鋅必須在強還原和高于鋅沸點的溫度下進(jìn)行。還原出來的鋅蒸氣經(jīng)冷凝后得到液體鋅。</p><p>　　還原蒸餾法主要包括豎罐煉鋅、平罐煉鋅和電爐煉鋅。豎罐和平罐煉鋅是間接加熱，電爐煉鋅為直接加熱。共同特點是：產(chǎn)生的爐氣中鋅蒸氣濃度大，而且CO2含量少，容易冷凝得到液體鋅。</p><p>　　20世紀(jì)50年代開發(fā)，60年代投入工業(yè)生產(chǎn)的密閉鼓風(fēng)爐

59、煉鋅(簡稱ISP)法是一種適合于冶煉鉛鋅混合礦的煉鋅方法。它的特點是采用鉛雨冷凝法從含CO2含量高而鋅含量低的爐氣中冷凝鋅，產(chǎn)出鉛和鋅兩種產(chǎn)品。</p><p>　　3.3.2 火法煉鋅的基本原理</p><p>　　3.3.2.1氧化鋅的碳熱還原反應(yīng)基礎(chǔ)-CO還原</p><p>　　在生產(chǎn)實踐中，用碳質(zhì)還原劑還原ZnO時，起還原作用的主要還原劑是CO，則主要還原

60、反應(yīng)為:</p><p>　　ZnO(s) + CO(s) = Zn(g) + CO2(g)</p><p>　　ΔGT0=178020-111.67T(J)</p><p>　　該反應(yīng)PCO2=PZn ;PT=PCO+PCO2+PZn</p><p>　　-lgK=lg(PT-2PZn) /PZn2；設(shè)PT=105Pa，可以求出不同溫度下格

61、組分的分壓</p><p>　　上式反應(yīng)在不同溫度下的個平衡分壓值（MPa）</p><p><b>　　該表說明：</b></p><p>　　(1)CO還原氧化鋅產(chǎn)出鋅蒸汽，也必須降溫到PZn<平衡分壓才能冷凝得到鋅液；</p><p>　　(2)平衡氣相中CO2/CO的比例隨溫度提高而增大，在1000～110

62、0℃條件下，該比</p><p>　　例接近1；但溫度降低時，該比例降低很大，因此冷凝時鋅蒸汽易于被CO2氧化。</p><p>　　(3)在還原生產(chǎn)過程中，可以依靠過量的碳利用布多爾反應(yīng)維持較高的CO分壓，促進(jìn)ZnO還原反應(yīng)的進(jìn)行。</p><p>　　3.3.2.2氧化鋅的碳熱還原反應(yīng)基礎(chǔ)-還原歷程</p><p><b>　　

63、CO還原：</b></p><p>　　(1) ZnO(s) + CO(g) = Zn(g) + CO2 (g)</p><p>　　lgK(1)=-9740/T+6.12→ lgPCO2/PCO=-9740/T+6.12-lgPZn</p><p>　　(2) ZnO(s) + CO(g) = Zn(l) + CO2 (g)</p>

64、<p>　　lgK(2)=-3650/T+0.88 → lgPCO2/PCO=-3650/T+0.88-lgaZn</p><p><b>　　CO再生</b></p><p>　　(3) C(s) + CO2(g) = 2CO(g)</p><p>　　ZnO被碳還原的過程如下：</p><p>　　lgK(

65、3)=-8916/T+9.113T → lgPCO2/PCO=8916/T-9.113+lgPCO</p><p>　　由以上3個反應(yīng)看，還原產(chǎn)出的鋅蒸汽分壓與lgPCO2/PCO和T有關(guān)；還原產(chǎn)出鋅</p><p>　　液活度也與lgPCO2/PCO和T有關(guān)；而布多爾反應(yīng)PCO和lgPCO2/PCO與T有關(guān)。因此 PZn 、 aZn和PCO 均可在lgPCO2/PCO～T圖中表示出來，用

66、以闡述還原生產(chǎn)過程。</p><p>　　當(dāng) PZn =10132、50662、101325、1013250Pa時，可分別求出反應(yīng)（1）（CO還原產(chǎn)生</p><p>　　鋅蒸汽）的lgPCO2/PCO~T關(guān)系；</p><p>　　當(dāng)aZn=1和0.1時，分別求出反應(yīng)（2）（CO還原產(chǎn)生鋅液）的lgPCO2/PCO~T關(guān)系；</p><p>

67、;　　當(dāng) PCO =101325、50662、10132時，分別求出反應(yīng)（3）的lgPCO2/PCO~T關(guān)系；</p><p>　　當(dāng) PZn =10132、50662、101325、1013250Pa時的lgPCO2/PCO~T關(guān)系曲線，表示還</p><p>　　原得到不同鋅蒸汽分壓所需的PCO2/PCO比例與溫度的關(guān)系；</p><p><b>　　

68、同理</b></p><p>　　當(dāng)aZn=1和0.1時的lgPCO2/PCO~T關(guān)系曲線；表示還原得到不同活度鋅液所需的</p><p>　　PCO2/PCO比例與溫度的關(guān)系；</p><p>　　而PCO =101325、50662、10132時的lgPCO2/PCO~T關(guān)系；表示保持不同CO分壓所</p><p>　　需的P

69、CO2/PCO比例與溫度的關(guān)系；</p><p><b>　　圖3—1</b></p><p>　?。?）PZn =50662Pa的p線與aZn=1的Q線相交于B點（826℃），此時Zn的氣液兩相共存 ；</p><p>　　（2）溫度大于826℃生成鋅蒸汽，低于826℃生成液態(tài)鋅。但低溫還原要求PCO2/ PCO ≈10-3± ，且

70、PCO 分壓很低，難于實現(xiàn)；因此還原產(chǎn)出液態(tài)鋅在工程上是不可行的。</p><p>　?。?）PZn=50662Pa的p線PCO=50662Pa的R線相交于A點（920℃），這是總壓1atm時ZnO與Zn(g)共存點；</p><p>　?。?）總壓1atm時，溫度大于920℃， Zn(g)穩(wěn)定；溫度小于920℃， ZnO穩(wěn)定；</p><p>　?。?）相同的PC

71、O下，提高溫度可獲得更高鋅蒸汽壓；</p><p>　　為了獲得同等壓力的鋅蒸汽，提高溫度所需的PCO變?。ńY(jié)合</p><p>　　PT=PCO+PZn+PCO2；看縱軸），</p><p>　　在實際ZnO被碳質(zhì)還原的生產(chǎn)過程中，由于原料中的鐵的化合物對火法煉鋅特別</p><p>　　是鼓風(fēng)爐法煉鋅的影響較大，所以有必要研究鐵在煉鋅過程

72、中的行為。</p><p>　　氧化鋅還原過程的氣相－溫度曲線如圖3-18所示。與圖3-20相比，橫坐標(biāo)由1/TK</p><p>　　換成K，縱坐標(biāo)由lgPCO2/PCO換成PCO2/PCO，因此原來的直線會變成曲線</p><p>　　3.3.2.3火法煉鋅過程分析</p><p>　　圖3—2火法煉鋅分析</p><

73、p>　　(a)蒸餾煉鋅區(qū) （b）鼓風(fēng)爐煉鋅區(qū) （C）鐵還原區(qū) （d）液鋅穩(wěn)定區(qū) </p><p>　　(2)A、B曲線：C + CO2 = 2CO </p><p>　　(3)i: ZnO(s) + CO(q) = Zn(l) +CO2(q)</p><p>　　Ii:Zn(l) = Zn(q)</p><p>　　圖中各曲線分別是下

74、列反應(yīng)在不同條件下平衡的PCO2/PCO－T的關(guān)系曲線。</p><p>　?、?ZnO(s) + CO(g) = Zn(g) + CO2</p><p>　　圖中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ這5條曲線為反應(yīng)①在以下5種設(shè)定條件下的曲線。</p><p>　?、?C(s) + CO2(g) = 2CO(g) </p><p>　　圖中繪出A、B兩條線，

75、其設(shè)定的條件為：</p><p>　　A線：PCO +PCO2 = 20265Pa（0.2atm）</p><p>　　B線： PCO +PCO2 = 60795Pa（0.6atm）</p><p><b>　?、?鐵氧化物的還原</b></p><p>　　曲線a: Fe3O4(s) + 4CO(g) = 3Fe(γ)

76、 + 4CO2(g)</p><p>　　曲線b: Fe3O4(s) + CO(g) = 3FeO(s) + CO2(g)</p><p>　　曲線c: FeO(s) + CO(g) = Fe(γ) + CO2(g)</p><p>　　曲線d: FeO(l) + CO(g) = Fe(γ) + CO2(g)</p><p>　?、?Zn(l

77、)的穩(wěn)定范圍</p><p>　　曲線(i): ZnO(s) + CO(g) = Zn(l) + CO2(g)</p><p>　　曲線(ⅱ): Zn(l) = Zn(g)</p><p>　　1.間接加熱時鋅的還原揮發(fā)</p><p>　　間接加熱方式將燃料燃燒產(chǎn)生的氣體與ZnO還原產(chǎn)生的含鋅氣體用罐體分開，從而進(jìn)行火法煉鋅過程。所以罐體內(nèi)

78、ZnO的還原產(chǎn)生的爐氣中含鋅45%左右，含CO2只有1%，其余為CO。</p><p>　　在正常的冶煉條件下，蒸餾法煉鋅區(qū)域為圖3-18中的曲線II和曲線B的右側(cè)打點區(qū)域。 </p><p>　　從圖中可以看到，即使PCO2/PCO大，ZnO仍能被還原。</p><p>　　要在大氣壓下進(jìn)行還原，溫度至少需要1170K(曲線II和曲線B的交點)。</p&g

79、t;<p>　　由于罐內(nèi)氣體組成PCO2/PCO低于曲線C所示的FeO還原反應(yīng)的平衡組成，F(xiàn)eO被還原成金屬鐵，分散在蒸餾殘渣中。</p><p>　　2.直接加熱時鋅的還原揮發(fā)</p><p>　　鼓風(fēng)爐煉鋅與蒸餾法煉鋅不同，大量的燃燒氣體和還原產(chǎn)出的鋅蒸氣混在一起，從而氣相中Zn蒸氣的濃度比較低，通常只有5~7%。平衡爐氣成分在圖3-18中曲線I與曲線A所包圍的區(qū)域<

80、;/p><p>　　鼓風(fēng)爐煉鋅時，鋅的還原揮發(fā)與殘留在爐渣中的ZnO活度有關(guān)。</p><p>　　鼓風(fēng)爐煉鋅產(chǎn)出的是液態(tài)爐渣，而從液態(tài)爐渣中還原ZnO比較困難，要求較強的還原氣氛和較高的溫度，如圖3-18中的Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ線所示。</p><p>　　隨著渣中ZnO活度的降低，要求PCO2/PCO越來越小，溫度越來越高。</p><p>　　在鼓風(fēng)

81、爐煉鋅時，不希望渣中的FeO還原成Fe，因為Fe的存在會給操作帶來困難。</p><p>　　通常鼓風(fēng)爐渣中FeO的活度為0.4左右，此時FeO還原的平衡反應(yīng)曲線為圖3-18中的d線。只有爐內(nèi)氣相組成在d線以下時，渣中FeO才不被還原。因此爐內(nèi)氣氛應(yīng)控制在I線和d線所包圍的區(qū)域內(nèi)。由于采取低還原性氣氛，所以渣含鋅比較高，這是鼓風(fēng)爐煉鋅不可避免的缺點。</p><p><b>　　

82、3. 鋅蒸氣的冷凝</b></p><p>　　ZnO + CO = Zn(g) + CO2 為吸熱反應(yīng)，所以當(dāng)爐氣中溫度下降時，CO2將使產(chǎn)出的鋅蒸氣再氧化成ZnO，并包裹在鋅液滴的表面，形成藍(lán)粉，降低冷凝效率。為了防止氧化反應(yīng)的發(fā)生，盡可能在高溫下直接將鋅蒸氣導(dǎo)入冷凝器內(nèi)，使之急冷。如圖3-18中的左上部所示。</p><p>　　鼓風(fēng)爐煉鋅得到的爐氣組成與蒸餾法大不相同，

83、產(chǎn)出的爐氣CO和Zn蒸氣濃度低，CO2濃度高。此時用蒸餾法采用的鋅雨冷凝法冷卻，得不到液態(tài)鋅。因此生產(chǎn)中采用高溫密閉爐頂和鉛雨冷凝的方法。利用鉛雨冷凝時，利用鋅在液體鉛中有一定的溶解度，降低冷凝下來的鋅的活度，從而保護(hù)鋅不被爐氣中的CO2所氧化。</p><p>　　3.3.3火法煉鋅的生產(chǎn)實踐</p><p>　　由硫化鋅礦直接煉鋅雖有可能，如：</p><p>

84、　　ZnS + Fe = Zn + FeS</p><p>　　但在工業(yè)上還沒有應(yīng)用，因為還原硫化鋅實際上在1200~1300℃才開始，而此時精礦已熔化。氧化鋅則較易還原，為此硫化礦精礦首先焙燒成氧化鋅。焙燒礦與碳質(zhì)還原劑混合裝入密閉器皿加熱到1100℃左右時，鋅被還原出來，然后引入到冷凝器內(nèi)冷凝為液體鋅。 </p><p>　　火法煉鋅有鼓風(fēng)爐、豎罐、平罐和電爐煉鋅等方法。</

85、p><p>　　3.3.3.1平罐煉鋅</p><p>　　圖3-3 平罐煉鋅裝置</p><p>　　平罐煉鋅是20世紀(jì)初采用的主要的煉鋅方法。其裝置如圖3-19所示。</p><p>　　平罐煉鋅時一座蒸餾爐約有300個罐，生產(chǎn)周期為24小時，每罐一周期生產(chǎn)20~30kg，</p><p>　　殘渣中含鋅約5~10%，

86、鋅回收率只有80~90%。</p><p>　　平罐煉鋅的生產(chǎn)過程簡單，基建投資少，但由于罐體容積少，生產(chǎn)能力低，難以實現(xiàn)</p><p>　　連續(xù)化和機械化生產(chǎn)。而且燃料及耐火材料的消耗大，鋅的回收率還很低，所以目前已基本淘汰。</p><p>　　3.3.3.2 豎罐煉鋅</p><p>　　豎罐煉鋅的原料是從罐頂加入，殘渣從罐底排出，還

87、原產(chǎn)出的爐氣與爐料逆向運動，從上沿部進(jìn)入冷凝器。</p><p>　　離開爐子上沿部的爐氣的組分為Zn40%、CO45%、H28%、N27%、幾乎不含CO2。</p><p>　　在冷凝器內(nèi)，鋅蒸氣被鋅雨急劇冷卻成為液態(tài)鋅，冷凝器冷凝效率為95%左右。</p><p>　　工藝流程如圖6-4所示</p><p>　　圖3-4 豎罐煉鋅工藝流&

88、lt;/p><p>　　3.3.3.3豎罐煉鋅</p><p>　　豎罐煉鋅是20世紀(jì)30年代應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，經(jīng)歷了70多年，已基本淘汰，但目前在我國的鋅生產(chǎn)仍占一定的地位。</p><p>　　它的生產(chǎn)過程包括焙燒、制團(tuán)、焦結(jié)、蒸餾和冷凝5個部分。</p><p>　　豎罐煉鋅具有連續(xù)性作業(yè)，生產(chǎn)率、金屬回收率、機械化程度都很高的優(yōu)點，但存在制

89、團(tuán)過程復(fù)雜、消耗昂貴的碳化硅耐火材料等不足。</p><p>　　3.3.3.4電爐煉鋅</p><p>　　電爐煉鋅的特點是直接加熱爐料的方法，得到鋅蒸氣和熔體產(chǎn)物，如冰銅、熔鉛和熔渣等。</p><p>　　此法可處理多金屬鋅精礦、鋅的回收率約為90%;電耗為3000~3600KW·h/t(Zn)</p><p>　　電爐煉心所

90、的為粗鋅，一般為5號或4號鋅，由于本身工藝的工藝特點，電爐煉鋅對鋅精礦要求如下：</p><p>　?。?）含鋅品位高，要求鋅精礦含鋅品位在50%以上，如果品位太低，相對地其他雜質(zhì)含量就會高，將會影響冶金熔煉過程中的技術(shù)條件的掌握和各項技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的實現(xiàn)。</p><p>　?。?）雜質(zhì)鉛、鐵、砷、氟等含量要低，在電爐煉鋅的第一步工序（即焙燒）雖然能夠比較有效地脫除鉛、鎘等雜質(zhì)，但畢竟有一

91、定的限度。砷、氟的含量過高勢必增加了制酸系統(tǒng)的正常運行，鐵的含量過高一方面降低了鋅品位，另一方面在還原熔煉過程中，大量的鐵被還原，造成爐底沉鐵，而且往往由于熔體鐵含量過高，熔體導(dǎo)電性強，操作電流難以控制，造成熔煉困難。</p><p>　?。?）水分。鋅精礦水分含量不能過高，否則，不但給運輸及沸騰焙燒工藝爐料準(zhǔn)備系統(tǒng)造成了很大的麻煩。而且會影響焙燒溫度的穩(wěn)定。造成 焙燒礦質(zhì)量下降，一般要求在夏季水分不大于10%、

92、在冬季不大于8%。在實踐操作中一般控制在7%左右為宜。</p><p>　　3.3.3.5密閉鼓風(fēng)爐煉鋅</p><p>　　鉛鋅密閉鼓風(fēng)爐熔煉法-又稱帝國熔煉法 (ISP法) 煉鋅的工藝流程如圖3-5所示。</p><p>　　圖3-5為ISP法設(shè)備流程圖。</p><p>　　鉛液入440℃，Zn2.02%；出560~570℃，Zn2.2

93、6%；</p><p>　　循環(huán)鉛量QPb，產(chǎn)鋅量QZn， QPb /QZn =417倍</p><p>　　鉛雨冷凝法的特點: </p><p>　　鉛的熔點低，在操作溫度下（550℃）蒸氣壓低 ；</p><p>　　鉛對鋅的溶解度隨溫度變化大；</p><p>　　鉛的熱容量大，便于急冷。</p&g

94、t;<p>　　鼓風(fēng)爐煉鋅對物料適應(yīng)性大，可處理成份復(fù)雜的鉛鋅礦以及各種鉛鋅氧化物殘渣和中間物料，而且熱效率高，生產(chǎn)成本低。但存在SO2、鉛蒸氣和粉塵對環(huán)境污染問題</p><p>　　3.4煉鋅電爐的基礎(chǔ)理論</p><p>　　3.4.1電熱轉(zhuǎn)化與分配</p><p>　　電能通過爐用變壓器，經(jīng)電極輸入煉鋅電爐，電極插在熔融爐渣中。電能以下列兩種方

95、式轉(zhuǎn)化成熱能。</p><p>　　3.4.1.1電弧方式</p><p>　　電弧方式就是由電極與熔渣交界面上形成微電弧放電而轉(zhuǎn)換成人能的方式，該方式是依靠插入熔渣中的電極發(fā)射的熱電子沖擊電極周圍的爐渣，電子動能轉(zhuǎn)化為機械能。而且在電子壓的作用下，將熔融爐渣拍開，于是在電極與熔渣接觸面之間形成許多分散的氣隙，電流通過氣隙形成眾多的微電弧放電，而使部分電能轉(zhuǎn)化為人能。</p>

96、<p>　　3.4.1.2電阻方式</p><p>　　電阻方式就是電流通過熔渣時，因熔渣本身電阻的作用，使分電能轉(zhuǎn)化成熱能。其數(shù)量關(guān)系服從焦耳-楞次定律</p><p>　　電能在電弧部分和渣層電阻部分的分配、通常隨電極插入熔池的深度而異。故通常用改變電極插入熔池深度來調(diào)節(jié)。在其他條件相同時電能分配到電弧部分的比例，隨電極插入熔池深度的增加而降低，分配到渣層電阻部分的比例則電

97、極插入熔池的深度的增加而加大。</p><p>　　電極插入深度應(yīng)適當(dāng)。如果電極插的過深會引起爐渣激烈翻騰，再遇上冷料或含水分較高的爐料時，冷爐料和過熱渣混在一起，使得反應(yīng)的氣體產(chǎn)物不易排除，容易產(chǎn)生泡沫渣。而且電流增高。反之。若電極插的過淺會使電弧拉長，造成渣面溫度和煙氣溫度升高、熔池底部溫度降低，給放渣造成困難。對造作不利，熱效率降低，電耗增加。對煉鋅電爐，通常電極插入的深度約為渣層厚度的1/3—2/5.&l

98、t;/p><p>　　3.4.2熔池溫度場和熔渣的運動</p><p>　　圖3—6熔池的溫度場（帶數(shù)字曲線是渣層內(nèi)的等溫曲線）</p><p>　　由于電場的不均勻性，電熱功率密度的差異帶來熔池內(nèi)溫度分布的不均勻性。熔池內(nèi)電極附近的溫度最高。離電極越遠(yuǎn)，溫度越低。使接近電極表面的爐渣強烈過熱，爐渣密度降低，從而上浮至熔池表面，并沿熔池表面的上層向西周流動。在流動過程中

99、當(dāng)與料堆下部相遇時，便將部分熱量傳遞給爐料，使之溶化，此時形成熔體溫度較低，密度較大，于是下沉在爐渣下層向電極方向移動，回流電極周圍，又重新被過熱而上浮。</p><p>　　對于煉鋅電爐，熔煉的性質(zhì)是還原揮發(fā)熔煉，還原出來的鋅呈氣態(tài)熔融體的激烈移動有利于鋅蒸汽的擴散和逸出。再則，煉鋅的原料問鋅焙燒礦或鋅氧化礦其中硫含量很少，一般不會形成金屬硫化物的冰銅層，煉鋅原料含鉛很低，在還原熔煉過程中絕大部分鉛也呈氣態(tài)進(jìn)入

100、產(chǎn)品和藍(lán)粉，很少的鉛進(jìn)入渣中。</p><p>　　3.4.3熔池內(nèi)的熱交換</p><p>　　高溫熔融爐渣在流動過程中與浮于渣層的固體料坡相遇時，熔融爐渣以對流換熱方式將熱能傳給料坡表面的固體爐料，使之熔化并過熱，發(fā)生還原反應(yīng)形成還原熔融產(chǎn)物和新的爐渣。在熔池垂直方向上，爐渣上層對下層的傳熱方式對于銅鎳熔煉爐而言，主要是傳導(dǎo)。锍層上部到底部的傳熱，由于锍層處于相當(dāng)平靜的狀態(tài)，因此幾乎的

101、單一的傳導(dǎo)方式。</p><p>　　對于煉鋅還原揮發(fā)熔煉電爐來睡，由于熔池中熔體的垂直方向運動較為激烈，其傳熱方式主要是對流，這樣可避免或減少金屬鐵的沉積。至于底部的金屬鐵層與其上部渣層之間的垂直方向運動畢竟不甚激烈。其間的傳熱方式既有對流又有傳導(dǎo)。其傳導(dǎo)熱仍符合上式的描述。</p><p>　　3.5電爐煉鋅工藝流程</p><p>　　電爐煉鋅工藝包括爐料準(zhǔn)備

102、和配料、電爐本體，電極系統(tǒng)，一冷、二冷及出渣系統(tǒng)。</p><p>　　3.5.1爐料的準(zhǔn)備系統(tǒng)</p><p>　　3.5.1.1工藝簡述</p><p>　　由本廠焙燒車間產(chǎn)出的合格焙砂，按級堆放在焙砂酷內(nèi)，取樣做全分析，供配料使用。準(zhǔn)備好冶金焦炭和溶劑石灰，將準(zhǔn)備好的原料和輔助材料按照一定的配比經(jīng)計算配料及混料均勻，并由提升裝置運送至爐上部爐料料倉，由下部螺旋

103、給料機供電爐加料之用，本工序的基本任務(wù)就是為電爐提供化學(xué)成分合理、穩(wěn)定、粒度合格、水分為0.5%—1.0%的爐料。</p><p>　　3.5.1.2原料及輔助材料的要求</p><p>　　3.5.1.3主要設(shè)備</p><p>　?。?）干燥設(shè)備。電爐對爐料的水分要求比較嚴(yán)格。一般情況下，在產(chǎn)出，運輸，貯存過程中各種原料和輔助材料帶人水分是必然的，因此需要干燥。

104、石灰和石英砂只要把好運輸和貯存關(guān)，也可以不需干燥。但是焦炭是人造固體燃料，其空隙率可達(dá)45%左右，熾熱的焦炭是通過噴水直接冷卻的，所以焦炭的水含量較高。一般水含量在5%—10%，有時竟達(dá)20%以上，因此焦炭必須經(jīng)過干燥才能用。</p><p>　?。?）混料設(shè)備?；炝隙嗖捎萌斯し椒?，也有的采用回轉(zhuǎn)式攪拌機</p><p>　?。?）破碎及過篩設(shè)備。石灰、石英、塊狀焦炭均需專用設(shè)備破碎過篩，

105、是粒度符合要求</p><p>　?。?）提升設(shè)備。準(zhǔn)備好的爐料裝入料車，有提升裝置提至爐頂料倉，供電爐用。</p><p>　　此外，還有計量設(shè)備、通風(fēng)防塵設(shè)備等。</p><p>　　3.5.2電爐本體系統(tǒng)</p><p>　　電爐本體系統(tǒng)主要由爐體、爐墩，加料等系統(tǒng)組成</p><p>　　3.5.2.1工藝簡述

106、</p><p>　　準(zhǔn)備好的爐料儲存在錐部沒有螺旋給料機的料倉內(nèi)，有 螺旋機將爐料送入爐內(nèi)，還原出來的鋅蒸汽隨爐氣一氣經(jīng)爐氣出口進(jìn)入冷凝系統(tǒng)。熔渣由放渣口定時放出。電爐的爐型有圓形和矩形兩種，圓形爐其電極排列在同心圓周上呈等邊三角形。矩形爐的電極呈直線排列。爐料均從爐頂?shù)闹苓吇蛩倪叺难b料口裝入。</p><p>　　3.5.2.2主要設(shè)備</p><p>　　設(shè)備

107、主要由煉鋅電爐、旋轉(zhuǎn)加料機等</p><p><b>　　3.5.3電極系統(tǒng)</b></p><p>　　電極通過短網(wǎng)將電爐同外部電源連接起來。電源系統(tǒng)要承擔(dān)電極的升降，電極夾持裝置、電極中心的調(diào)整等。</p><p>　　電極系統(tǒng)包括立柱平臺、立柱、立柱連接架及鋼絲繩滑輪組、滑車架、電極升降臂、電極升降傳動裝置、夾緊氣動裝置等。電極升降臂的上

108、下限位由上下兩個行程開關(guān)控制，確保電極行程為1.2—1.4m。立柱上裝有導(dǎo)軌，供滑車上下滑動。達(dá)到電極升降之目的，立柱可以轉(zhuǎn)動，供調(diào)整電極中心位置?；嚰苌系淖咻営梢粋€偏心軸天調(diào)整它與導(dǎo)軌之間的間隙。</p><p>　　圖3—7電極升降原理示意圖</p><p><b>　　3.5.4渣系統(tǒng)</b></p><p>　　電爐內(nèi)的熔渣由放渣口放

109、出（每日放一次），經(jīng)兩段高溫渣槽后，流至水淬渣槽。熔渣經(jīng)水淬渣池。水淬渣池分為沉降池和循環(huán)池兩種。水淬后的渣睡混合物首先流至沉降池，渣在池中沉降下來，上清水流至循環(huán)池后由循環(huán)水泵送至水淬渣槽，沉降池的沉渣由人工鏟出運至渣場。</p><p>　　根據(jù)冶煉情況，決定是否更換底渣，或者停爐時放底渣，底渣放至由河沙鋪成厚度為400—500mm的底渣池。放出后可向渣面噴灑水降溫，便于打開便于裝運。</p>

110、<p>　　3.5.5冷卻循環(huán)系統(tǒng)</p><p>　　除上述的沖渣水，洗滌水閉路循環(huán)外，煉鋅電爐還有及處用冷卻水：</p><p>　　飛濺式冷卻器（一冷）冷卻鋅液的U形管冷卻用水。</p><p>　　一冷的底側(cè)、端部冷卻水套用水。</p><p>　　轉(zhuǎn)子軸承座冷卻水套用水。</p><p>　　電極系

111、統(tǒng)的到點管冷卻水。</p><p>　　圖3—8冷卻水循環(huán)流程圖</p><p><b>　　4電爐鋅的精煉</b></p><p><b>　　4.1概述</b></p><p>　　電爐煉鋅產(chǎn)出的粗鋅，一般為五號鋅，其純度為98.7%，當(dāng)然焙砂質(zhì)量好，電爐鋅也可達(dá)四號鋅（Zn99.5%）其雜志主

112、要有鉛、鎘、鐵、砷、銻等。這些雜質(zhì)含量依據(jù)焙砂中雜質(zhì)含量和操作過程的情況而異。鋅中含有較多的雜質(zhì)，就嚴(yán)重的影響鋅的質(zhì)量，使粗鋅在某些工業(yè)上不能獲得應(yīng)用。比如，鉛和其他雜質(zhì)含量較高時，就不適合于制造進(jìn)行熱壓加工的黃銅；錫含量超過0.01%時，忽悠不要能用于壓片，鎘含量超過0.02%時，使間接法生產(chǎn)的氧化鋅顏色白度變差，且不適用于醫(yī)療和化妝用品，作為鍍鋅用的鋅，為了提高鍍鋅件的抗蝕性，對其中雜質(zhì)的含量也有一定的要求。因此，為了滿足某些工業(yè)對

113、心質(zhì)量的要求，不適用的鋅必須進(jìn)一步進(jìn)行精煉。</p><p>　　精煉的方法有：熔析法、重蒸餾法、真空蒸餾法和精餾法，目前多用精餾法，而熔析法僅用作精餾法的輔助過程。</p><p><b>　　精餾法的特點：</b></p><p>　　可制的鋅含量為99.99%—99.998%的高純鋅。</p><p>　　可富集原

114、料中的鉛、鎘、銦、鍺等金屬，有利于綜合回收。</p><p>　　可用于生產(chǎn)規(guī)模為1000—100000t/a的工廠。</p><p><b>　　對原料適應(yīng)性大。</b></p><p>　　需要用一些高級耐火材料（碳化硅制品）。</p><p>　　塔體設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，筑爐和生產(chǎn)操作要求較嚴(yán)。</p>&

115、lt;p>　　精餾法大約是與豎罐煉鋅同一時期發(fā)展起來的。由美國澤西公司首創(chuàng)，因此又稱為新</p><p>　　澤西精餾法。20世紀(jì)30年代后來，世界各國凡有火法煉鋅工廠的國家，幾乎先后都建立了這種裝置。我國的精餾法技術(shù)是葫蘆島鋅廠于1957年由波蘭引進(jìn)的以后多家煉鋅廠相繼推廣應(yīng)用。</p><p>　　表4—1火法煉鋅產(chǎn)出鋅的化學(xué)成分（%）</p><p>　

116、　表4—2工業(yè)陰鋅牌號及去組成</p><p><b>　　4.2熔析法精煉</b></p><p>　　在熔融狀態(tài)下，鉛鋅能相互部分溶解，熔體分層，上層為含少量鉛的鋅，下層為含少量鋅的鉛。 </p><p>　　從圖中可以看到，隨著溫度的降低，鋅和鉛的分離比較完全。在418℃，鋅含鉛0.9%，鉛含鋅2%。</p><p&g

117、t;　　當(dāng)含鐵的粗鋅冷卻時，化合物FeZn7進(jìn)行結(jié)晶。析出的FeZn7結(jié)晶因為較重，沉于鋅熔池下面，形成糊狀結(jié)晶，稱作硬鋅。</p><p>　　熔析法精煉鋅可得含鋅約99%的精煉鋅。鋅的回收率僅為90%。熔析法僅能除去鋅中的鉛和鐵。</p><p>　　圖6-6為Pb－Zn系和Fe－Zn系狀態(tài)圖</p><p>　　熔析精煉在反射爐或榕析鍋內(nèi)進(jìn)行，一般周期24~4