蒸餾煉鋅冶煉工藝

1、- -冶煉工藝4.1原燃料采用XX省所產的粗鋅，為保證正常生產和精煉爐的壽命，粗鋅雜質含量的要求見表4-1。表4-1 粗鋅成分標準成分ZnPbFeCdCuAsSbSn雜質總和%>98.7<1.5<0.04<0.1<0.005<0.01<0.02<0.002<1.3精煉爐的燃料為原煤，采用師宗當地原煤，其成分見表4-2。表4-2 原煤化學分析表工程灰份Ad揮發(fā)份Vd固定碳Fc.d全硫St.d發(fā)熱量Qb.d cal/g%14.6422.9464.700.507138.24.2工藝流程簡介4.2.1概述鋅的精煉可以采用蒸餾法、電熱法及鼓風爐法，精

2、煉方法有熔析法和精餾法。熔析法僅作為精餾法的輔助過程。本工程采用精餾法煉鋅。精餾法的特點為：可制得含鋅99.9999.998%的高純鋅，可富集原料中鉛、鎘、銦、鍺等金屬，對原料適應性大，機動性大，需要一些高級耐火材料，設備構造復雜、筑爐和生產操作要求嚴格，適應1000100000t/a的工廠。4.2.2流程簡述粗鋅精制是基于鋅與雜質元素的沸點不同，運用連續(xù)分餾原理將雜質金屬別離的特點，采用不同的溫度精餾的原理，在兩種不同塔型中蒸餾，分凝回流而得到高純度的鋅。精餾工藝過程分為兩個階段。第一階段是將粗鋅參加一座構造特殊的鉛塔中脫除高沸點金屬雜質鐵、鉛、銅和錫等；第二階段是將含鎘鋅在另一座鎘塔中脫除

3、低沸點金屬雜質鎘。精餾法工藝流程見圖4-1。粗鋅熔化爐 冷凝器 鎘塔加料器大冷凝器加料器鉛塔 鎘塔精煉爐 純鋅貯槽 小冷凝器 B號鋅 硬鋅 粗鉛 精鋅 高鎘鋅圖4-1 精餾法工藝流程圖粗鋅從熔化爐經加料器流入鉛塔。在一定溫度下，大局部鋅及其所含全部鎘呈蒸氣狀態(tài)揮發(fā)。而鉛及其它高沸點雜質，那么幾乎全部以液體合金形態(tài)排出，進入精練爐，經熔析得到B號鋅、硬鋅和粗鉛。被蒸發(fā)的鋅、鎘蒸氣與少量鉛蒸氣上升至鉛塔回流段，由于溫度較低，鉛和局部鋅蒸氣被冷凝回流，并與上升鋅蒸氣發(fā)生交替分餾作用，進一步除去殘留的鉛等高沸點雜質，較純的鋅、鎘蒸氣逸出塔體，進入鉛塔冷凝器，成為液狀含鎘鋅。鉛塔產出的含鎘鋅用溜槽引入鎘

4、塔，進展鎘別離，純鋅液由下部進入純鋅槽，得到精餾鋅。富鎘鋅蒸氣也經回流分餾，由上部經大冷凝器進入小冷凝器而副產高鎘鋅，作為提鎘的原料。鉛塔產出的B號鋅即時返回鉛塔處理可直接得到精餾鋅。硬鋅送去蒸餾爐處理，粗鉛可作為產品外銷。目前暫時不進展蒸餾爐設計，硬鋅作為副產品外銷。4.2.3精煉爐爐齡現(xiàn)代精煉爐從開工生產到停產報廢的總時間為15年，正常生產并能維持原設計的生產能力的爐齡為10年。4.3產品精餾的主要產品是精鋅。中間產物有B號鋅無鎘鋅，副產品有硬鋅、粗鉛、高鎘鋅及鋅渣等。4.3.1精鋅精鋅純度可達99.99%以上，符合國家標準的特級和一級鋅。有時由于操作條件控制不當，個別雜質含量升高，將會產

5、出二級和三級鋅。在正常生產條件下，精鋅品級分配如下：特級鋅 90%一級鋅 10%精鋅的直接產出率為6080%，精鋅的直接產出率為9496%。4.3.2中間產品1B號鋅B號鋅的化學組成因粗鋅雜質和熔析條件而不同，其主要成分為：Zn9899%，Pb0.82%，F(xiàn)e0.030.15%，Cd<0.001%。B號鋅返回鉛塔處理后產出精鋅。2硬鋅在熔析時以海綿體結晶析出，結晶密度介于B號鋅和粗鉛之間，形成糊狀硬鋅，產出率為參加鋅量的0.31.2%，化學成分為Zn9095%。Pb23%，F(xiàn)e24%。硬鋅返回蒸餾爐處理?；蛴米鳟a鋅白、鋅粉的原料，作為副產品外銷3粗鉛粗鉛因密度大而沉入熔析爐底。成分為：P

6、b9496%，Zn13%。粗鉛約每月取出一次，可作為副產品外銷。4高鎘鋅鋅蒸氣經鎘塔頂部冷凝后，逸出少量鋅鎘蒸氣，鎘被富集。產出率為0.62%，含Cd28%?？梢曰貭t繼續(xù)富集，使含鎘達1520%時，提取精鎘?？勺鳛楦碑a品外銷。4.4鋅在精餾產物中的分配率鋅在精餾產物中的分配率見表4-3。表4-3 鋅在精餾產物中的分配率工程ZnPbFeCd鉛塔加鋅量t/d.塔粗鋅成分%990.40.050.0515.4工程精餾鋅B號鋅硬鋅粗鉛鎘灰鋅渣氧化鋅鋅損失鋅的分配率%70.9625.440.980.010.861.040.040.674.5消耗指標每噸鋅的消耗指標見表4-5。表4-5每噸鋅的消耗指標表序號

7、工程規(guī)格單位正常用量1燃煤消耗原煤t0.650.752粗鋅單耗Zn99%t1.0453電50Hz，380Vkwh15.724新水>0.25MPa，25m30.734.6物料平衡及熱平衡4.6.1物料平衡以以下指標為計算依據，計算出的精餾過程中產物的質量比與金屬含量見表4-6，金屬鋅的物料平衡見表4-7。單鉛塔處理量：精鋅單耗粗鋅：粗鋅15.4 t/d.塔； 精鋅產出率：1.045t/t精鋅；金屬鋅回收率：71.4286%；金屬鉛回收率：99%；金屬鎘回收率：75%；精鋅含鋅：99.99%；粗鋅含鋅：99.4%。表4-6 精餾過程中產物的質量比與金屬含量工程精鋅B號鋅鋅渣硬鋅高鎘鋅粗鉛氧化

8、鋅損失合計質量比71.1225.490.980.960.440.270.120.62100.00鋅含量，%99.9998.570.09092565100金屬鋅量t71.11321.110.6860.8640.4050.01350.0780.6298.887金屬，%71.9125.390.6940.8740.410.01360.07890.627100.00表4-7 金屬鋅的物料平衡加 入產 出物料名稱數量t鋅品位%鋅量t%物料名稱數量t鋅品位%鋅量t%蒸鋅11.494999.411.425974.63精鋅11.00099.9910.99971.84B號鋅3.943398.53.884225.3

9、7B號鋅3.943398.53.884125.37鋅渣0.1443700.10100.66硬鋅0.1497900.13470.88高鎘鋅0.0682920.06270.41粗鉛0.397550.01990.13氧化鋅0.0188650.01230.08損失0.09640.63合計15.438299.1715.3101100.00合計15.721815.3101100.004.6.2熱平衡以塔內物料分配見表4-8和精餾塔控制的主要溫度見表4-9為依據，計算出單鉛塔全爐熱平衡和單鎘塔熱平衡見表4-10及表4-11。表4-8 塔內物料分配表工程加料量回流量下延部排出量蒸發(fā)量冷凝量單鉛塔分配比10.2

10、50.270.980.73t/d215.255.6720.5815.33單鎘塔分配比10.5450.980.5650.02t/d15.38.34158.640.30表4-9 精餾塔控制的主要溫度工程鋅液入塔冷凝器入室蒸汽下延部鋅液出口燃燒室換熱室煙氣進口換熱室煙氣出口預熱空氣煤氣單鉛塔510850880105013001120660660620單鎘塔620915880100013001120660660620表4-10 單鉛塔全爐熱平衡熱收入熱支出工程熱量,kJ/h%工程熱量,kJ/h%原煤燃燒熱1911292.83671.63傳入塔內熱1268611.19747.54預熱空氣顯熱474821

11、.95217.79煙氣帶走熱836583.44031.35預熱煤氣顯熱282227.98310.58化學不完全燒損96773.5343.63機械不完全燒損57339.6672.15爐墻散熱335470.18312.57其它散熱73561.7502.76合計2668342.771100.00合計2668342.771100.00表4-11 單鎘塔熱平衡表熱收入熱支出工程熱量,kJ/h%工程熱量,kJ/h%原煤燃燒熱1064005.5871.63傳入塔內有效熱567265.3738.19預熱空氣顯熱264330.6517.79煙氣帶走熱465721.1931.35預熱煤氣顯熱157114.6910

12、.58化學損失熱53873.273.63機械損失熱31920.672.15爐墻散熱313470.1821.10其它散熱53200.243.58合計1485450.92100.00合計1485450.92100.004.7車間配置精餾車間采用單跨置，加料、冶煉、排料、澆鑄和脫模等作業(yè)集中在以跨內。精餾爐主軸線與主導風向一致，爐與爐之間外外表積為2m。煙囪布置在主廠房邊。吊車籠罐布置在廠房一端。儀表控制室靠近精餾爐組，與熱工操作同一樓面。車間布置詳見附圖2。4.8主要設備的選擇鋅蒸餾爐由熔化爐、鉛塔、冷凝器、精練爐、鎘塔、大冷凝器、純粹槽組成，主體是由碳化硅質量塔盤組合和鎘塔。4.8.1精餾塔經計

13、算，采用三塔型精餾塔，能充分發(fā)揮鎘塔作用。兩座鉛塔，日處理量為30.4t。4.8.2冷凝器1鉛塔冷凝器鉛塔冷凝器是用碳化硅質耐火材料砌筑的矩形容器，下設鋅液封閉底座貯槽，外圍設有活動保溫窗。冷凝室尺寸為：1.41m×0.94m×3.51m寬：長=1：1.41.6，寬：高=1：45。2鎘塔冷凝器鎘塔大冷凝器置于鎘塔回流段的上部，并與鎘塔嚴密相連，加熱區(qū)蒸發(fā)上來的鋅蒸氣與鉛塔回流段一樣，先經過回流段的分餾后進入大冷凝器進展冷凝，進一步與鎘蒸氣別離，只讓少量鋅與鎘蒸氣進入小冷凝器產出高鎘鋅。大冷凝器外型為：0.99m×0.457m×2.97m，小冷凝器外型為：0.585m×0.48m×0.652m。4.8.3精餾爐燃燒室精餾爐燃燒室，燃燒產生的煤氣由頂部進入，空氣由左右邊墻進入，混合燃燒后從底部排出。燃燒式溶容積為10.4m3,長2.0m，寬0.51m，高4.08m。4.8.4換熱器精餾爐燃燒廢氣溫度達1000，通過換熱室將空氣和煤氣預熱道600以上，以提高燃燒溫度和降低燃料消耗。選用陶瓷質換熱器可滿足生產要求。換熱器采用雙孔空心磚逆流式，容易清掃。4.8.5排煙設備精餾塔采用煙囪自然抽風。精餾爐和熔析爐的煙到采用并聯(lián)排列，煙氣經支道聚集至總煙道后引入煙囪。煙道設于地下，設置人孔和掃除孔。4.8.6熔化爐熔化