烟气制酸技术初步设计.docx

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烟气制酸技术初步设计

第十四章锌冶炼非标设备

14.1锌精矿沸腾焙烧炉（109m2）

14.1.1主要技术性能

生产能力：

624t/d（干基）

炉床面积：

沸腾床

109m2

上部炉膛

209m2

沸腾层高度：

1000mm

焙烧温度：

沸腾层

91030℃

炉膛

95030℃

鼓风量：

51561m3/h标态（干基）

烟气量：

53252m3/h标态（干基）

设备总重：

～1513t

其中耐火材料：

～1170t

14.1.2结构特点

该炉子为鲁奇式沸腾焙烧炉，第一台建在西北冶炼厂，从日本引进技术，由国内转化设计，一次试车投产成功；第二台建在株洲冶炼厂，投产也非常顺利。

该炉子容积大，热稳定性好，因此炉子容易控制，便于实现计算机自动化控制。

采用直通式风帽，风帽不易堵塞，也容易清理，且阻力小有利于节能。

沸腾炉出烟口与锅炉入口之间采用特殊结构的柔性联接，既保证了此处的密封，又解决了锅炉和沸腾炉之间膨胀不一致的问题，克服了老炉型的烟气泄漏问题，改善了操作区的环境。

沸腾层的调温除设置六组6m2的管式冷却器以外，在沸腾炉上部还设置有喷水枪，可以进行超高温自动喷水冷却。

沸腾层六组冷却器为锅炉的一部分；根据需要管式冷却器可以减少为四组或五组。

根据沸腾炉的运行经验，西北冶炼厂及株洲冶炼厂的底排料装置均不好使用，此次设计吸取温州冶炼厂等沸腾炉的成功经验，对沸腾炉的底排料口结构进行了改进。

14.2沸腾冷却器

14.2.1主要技术性能

热交换面积

3.2m2

焙砂处理量

～11t/h

焙砂入口温度

930℃（30℃）

焙砂出口温度

＜500℃

冷却水用量

～23t/h

冷却水最高出水温度

＜55℃

流态空气量

100m3/h

流态空气压力

98kPa

设备总重

2260kg

14.2.2结构特点

对沸腾冷却器运行中发现有不理想的部位，本次设计均做了相应的改进，加强了壳体焊缝的保护；原设计为压缩空气吹入风管中，风管上开有小孔出风，风管的下部成为死角，造成结料，此次设计采用风帽结构风箱的形式，取消了底部的抽板闸门，避免了底部结料，打不开闸门的问题。

14.3锌熔铸感应电炉

14.3.1目前国内现状

锌熔铸感应电炉八十年代以前功率最大为540kW，单个感应器的功率为90kW，基本上都是U型熔沟连体式，感应器寿命短，一般情况下使用也只有三个月左右。

制作好的也只能达到半年。

而且更换感应器时连炉体耐火材料都要拆除，每次的筑炉周期比较长，约一个月左右。

实际上在国内钢铁行业的镀锌锅中已从国外引进了当时较为先进的W型熔沟分体式感应器的感应电炉。

单个感应器的功率达到400kW，寿命五年以上，它们主要功能是化锌镀锌。

八十年代我院在西北冶炼厂设计中，由于项目资金问题，未考虑引进，而是利用了国内机械行业中的熔锌技术，利用当时已有的150kW、U型熔沟感应器，并采用了分体技术。

为西北冶炼厂设计了三台900kW/40t的熔锌感应电炉；九十年代投产时由于感应器耐火材料及炉子结构上的一些问题，投产不太顺利。

经过西北冶炼厂几年的改进，尤其是感应器自流料的解决，大大提高了感应器的寿命。

现在国内熔锌感应器电炉基本上都采用了这种材料并改造成分体式感应器结构。

九十年代中期国内也是在镀锌行业中由西炉所自己研究了分体式W型熔沟感应器，首先应用在大连金州，单个感应器功率为240kW。

因此我院在设计伊朗亚兹德锌冶炼厂时与西炉所合作，在西北冶炼厂40t感应电炉上对熔化锌阴极片的W型熔沟感应器进行了试验研究，功率达到300kW；对伊朗出口的720kW感应电炉就采用了这种感应器。

有了这个基础，在后来的株冶扩建中由西炉所设计了900kW/45t感应电炉，即是由三台300kWW型熔沟感应器构成的。

14.3.2对曲靖感应电炉的考虑

国内熔锌感应电炉经过这么多年的发展和生产实践，无论是U型熔沟还是W型熔沟，都已经比较成熟，而且都是采用了分体式结构，更换感应器都比较方便，快的8个小时即可，而且寿命均比较长。

相对来说，W型熔沟感应器还是优于U型熔沟感应器，因为它是每个感应器有单独的供电系统，对炉子的控制比较灵活，感应器熔沟与炉内金属液温差小，它的熔液为喷流式，而U型熔沟为吞吐式，温差大，热交换比不上喷流式。

因此如果立足国内，宜采用目前株冶的900kW/45t感应电炉即可。

14.4精矿抛料机

本设备是大型沸腾焙烧炉专用加料机械设备，采用高速皮带将锌精矿粉均匀地抛入沸腾焙烧炉内。

14.4.1主要技术性能

抛料能力

26.7t/h（max35t/h）

抛料皮带速度

18.45m/s

抛料飞散距离

3.5～7m

抛料皮带（环形无接头、特种高速胶带）

内周长度

3780±1mm

宽度

500±6mm

电动机功率

7.5kW

设备总重量

～3.6t

14.4.2工作原理及结构特点

抛料装置由抛料皮带、头部带轮、尾部带轮、驱动带轮、各轮的调节和张紧装置、传动装置组成。

驱动带轮紧压抛料皮带的承载面，从而驱动皮带高速运行，将其上的精矿粉加速，并抛向沸腾焙烧炉内。

调节头尾部带轮的位置即可调整抛料角度，从而改变物料飞散距离。

精矿抛料机为我院专长技术,在国内外工程中已得到广泛使用。

14.5焙砂冷却圆筒

本设备用来冷却锌焙砂及其它类似细粉、颗粒状物料。

14.5.1主要技术性能

（1）规格（直径×长度）

φ1.92×9.60m

（2）生产能力

17～20t/h

（3）物料：

锌焙砂

比热容

837.36J/（kg.℃）

进料温度：

正常

500℃

瞬时

800℃

出料温度

150±30℃

（4）冷却水：

用量

150t/h

进水温度

33℃

出水温度

48℃

（5）有效换热面积

109m2

（6）圆筒转数

5.3r/min

（7）物料在圆筒内停留时间

2.6min

（8）电动机功率

22kW

（9）设备总重

～36t

14.5.2工作原理及结构特点

焙砂冷却圆筒（又称高效回转圆筒冷却机）改变了传统冷却圆筒的筒体内部结构，采用“内冷式”使高温物料和冷却水进行充分热交换，传热效率高、外形尺寸小、传动功率小。

冷却圆筒的筒体通过两只滚圈支承在两对托轮装置上，水平挡轮是为防止筒体窜动而设置的。

筒体借助于安装其上的大链轮通过传动装置被带动回转。

机头、尾配备有进料和排料密封罩。

机尾还设置有冷却水的进、出口。

该圆筒冷却机的结构特点是：

筒体的横断面呈五个面积均等的扇形，五个扇形室在筒体的整个长度内完全是分开的，各个扇形室之间,扇形室与筒体外壳之间,均为冷却水的通道。

圆筒冷却机工作时，高温焙砂从加料端均匀加入，随着筒体的转动，均匀地分配到五个扇形室内，并不断被上下翻动，与腔壁接触表面不断更新。

物料与通道内的冷却水通过腔壁表面进行充分的热交换，热量被冷却水带走，得到冷却的焙砂从排料端排出。

高效圆筒冷却机为我院专有技术，曾获部级科技进步奖，在国内外工程中已得到广泛使用。

14.6精锌铸锭堆垛机组

本设备可自动完成锌锭的浇铸、码垛和打捆，机组产出成品锌锭垛。

14.6.1主要技术性能

（1）生产能力

7～7.5t/h

（2）锌锭重量

24±1.0kg

（3）锌锭垛重量

1078～1274kg（44～52块）

（4）基本节拍

11.7s

（5）每垛循环节拍

514.8～608.4s

（6）直线铸锭机

头尾轮中心距

17360mm

锭模连续运行速度

≤1.74m/min

机上冷却时间

≥10min

传动电机功率

1.1kW

冷却水用量

～10m3/h

冷却风用量

2500m3/h

（7）堆垛装置；

全液压机构，共使用9只液压缸。

其中：

升降台缸1只

锌锭编排缸5只

堆垛缸3只

（8）锌锭垛输送机

头尾轮中心距

8160mm

锭模连续运行速度

2.73m/min

传动电动机功率

1.5kW

（9）液压站

总流量

169L/min

压力

6,3.5,2.5MPa

油箱有效容积

800L

传动电动机功率

14kW

（10）机组总重量～28t

14.6.2设备组成、工作原理及结构特点

设备组成：

本机组包括定量浇铸装置、直线铸锭机、锌锭堆垛机、锌锭垛输送机等多台单机以及液压站、控制室、控制软件等辅助装置。

本机组是将锌熔液浇铸成锌锭，并将锌锭堆码成锌锭垛，再将锭垛输送出来的自动化生产线。

机组可以全自动完成浇铸及堆垛作业。

按PLC程序自动进行定量浇铸、打印、振打脱模，每层锌锭编排、堆垛及锭垛输送等作业。

具体结构及组成详见初步设计图纸。

工作原理：

锌液由感应炉产出，并以连续、稳定的液流通过溜槽到达直线铸锭机上方的浇铸包内。

按可编程序控制器（PLC）的程序指令由液压机构驱动浇铸包，将（～480℃）锌液注入移动中的铸模内。

经锌液定量后，令浇铸包和挡液板返回原来位置。

当锌液流量与铸锭机生产能力相同时，铸锭机将连续运行。

当锌液流量较小时，铸锭机会自动减速停止，以延长浇铸时间，待铸模被浇满后经由调频调速再启动铸锭机运行。

铸模内锌液经自然冷却、风冷而凝固成锌锭，并在铸锭机传动端附近被打上印记，再被振打与铸模脱离。

脱模后的锌锭沿同步滑道被送往液压升降台上，或被送往输送辊道上，并继续被推入堆垛装置中。

每四块锌锭按不同程序指令被编成一层。

奇数层和偶数层内锌锭的排列是不同的，每十（～十四）层为一垛。

堆码一垛后，移动一个垛位置，由叉车或起重机将成品锌锭垛从机组上运出。

当锌锭编排、码垛或锭垛输送机进行检修时，可采用备用的人工码垛装置。

本机组的液压原理、气动原理、电气元件配置、机构动作节拍等，详见施工设计图。

精锌铸锭堆垛机组为我院专有技术,曾获机械部和原有色总公司部级科技进步奖，在国内外工程中已得到广泛使用。

14.7座仓皮带

本设备用于锌精矿仓仓底物料输送。

14.7.1主要技术性能

输送能力

26.7～35t/h

头尾轮中心距

16500mm

输送带宽度

800mm

输送速度

7.32m/min

设备总重

～6.5t

14.7.2工作原理及结构特点

座仓皮带与普通带式输送机的工作原理相同，是带式输送机的一种特殊使用方式。

座仓皮带由输送带、传动滚筒、改向滚筒、托辊、张紧装置、清扫器和传动装置等部分组成。

座仓皮带由于输送带承受较大的料仓压力，使带的张力增大。

为防止传动滚筒与输送带之间可能出现的打滑现象，传动滚筒进行表面包胶处理，并采用较低的输送速度。

在带的两侧，设置有导料挡板，以防止物料大量涌出时造成物料飞散。

14.8分配圆盘

本设备用于锌精矿入炉前的物料分配。

14.8.1主要技术性能

生产能力：

26.7～35t/h

精矿含水：

8～10%

圆盘直径：

1800mm

圆盘转速：

8.73r/min

设备总重：

～3.0t

14.8.2工作原理及结构特点

分配圆盘是冶金工业中经常使用的一种多点给料设备。

分配圆盘具有结构简单、操作方便、给料均匀、给料量易于调节等特点。

分配圆盘的传动装置设在托盘的下部，托盘上部中央有导料圆筒、在180°方向上布置两块导料板，当圆盘转动时，物料沿导料板流入下料漏斗中。

为保证物料畅通，在下料漏斗上设置振打装置。

14.9湿法冶炼设备

湿法冶炼非标准设备主要包括机械搅拌槽和浓密机。

根据不同的工艺条件选择不同的材料和结构。

14.9.1机械搅拌槽

在湿法锌冶炼系统中，机械搅拌槽主要用于矿浆的浸出和浆化，根据不同的工艺条件选择不同型式的搅拌器，以满足生产的要求。

在矿浆浸出和净化过程中，搅拌的作用是使槽内的矿浆既产生轴向流又产生径向流，不断使矿浆中固体颗粒出现新的界面，使传质和混合的过程得以实现。

近几年来，国外专业生产厂家生产的搅拌装置也在国内许多锌冶炼厂机械搅拌槽上使用，效果都比较好。

此次设计，我们建议主流程的关键设备如φ5750×5500浸出槽、φ5750×5500净化槽采用国外专业生产厂家生产的搅拌装置（美国莱宁公司等），其余搅拌槽的搅拌装置由我院自行设计。

我院根据生产实践经验的不断积累和完善，同时学习国外的先进技术，对传统搅拌器的形式也做了改进，这种搅拌器在一些工厂使用的实践证明，这种搅拌器，既保留了折叶涡轮的优点，满足生产要求，又节省了功率。

14.9.2浓密机

浓密机在锌系统中一般采用中心传动方式，用于浸出后液的浓缩。

根据工艺条件和物料性质的不同，选择不同的设计参数，如耙子转速和槽底锥角，以满足生产要求。

中心传动浓密机之所以能够得到广泛地应用，是因为它易于提耙和密封。

浓密机的传动装置上设有过载保护装置，当槽体内物料载荷超过设计载荷时，过载保护装置报警并使耙子自动提起可使传动部件免受损坏。

浓密机密封的盖子，主要是为了维持溶液的水平衡，防止和减轻溶液的酸雾对桥架和传动、提升机构的腐蚀。

八十年代初，我院根据国内非金属材料的发展，和制造厂共同开发、研制出整体玻璃钢槽盖（属我院专长技术），它具有重量轻，强度高，耐腐蚀性能好等优点，能够很好地满足生产要求。

本次设计的浓密机均采用整体玻璃钢槽盖。

14.9.3防腐蚀问题

湿法非标准设备常年在高温高酸状态下工作，操作条件恶劣，生产过程复杂，溶液腐蚀严重，所以设备必须采用可靠的防腐措施。

腐蚀材料的选择是一个很复杂的问题，既要满足生产要求，又要经济合理，还要适合国情，因地制宜。

我院结合国内外大型锌冶炼厂的工厂设计，并进行科研和实验，总结了一整套的金属、非金属材料在不同的湿法冶金工艺条件下使用的经验。

并成功的应用于国内有色冶炼企业。

例如搅拌槽的搅拌轴和搅拌器，浓密机的中心轴、导流筒和耙子的防腐蚀问题，根据温度、酸度和物料性质的不同，可用钢包胶和包玻璃钢的方法或者用含Mo量不同的奥氏体不锈钢做成。

由于钢包胶或包玻璃钢受到使用条件的限制，在高温、高酸条件下使用寿命短，而且制造、施工复杂，故不宜采用。

机械搅拌槽和浓密机的槽体防腐结构也同样是依据工艺条件和物料性质的不同来选择的，一般是在混凝土或钢槽体内表面衬隔离层，然后再砌筑耐酸瓷砖，瓷砖的耐腐蚀、耐磨损和保温性都比较好。

隔离层一般选用玻璃钢或预硫化橡胶。

预硫化橡胶质量容易保证，施工容易，工期短，检验手段成熟。

衬玻璃钢人为因素多，质量不易保证，且缺乏检验手段，但其一次性投资比较少。

此次设计，搅拌槽的槽体根据要求采用钢筋混凝土壳体或钢制壳体；防腐蚀选择衬耐酸橡胶或玻璃钢作为防腐蚀隔离层；再衬耐酸瓷砖。

浓密机均采用混凝土槽体，衬玻璃钢作为防腐蚀隔离层，再衬耐酸瓷砖。

在橡胶、玻璃钢和耐酸瓷砖施工过程中应严格按照标准规范进行施工和质量监督，以保证设备正常运行。

14.9.4主要设备性能简要介绍

14.9.4.1φ5750x5500氧化槽（1台）

用于浸出前溶液配制。

（1）工艺条件

矿浆含硫酸

50～10g/l

矿浆密度

1200～1250kg/m3

含固量

<50g/l

氯离子含量

200～300mg/l

操作温度

40～50℃

操作压力

常压

（2）结构

氧化槽为机械搅拌槽，主要由搅拌装置、槽体、槽盖和桥架组成。

①搅拌装置采用国外专业生产厂家生产的搅拌装置，它的作用是使搅拌槽内固体颗粒在溶液中均匀悬浮以加速固液间的传质过程。

②槽体型式根据工艺要求，选用立式圆筒形钢筋混凝土槽体，平底平盖。

槽体内衬玻璃钢再砌耐酸瓷砖。

槽内设置挡板，以实现最佳搅拌效果。

槽体设计设置了连续操作时的出液口。

③槽盖采用玻璃钢材料，由于槽盖直径较大，选用分片拼装形式。

④桥架由型钢焊接而成，材料选用碳钢。

它将承受搅拌装置的全部重量和被搅拌液体对搅拌装置产生的复杂弯矩。

（3）主要技术性能

钢筋混凝土槽体几何尺寸

φ5750×5500

内净空几何尺寸

φ5504×5377

几何容积

～128m3

搅拌器：

材料

317L

功率

45kW

设备自重（不包括钢筋混凝土外壳）

～52000kg

外形尺寸

～7500×7600

14.9.4.2φ5750x5500中性浸出槽（4台）

用于对锌焙砂进行中性浸出。

（1）工艺条件

矿浆含硫酸：

始酸

60g/l

终酸

pH5.0～5.2

焙砂粒度

－200目占80%

－80目100%

焙砂真比重

5500kg/m3

矿浆密度

1350～1450kg/m3

氯离子含量

200～300mg/l

操作温度

70～75℃

操作压力

常压

（2）结构

中性浸出槽为机械搅拌槽，主要由搅拌装置、槽体、槽盖和桥架组成。

①搅拌装置采用国外专业生产厂家生产的搅拌装置，它的作用是使搅拌槽内固体颗粒在溶液中均匀悬浮以加速固液间的传质过程。

②槽体型式根据工艺要求，选用立式圆筒形钢筋混凝土槽体，平底平盖。

槽体内衬玻璃钢再砌耐酸瓷砖。

槽内设置挡板，以实现最佳搅拌效果。

槽体设计设置了连续操作时的进出液口。

③槽盖采用玻璃钢材料，由于槽盖直径较大，选用分片拼装形式。

④桥架由型钢焊接而成，材料选用碳钢。

它将承受搅拌装置的全部重量和被搅拌液体对搅拌装置产生的复杂弯矩。

（3）主要技术性能

钢筋混凝土槽体几何尺寸

φ5750×5500

内净空几何尺寸

φ5504×5377

几何容积

～128m3

搅拌器：

材料

317L

功率

45kW

单台设备自重（不包括钢筋混凝土外壳）

～52000kg

形尺寸

～7500×7600

14.9.4.3φ21000中浸浓密机（2台）

用于对中性浸出后的矿浆进行固液分离。

（1）工艺条件

溶液含硫酸

pH4.8～5.2

操作温度

65～70℃

上清液密度

1350～1400kg/m3

底流密度

1600～1900kg/m3

氯离子含量

200～300mg/l

（2）结构

浓密机主要由槽体、桥架、耙子、传动装置、提升装置、报警装置和盖子组成。

①槽体为整体钢筋混凝土结构内衬玻璃钢，再砌一层耐酸瓷砖。

溢流堰砌有一层瓷板并装有使溢流液均匀排出的装置。

②桥架是由型钢焊接而成的桁架式结构。

这种结构适用于直径较大的浓密机，能够满足对其强度和刚度的要求，材料为碳钢。

③子是桁架结构，能够保证浓缩矿浆所需的强度和刚度，材料为317L。

④盖子为整体玻璃钢结构，采用轻质，高强度及耐腐蚀的玻璃钢结构。

⑤在传动装置、提升装置和报警装置的设计中，我们改进了过去某些不合理的结构，新结构比较紧凑，便于加工和制造，使用可靠。

该浓密机采用自动提耙，当负荷超过规定限度时，报警装置报警，耙子自动提起，排除故障后，用电动或手动将耙子落下。

（3）功率选择

浓密机传动功率，由于影响因素很多，我们根据计算并参考国外资料报道和国内同类浓密机的生产实践综合考虑来确定。

（4）主要技术性能

槽体内径

φ21100

槽体圆筒高度

3000

几何容积

～1254m3

沉降面积

349.7m2

传动电机功率

5.5kW

提升电机功率

2.2kW

单台设备自重（不包括混凝土槽体）

216750kg

外形尺寸

～24400×11700

14.9.4.4φ5750×5500酸性浸出槽（4台）

用于对中浸浓密机底流进行酸性浸出。

（1）工艺条件

矿浆含硫酸：

始酸

60g/l

终酸

pH1.5～2.0

矿浆密度

1350～1400kg/m3

氯离子含量

200～300mg/l

操作温度

80～85℃

操作压力

常压

（2）结构同φ5750×5500中性浸出槽

（3）主要技术性能

钢筋混凝土槽体几何尺寸

φ5750×5500

内净空几何尺寸

φ5504×5377

几何容积

～128m3

搅拌器：

材料

317L

功率

45kW

单台设备自重（不包括钢筋混凝土外壳）

～52000kg

外形尺寸

～7500×7600

14.9.4.5φ21000酸浸浓密机（2台）

用于对酸性浸出后的矿浆进行固液分离。

（1）工艺条件

溶液含硫酸

pH1.5～2.0

操作温度

75～80℃

上清液密度

1300～1350kg/m3

底流密度

1600～1900kg/m3

氯离子含量

200～300mg/l

（2）结构

浓密机主要由槽体、桥架、耙子、传动装置、提升装置、报警装置和盖子组成。

①槽体为整体钢筋混凝土结构内衬玻璃钢，槽底及槽壁再砌一层耐酸瓷砖。

溢流堰砌有一层瓷板并装有使溢流液均匀排出的装置。

②桥架是由型钢焊接而成的桁架式结构。

这种结构适用于直径较大的浓密机，能够满足对其强度和刚度的要求，材料为碳钢。

③耙子是桁架结构，能够保证浓缩矿浆所需的强度和刚度，材料为317L。

④盖子为整体玻璃钢结构，采用轻质，高强度及耐腐蚀的玻璃钢结构。

⑤在传动装置、提升装置和报警装置的设计中，我们改进了过去某些不合理的结构，新结构比较紧凑，便于加工和制造，使用可靠。

该浓密机采用自动提耙，当负荷超过规定限度时，报警装置报警，耙子自动提起，排除故障后，用电动或手动将耙子落下。

（3）功率选择

浓密机传动功率，由于影响因素很多，我们根据计算并参考国外资料报道和国内同类浓密机的生产实践综合考虑来确定。

（4）主要技术性能

槽体内径

φ21100

槽体圆筒高度

3000

几何容积

～1254m3

沉降面积

349.7m2

传动电机功率

5.5kW

提升电机功率

2.2kW

设备自重（不包括混凝土槽体）

～216750kg

外形尺寸

～24400×11700

14.9.4.6φ5750×5500一段净化槽（3台）

用于对中浸浓密机上清液进行一次净化。

（1）工艺条件

矿浆含硫酸

pH4.2～5.2

锌粉粒度

-80目

矿浆密度

1300～1350kg/m3

氯离子含量

200～300mg/l

操作温度

60～70℃

操作压力

常压

（2）结构

一段净化槽为机械搅拌槽，主要由搅拌装置、槽体、槽盖和桥架组成。

搅拌装置采用国外专业生产厂家生产的搅拌装置，它的作用是使搅拌槽内固体颗粒在溶液中均匀悬浮以加速固液间的传质过程。

其余结构同φ5750×5500中性浸出槽

（3）主要技术性能

钢筋混凝土槽体几何尺寸

φ5750×5500

内净空几何尺寸

φ5504×5377

几何容积

～128m3

搅拌器：

材料

317L

功率

55kW

单台设备自重（不包括钢筋混凝土外壳）

～52000kg

外形尺寸

～7500×7600

14.9.4.7φ5750×5500二段净化槽（4台）

用于对中浸浓密机上清液进行二次净化。

（1）工艺条件

矿浆含硫酸

pH4.2～5.2