产年10万吨粗铅-学位论文.doc

年产10万吨粗铅毕业设计 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。 目录1 绪论12、铅生产概述32、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52、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172、4、1艾萨炉的炉体结构172、4、2艾萨炉喷枪172、4、3辅助燃烧喷嘴182、4、4艾萨炉的熔体排放192、4、5艾萨熔炼操作要点193、冶金计算213、1原料213、2燃料223、3辅助材料233、3、1石英石233、3、2石灰石243、3、3铁焙砂24 1、绪论在所有金属的冶炼中，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¼，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10%,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。 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1氧熔炼脱硫，烟气SO2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。 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/cm3Pa·s数值207.2111.3437327.431.515250.189项目比电阻(2040)导热系数f100)平均热容(一100)表面张力(327.5)气化潜热熔化潜热单位/cm2J/(cm·s·)J(g-)Pa/cmJgJ/g数值20.6480.3390.150544.484026.17铅的蒸气压与温度的关系如下：温度()62071082096011301290136014151525蒸气压(kPa)1.33×10-41.33×10-31.33×10-20.1331.336.713.338.5101.3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PbO2薄膜所覆盖，此膜慢慢地转变成碱性碳酸铅3PbCO3·Pb(OH)2。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(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7.47.6g/cm3，熔点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()85292897510741108116012211281蒸气压(kPa)0.1330.6671.337.9913.326.753.3101.3PbS的离解压很小，1000时仅为16.8Pa。但PbS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。、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()9431039108512221265133014021472蒸气压(kPa)0.1330.6671.337.9913.326.753.3101.3PbO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/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，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，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 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。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。 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。 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）15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。 、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。17 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+Sb2%，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20%以上，相对而言，重复冶炼费用较高。系统烟尘（含余热锅炉尘、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。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 =1.11.2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%）名称数量（t/a）PbZnCuSFeSiO2CaOMgO铅精矿159.945.740.0218.846.112.830.78铅精矿252.486.950.0717.88.251.62.780.14名称数量（t/a）Al2O3AsSbCdGeAgFCl铅精矿10.650.080.010.010.0400.010.01铅精矿20.60.140.180.010.0140.050.010.02混合后含铅物料平均含水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60.00.592.373.040.8724.27碎煤含水约8%表33原煤灰分化学成分（%）FeSiO2CaO15.0032.0012.003、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。表34粉煤应用干基成分（%）C用S用H用O用N用A用W用65.170.642.573.300.9526.361.00粉煤发热值：Q用低=24.439MJ/kg（干基）；表35粉煤灰分成分（%）FeSiO2CaO15.0032.0012.003、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CaOSiO2FeMgO石英石0.3080.002.400.20溶剂粒度要求小于5mm3、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CaOMgOSiO2石灰石48.01.20.803、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铁焙砂主要化学成分（干基，Wt%）名称CaOSiO2FeMgO铁焙砂4.841.5657.931.41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。（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/a3302熔炼年有效作业时间h/a67323熔炼年有效作业率%854年产粗铅量t/a1000005粗铅品位%97.66粗铅含Pb量t97600粗铅中含Ag：57.54t/a7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/a40000堆存低品位料铅银渣量t/a55000锌系统返回料10石英石t/a10995干基（熔炼、还原）13原煤t/a130427含水：8.86%（粉煤制备用）14焦炭t/a22166干基15柴油t/a3290#，顶吹炉耗油16耐火砖t/a300二顶吹熔炼炉熔炼1顶吹熔炼炉规格内2.92×12.34m2顶吹熔炼炉数量台13一次粗铅产量t/a20196粗铅中：Ag57.54t/a4一次粗铅品位%95.405一次粗铅产出率%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%40.512年熔炼操作时间h6732二、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1铜铅铅设计参考资料 铜铅铅冶炼设计参考资料编写组 19782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 19894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29