陽極爐冶金技算

1、一、計算條件陽極爐爐體尺寸：4300*10400（mm）砌完耐火材料爐體內(nèi)襯尺寸：3440*9040（mm）爐口尺寸：1800*1300（mm）“之”形煙道內(nèi)徑：960（mm）粗銅成分（%）：Cu ：98.5 S:0.0566 Pb：0.2 As：0.2陽極銅成分（%）：Cu ：99.2 S:0.01 Pb：0.02 As：0.08干空氣含水量：0.028Kg水/Kg干空氣以1000Kg粗銅作為計算單位二、各反應(yīng)的物料平衡及熱平衡1、S的氧化反應(yīng)1.1 設(shè)所有的S均以Cu2S的形式存在，假設(shè)反應(yīng)2Cu+S=Cu2S存在，則可以算出Cu2S的量， 2Cu + S= Cu2S 128 32 150

2、 x=150*0.566/32=2.85Kg 0.566 x2Cu2S+3O2=2Cu2O+2SO2 將兩式相加得反應(yīng)：Cu2 S + O2 = 2Cu + SO2Cu2S+2Cu2O=6Cu+SO2 16032 128 64 2.85 x y z得x=32*2.85/160=0.57 Kg0.4m3 y=128*2.85/160=2.28 Kg z=64*2.85/160=1.14 Kg0.41m3O2密度：1.43Kg/m3， SO2密度：2.77 Kg/m3， N2密度：1.25 Kg/m3 需干空氣量為0.57/0.23=2.48Kg其中含N2=2.48*0.77=1.9Kg1.52

3、m3空氣帶入水量為2.48*（22.4/18）*0.028=0.086m3則需濕空氣量為0.4/0.21+0.086=2m31.2 反應(yīng)產(chǎn)煙 成分 N2 SO2 H2O 小計 m3 1.52 0.41 0.086 2.016 % 75 20 51350KJ/m3組分熱焓 1896.71 3006.27 2390.781350KJ/m3煙氣熱焓 1422.5 601 119.5 2143 KJ/m3反應(yīng)產(chǎn)生煙氣帶走熱量：2.016*2143=4320KJ知Cu2S的氧化放熱為：1365KJ/Kg則Cu2S的氧化放熱量為2.85*1365=3890KJ則此反應(yīng)熱平衡為：熱收入-熱支出=3890-4

4、320=-430KJ其物料平衡為（單位Kg）：粗銅Cu2SO2 = CuSO21000 2.85 0.57 2.28 1.142、Cu的氧化反應(yīng)注：根據(jù)理論，銅液中的S被大部分或完全除去后，銅液中飽和約8%的Cu2O,以8%為計算，則銅液中有0.08*1000=80Kg的Cu2O2.1 通過反應(yīng)4Cu + O2=2Cu2O 256 32 288 x y 80x=256*80/288=71.1Kgy=32*80/288=8.9 Kg6.2 m3則需干空氣量為：8.9/0.23=38.7 Kg其中含N2=38.7*0.77=29.8 Kg23.8m3干空氣帶入水：38.7*（22.4/18）*0.

5、028=1.3 m3濕空氣量：（6.2/0.21）+1.3=30.8m32.2 反應(yīng)產(chǎn)煙 成分 N2 H2O 小計 m3 23.8 1.3 25.1 % 94.8 5.21350KJ/m3組分熱焓 1896.71 2390.781350KJ/m3煙氣熱焓 1798 124 1922KJ/m3則反應(yīng)產(chǎn)生煙氣帶走熱量：25.1*1922=48242KJ知4Cu + O2=2Cu2O + 167.48KJ/mol(g) Cu的摩爾質(zhì)量為71.1*1000/（4*64）=277.7mol則氧化生成80Kg的Cu2O放出熱量：277.7*167.48=46526KJ此反應(yīng)熱平衡：熱收入-熱支出=4652

6、6-48242=-1716KJ其物料平衡為（單位Kg）粗銅CuO2= Cu2O1000 71.1 8.9 803.雜質(zhì)的氧化及造渣3.1雜質(zhì)的氧化由反應(yīng)Cu2O+雜質(zhì)雜質(zhì)的氧化物+ Cu Cu+ O2Cu2O將兩式相加可得：雜質(zhì)+ O2雜質(zhì)的氧化物經(jīng)查閱資料，在陽極爐生產(chǎn)過程中，雜質(zhì)元素的氧化主要以Pb、As的氧化為主，且Pb的除去率為90%，As的除去率為60%。由于雜質(zhì)含量較低，雜質(zhì)元素的氧化反應(yīng)及造渣反應(yīng)放熱較少，故不考慮其熱平衡，只考慮其物料平衡，如下（單位Kg）：2As + 3/2O2 = As2O3150 48 1981000*0.002*0.6 x1 y2X1=48*1.2/15

7、0=0.38Y2=198*1.2/150=1.58Pb + 1/2 O2= PbO207 16 2231000*0.002*0.9 x2 y2X2=16*1.8/207=0.14Y2=223*1.8/207=1.94得：氧化雜質(zhì)共耗氧x1+x2=0.52Kg0.36m3需干空氣的量0.52/0.23=2.26 Kg其中含N2為：2.26*0.77=1.74 Kg1.4m3空氣帶入水為：2.26*（22.4/18）*0.028=0.08m3則濕空氣量為：（0.36/0.21）+0.08=1.8m33.2雜質(zhì)氧化后的造渣（單位Kg）PbO + SiO2= PbO­SiO2 223 60

8、2831.94 x yX=60*1.94/223=0.52Y=283*1.94/223=2.46注：石英石含85%的SiO2，故需石英石0.61KgAs2O3 + CaO= As2O3­ CaO198 40 2381.58 X YX=40*1.58/198=0.32Y=238*1.58/198=1.94.天然氣的燃燒放熱計算條件：天然氣燃燒放熱：38000 KJ/m3，密度0.7174Kg/m3，天然氣成分以CH4為計算，天然氣完全燃燒，以1m3為計算單位，即0.72Kg，CO2的密度：1.96Kg/m3，此溫度下水的密度：0.8 Kg/m3：4.1 通過以上計算條件得下式：CH4

9、+ 2O2 = CO2+ 2H2O16 64 44 360.72 x y zX=64*0.72/16=2.882m3Y=44*0.72/16=1.951m3Z=36*0.72/16=1.622m34.2 產(chǎn)生煙氣 成分 CO2 H2O 小計 m3 1 2 3 % 33.3 66.71350KJ/m3組分熱焓 3345.41 2608.51350KJ/m3煙氣熱焓 1114 1739.8 2853.8KJ/m3故煙氣帶走熱量為3*2853.8=8561.4 KJ天然氣燃燒熱平衡為：38000-8561.4=29438.6 KJ5. Cu2O的還原計算條件：我廠還原劑為還原煤，其成分（%）：全水：

10、6.3、揮發(fā)分：1.77、灰分：5.83、C:86.1、熱值（KJ/Kg）：28099.38; 每1000 Kg粗銅需還原的Cu2O的量為80Kg；5.1 還原計算2Cu2O + C = 4Cu + CO2288 12 256 4480 x y zX=12*80/288=3.3 KgY=256*80/288=71.1 KgZ=44*80/288=12.2 Kg -6.2m3其還原劑的量為3.3/0.861=3.83 Kg其物料平衡為：粗銅Cu2O還原C還原煤= Cu CO21000 80 3.3 3.8 71.1 12.25.2 產(chǎn)生煙氣還原煤含水：3.8*0.063=0.228 Kg-0.2

11、85m3還原煤含揮發(fā)分：3.8*0.0177=0.0672 Kg，量很小，故不考慮。 成分 CO2 H2O 小計 m3 6.2 0.285 6.485 % 95.6 4.41350KJ/m3組分熱焓 3345.41 2608.51350KJ/m3煙氣熱焓 3198.2 114.8 3313KJ/m3煙氣帶走熱量：3313*6.485=21484.6KJ銅液中的氧進入氣體吸收能量：O Cu1/2O2 -84598.34KJ/mol（Kg）銅液中的氧的摩爾質(zhì)量為：8.9/16=0.556 mol（Kg）則銅液中的氧進入氣體吸收能量：0.556*84598.34=47053.5 KJ銅液中的氧進入氣

12、體后和還原煤發(fā)生反應(yīng)放出熱量為：3.8*28099.38=106777.6 KJ故其熱平衡為：106777.6-47053.5-21484.6=38239.5 KJ三、 爐體熱損失Q=q*f*tQ:陽極爐爐襯熱損失q：陽極爐爐體在單位面積的散熱量，為其經(jīng)驗值：15000KJ/（m2.h）f：陽極爐爐襯表面積，有以下公式計算： f=(3.14*D2)/4*2+3.14*D*L-F爐口-F煙道D=3.44L=9.04F爐口=1.8*1.3F煙道=3.14*0.962/4f=113.2m2Q=1698000 KJ/h四、加入熔劑和殘極吸收的熱量1.熔劑最后進入渣相造渣，當溫度在1200的時候，爐渣熱焓為：11