硅锰合金冶炼电炉的参数计算(电解金属锰冶炼工厂冶金计算) 300 t/a电解锰冶炼厂冶金计算:& nbsp& nbsp1.碳酸锰矿物成分计算:& nbsp& nbsp原料(碳酸锰)的化学成分见表1。 & nbsp& nbsp& nbsp根据碳酸锰矿物相的分析数据，锰以MnCO3的形式存在。矿脉中的钙和镁分别以碳酸钙和碳酸镁的形式存在。其他的硅、铝和磷分别以二氧化硅、三氧化二铝和五氧化二磷的形式存在。 其他元素包含在其他项目中。 1 & nbsp碳酸锰矿石化学成分表化学成分MnFeSiO2Al2O3CaOMgOPS其他含量/% 21 . 303 . 4523 . 604 . 408 . 053 . 00 . 200 . 9035 . 10:& nbsp；& nbsp以下100kg干碳酸锰矿石作为计算基础。 & nbsp& nbsp& nbsp(1)1)mnco 3的量为21.30×114.95/54.94 = 44.57(kg):& nbsp；& nbsp其中:Mn21.30kg；C 4.66O 18.6kg & nbsp& nbsp& nbsp(2)2)CaCO3的量为8.05×100.09/56.08 = 14.37(kg):& nbsp；& nbsp其中:氧化钙8.05千克；；C 1.72kgO 4.60kg & nbsp& nbsp& nbsp(3)MgCO3为3.0×84.32/40.31 = 6.28(kg):& nbsp；& nbsp其中:氧化镁为3.00千克；C 0.90kgO 2.38kg & nbsp& nbsp& nbsp(4)FeS2量为0.9×119.97/64.12 = 1.68(kg):& nbsp；& nbsp其中:s0.9kgFe 0.78kg & nbsp& nbsp& nbsp(5)5)fe2o 3的计算:& nbsp& nbsp0.78kg铁与硫结合形成FeS2，则铁与氧结合形成Fe2O3的量为3.45-0.78 = 2.67(kg):& nbsp；& nbspFe2O3含量:2.67×159.70/111.70 = 3.82(kg):& nbsp；& nbsp其中:铁2.67千克；；O 1.15kg & nbsp& nbsp& nbsp(6)6)p2o 5的量为0.20×141.94/61.94 = 0.46(kg):& nbsp；& nbsp其中:p0.20kgO 0.26kg & nbsp& nbsp& nbsp上述计算结果列于表2。 2 & nbsp锰矿物相组成(kg)组成MnCaOMgOSFePCOSiO2Al2O3其他总mnco 321.30:& nbsp；& nbsp& nbsp& nbsp4.6618.61 & nbsp& nbsp& nbsp44.57CaCO3 & nbsp8.05 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp1 . 724 . 60 & nbsp；& nbsp& nbsp14.37MgCO3 & nbsp& nbsp3.00 & nbsp& nbsp& nbsp0 . 902 . 38 & nbsp；& nbsp& nbsp6.28FeS2 & nbsp& nbsp& nbsp0.900.78 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp1.68Fe2O3 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp2.67 & nbsp& nbsp1.15 & nbsp& nbsp& nbsp3.82P2O5 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp0.20 & nbsp0.26 & nbsp& nbsp& nbsp0.46SiO5 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp23.60 & nbsp& nbsp23.60Al2O3 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp4.40 & nbsp4.40其他:& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp0.820.82合计21 . 308 . 053 . 000 . 303 . 450 . 207 . 2827 . 0023 . 604 . 400 . 82100:& nbsp；& nbsp2.溶液平衡的计算:& nbsp& nbsp溶液平衡是湿法冶金设计的主要计算内容。通过溶液平衡计算，可以计算湿法冶金过程中的金属平衡和热量平衡，准确进行浸出槽、净化槽、各种溶液储罐、过滤设备、输送泵、溜槽、管道、阀门的选型计算。 【下一篇】& nbsp& nbsp& nbsp(1)溶液平衡计算:& nbsp& nbsp①锰冶炼总回收率为68% ~ 74%，本次计算取71%。 & nbsp& nbsp& nbsp②合格的锰电解溶液含Mn2+35 ~ 40kg/m3，本次计算选用37kg/m3。 & nbsp& nbsp& nbsp③锰电解阳极液含Mn2+13 ~ 16kg/m3，本次计算取15kg/m3。 & nbsp& nbsp& nbsp④电解车间炼锰回收率为95% ~ 97%，经计算取96%。 & nbsp& nbsp& nbsp⑤工厂年生产天数为300 ~ 330天，本次计算选取300天。 & nbsp& nbsp& nbsp⑥电解时，电解槽表面的蒸发水量为合格液体体积的1.0%。 & nbsp& nbsp& nbsp(2)电解液的平衡计算:& nbsp& nbsp①日沉淀锰产品中锰含量的计算:3000t/300d = 10.0t/d:& nbsp；& nbsp产品中锰含量:10.0吨/日×99.9% = 9.99吨/日= 9990千克/日:& nbsp& nbsp②每天合格液量的计算:& nbsp& nbsp当电解锰冶炼回收率为96%，整个冶炼过程中锰的总回收率为71%时，碳酸锰中的日含锰量为9990kg/d÷71% = 14070kg/d:& nbsp；& nbsp电解过程其他方面的锰损失:14070kg/d×(1-96%)= 560kg/d:& nbsp；& nbsp若日合格液量为V1，电解时因水分蒸发而产生的日阳极液量V2为:V2 =(100%-1%)V1 = v1×99%:nbsp；& nbsp日合格液体积(V1)可由下式求得:v1 = m/(C1-C2× 99%)，其中:V1-日合格液体积，m3；& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbspm——产品中锰的含量和其他损失，kg；计算为9990+560 = 1055kg；& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbspC1合格液含Mn 2+，37kg/m3；& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbspC2-阳极溶液含Mn2+，15kg/m3。 & nbsp& nbsp& nbsp代入后v1 = 10550/(37-15×99%)= 476.30(m3/d):& nbsp；& nbsp相当于每生产1t电解锰，合格液量为47.63m3。 合格溶液中Mn2+的量为:476.30×37 = 17623.10(kg/d):& nbsp；& nbsp③& nbsp解的计算:& nbsp；& nbsp阳极液产量:476.30×(100%-1%)= 471.54(m3/d):& nbsp；& nbsp阳极溶液中Mn2+的量:471.54×15 = 7073.10(kg/d):& nbsp；& nbsp阳极溶液中H2SO4浓度的计算:(17623.10-7073.10)×98÷55471.54 = 18798÷471.54 = 39.87(kg/m3)或& nbsp& nbsp(37-15×99%)×98÷55÷99% = 39.87(kg/m3)& nbsp；& nbsp& nbsp需要指出的是，电解槽运行温度高时，电解槽表面水分蒸发大，产生的阳极液中H2SO4含量高。 一般冬季蒸发量低，阳极液酸度低，夏季蒸发量高，阳极液含酸量略高。 设计计算结果是工业生产的中间值，符合工业生产实际。 & nbsp& nbsp& nbsp④电解蒸发水量:& nbsp& nbsp正常情况下，电解水的蒸发量为合格液体量的1%，即476.3×1% = 4.76(m3/d):& nbsp；& nbsp在实际生产中，电解液温度为40℃时，每1m2电解槽面积每小时蒸发水1kg的实测值是一致的。 【下一篇】& nbsp& nbsp& nbsp设备选用68台电解槽，每台面积3.76m×0.78m=2.933m2，蒸发量1×3.76×0.78×68×24 = 4786(kg/d)= 4.78 m3/d:& nbsp；& nbsp这与1%合格液量(4.76m3/d)的估算结果基本一致。 & nbsp& nbsp& nbsp⑤被阳极泥带走的水& nbsp& nbsp& nbsp电解锰时，阳极泥的产生率占电解锰产量的6% ~ 12%。本次计算取8%，阳极泥产量为10000kg/d×8% = 800kg/d(干重):& nbsp& nbsp阳极泥含水量40%，产水量800kg/d×100%÷60%-800kg/d = 533kg/d:& nbsp；& nbsp该区产出的水很少，被电解操作带入的水抵消，因此在溶液平衡计算中可以忽略这部分水。 & nbsp& nbsp& nbsp(3)硫化静置溶液的体积计算:& nbsp；& nbsp硫化过程在室温下进行，蒸发水少，硫化渣量少。 站立也是如此。静水量和液量为476.30m3/d & nbsp& nbsp& nbsp(4)浸出、氧化& nbsp；中和溶液的计算:& nbsp；& nbsp①电解锰工艺中锰冶炼的总回收率一般在68%-74%之间。以此计算，锰冶炼总回收率为71%。年产3000吨电解锰需要含锰21.30%的碳酸锰。& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp3000×99.9%÷71%÷21.3%=19818(吨/年)=66.06(吨/日)& nbsp& nbsp& nbsp碳酸锰矿石粉含H2O3% 3%，带入的水量为:& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp66.06×100%÷97%-66.06% = 68.1-66.06 = 2.04t = 2.04 m3 & nbsp；& nbsp& nbsp②阳极液带入的体积:& nbsp& nbsp电解产生的阳极全部加入浸出工序，部分加入碳酸锰料浆法，但最终进入浸出系统，量为471.54m3/d。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp③加入H2SO4的体积:& nbsp& nbsp硫酸单耗指标1.8t/t，硫酸日用量1.8t/t×10t/d = 18t/d:& nbsp；& nbsp当量体积为10m3/d(按1.8t/m3容重计算):& nbsp& nbsp加入水溶液中的硫酸总体积会减少，但在计算工业生产量时可以忽略不计。 & nbsp& nbsp& nbsp④氨水的体积:& nbsp& nbsp氨水(一吨锰)的补充量为0.1m3，每天可生产10t锰，补充的锰水体积为1.0m3/d。 & nbsp& nbsp& nbsp⑤浸出渣带走水分的计算:& nbsp；& nbsp溶液经浸出、氧化、中和、除杂后过滤，滤渣率一般为碳酸锰加入量的68% ~ 72%。以此计算，出渣率为70%。 干渣产量:19818.00× 70% = 13872.60(吨/年)= 46.24(吨/日):& nbsp& nbsp采用箱式压滤机，滤渣含水量为28% ~ 32%。按此计算，炉渣带走的水量为46.24× 100% ÷ 70%-46.24 = 19.82 (t/d)。& nbsp& nbsp⑥浸出过程中水分蒸发，氧化& nbsp；中和:& nbsp；& nbsp浸出、氧化、中和在常温下进行，罐、槽加盖。 蒸发水不多，本次计算不考虑。 & nbsp& nbsp& nbsp⑦补水量的计算 流程:& nbsp；& nbsp由于浸出渣带走了电解槽中的水和蒸发水，为了平衡湿法冶金过程中的溶液，必须在过程中加入新的水，用于在过滤过程中洗涤渣，以降低渣中Mn2+、( NH4)2SO4和其他有价值物质的含量。 & nbsp& nbsp& nbsp可补充的冲渣水量为:& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp浸出渣带走的水量+电解槽蒸发-加入硫酸的体积-加入氨水的体积-碳酸锰矿石中的水量。 即19.82+4.76-10-1-2.04 = 11.54(m3/d):& nbsp；& nbsp在工业生产中，补充水量随浸出渣含量和气候条件的变化而波动。 基于以上计算，溶液平衡结果列于表3和表4，可直接在工艺流程图中表示出来，如图1所示。 1 & nbsp溶液量流程图 各流程:& nbsp；& nbsp3.金属平衡的计算:& nbsp& nbsp金属平衡是冶金工厂的重要控制指标，也是各工序金属走向的指南。 对于湿法冶金，金属平衡与固体物料平衡和溶液平衡密切相关。 【下一步】表3:浸出氧化中和溶液单位数量平衡表项目名称项目1、阳极液m3/d471.542、硫酸m3/d10.003、氨水m3/d1.004、碳酸锰矿用水m3/d2.045、洗渣淡水m3/d11.546、其他m3/d:合计m3/d496.12产出项目1。中和滤液m3/d476.302、浸出渣带走的m3/d19.823、蒸发和其他m3/d:合计m3/d 496.12:& nbsp；表4:锰电解溶液平衡表项目名称第1项合格液m3/d476.302、其他m3/d:3。总m3/d476.30产出项1，阳极液m3/d471.542，水分蒸发m3/d4.763，阳极泥出m3/d: 4。损失和其他m3/d:总计m3/d 476.30:& nbsp；& nbsp冶炼过程中金属的平衡影响直接回收率和总回收率。 & nbsp& nbsp& nbsp(1)金属平衡计算基础数据:& nbsp& nbsp①碳酸锰矿石中锰的总回收率为68% ~ 74%，本次计算取71%。 其中:浸出、氧化和中和的实际收率为77.0% & nbsp；& nbsp& nbsp& nbsp实际硫化产率:98.7% & nbsp；& nbsp& nbsp& nbsp站内收款率:99.3% & nbsp；& nbsp& nbsp& nbsp电解实际产率:96% & nbsp；& nbsp②冶炼过程中的未知损耗为1.0% & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp③阳极泥产量(吨电解锰，含锰50%)80kg/t:& nbsp；& nbsp(2)电解金属平衡的计算:& nbsp& nbsp电解中金属的实际回收率为96.0%，剩余4%进入阳极泥，水洗造成的溶出损失伴随着溶液跑、冒、滴、漏的损失。 & nbsp& nbsp& nbsp(1)中和产品中的金属锰:产品产量10.0吨/天，含锰99.9%，产品中锰含量:10.0×99.0% = 9.99(t/d)& nbsp；& nbsp& nbsp②阳极泥中锰含量:& nbsp& nbsp电解阳极泥产出率8.0%(产品比例)，阳极泥含锰50%，阳极泥中锰含量为10.0×8.0×50% = 0.40(t/d):& nbsp；& nbsp③碳酸锰矿石中锰含量的计算:& nbsp& nbsp碳酸锰矿石含锰21.3%，总冶炼率71%，所需总锰含量为:10.0×99.90%÷71% = 14.07(t/d):& nbsp；& nbsp④电解过程中Mn的其他损失和未知损失:0.56t/d-0.4×4% = 0.56t/d:& nbsp；& nbsp电解过程中Mn的其他损耗和未知损耗:0.56t/d-0.4t/d = 0.16t/d:& nbsp；& nbsp⑤阳极溶液带出的锰量:& nbsp& nbsp根据溶液平衡计算，电解阳极液产量为471.54m3/d，阳极液含Mn15kg/m3，阳极液含Mn15kg/m3，阳极液中锰含量为70731.1kg/d & nbsp& nbsp& nbsp⑥合格液体补充锰量:& nbsp& nbsp根据溶液平衡计算结果，合格液体积为476.30m3/d，合格液中Mn含量为37.0kg/m3，合格液中Mn的重量为17623.10kg/d 【下一篇】& nbsp& nbsp& nbsp根据以上计算结果，电解金属平衡列于表5。 & nbsp表5:电解平衡表第 项:增加金属锰的干量或体积(kg/d或m3/d)第1项，合格液476.303m/d%或kg/m3Kg/d合计:%或kg/m317623.10产出第1项。电解锰10000kg/d37.0kg/m317623.102，阳极液471.50 m3/d: 990.003， 泥浆800kg/d99.90%7073.104，其他损耗:15.0kg/m3400.00合计:50.0% 17623.10 & nbsp；& nbsp& nbsp(3)浸出、氧化、中和、过滤中金属平衡的计算:& nbsp& nbsp①碳酸锰矿粉中的锰含量:& nbsp& nbsp加入66.06t/d碳酸锰矿粉，锰品位21.3%，含锰量66.06×21.3% = 14.074(t/d)= 14070.4(kg/d):& nbsp；& nbsp②添加阳极液471.54m3/d，阳极液中锰含量为70703.1kg/d & nbsp& nbsp& nbsp③滤液中带出的Mn量:& nbsp& nbsp浸出氧化中和的实际收率为77.0%，即超滤液中Mn的量为7073.10+14070×77%+10834.2 = 17907.3(kg/d):& nbsp；& nbsp根据溶液平衡，滤液体积为476.3m3/d，滤液含Mn: 17907.3 ÷ 476.3 = 37.60 (kg/m3)。& nbsp& nbsp④锰量未知& nbsp:& nbsp；& nbsp浸出、氧化、中和过程中的未知损失占矿石中锰的0.4%，即:14070.4kg/d×0.4% = 56.3kg/d:& nbsp；& nbsp⑤浸出渣中Mn含量的计算:& nbsp& nbsp炉渣浸出率为70%，干渣产量为46.24t/d(即46240kg/d)，炉渣中总锰量为14070.4×(1-77%)-56.3 = 3179.89(kg/d)。& nbsp& nbsp渣中锰含量:3179.89÷46240 = 6.88% & nbsp；& nbsp实际上，由于在氧化过程中加入软锰矿，浸出渣中的锰含量超过6.88%。 & nbsp& nbsp& nbsp当不计算软锰矿中的锰含量时，浸出、氧化和中和过程中的锰金属平衡如表6所示。 表6:浸出氧化中和金属平衡表项目名称(干或体积(kg/d或m3/d)锰金属%或kg/m3Kg/d增加项目1、碳酸锰矿石66060kg/d21.30%14070.42、阳极液471.545m3/d15kgm/37073.5合计& nbsp& nbsp2443.5产出项1，滤液476.30m3/d37.60kg/m317907.32，浸出渣46240kg/d6.88%3179.93，损失及其他:& nbsp56.3合计:& nbsp21143.5 & nbsp& nbsp& nbsp(4)硫化 静态金属平衡:& nbsp；& nbsp在硫化和静置期间，化学溶液的添加量为476.3m3/d，考虑到它等于产量的合格数量。 锰，包括过滤产生的硫化渣、静置结晶和过程中的无名损失，占碳酸锰中Mn的2.0%，即1070×2.0 = 281.4(kg/d):& nbsp；& nbsp静置后的合格溶液为Mn为17907.3kg/d-281.4kg/d = 17625.9kg/d:& nbsp；& nbsp综合表4和表5，硫化和静置过程，列出了电解锰的锰金属平衡汇总，见表14-9。 表7:电解锰金属平衡总表项目名称:干锰%Kg/d添加项目1、碳酸锰66060kg/d21.3%14070.4合计:& nbsp1070.4产出项目1。电解锰10000kg/d99.90%9990.002、浸出渣46240kg/d6.88%3179.93、阳极泥800kg/d50.0%400.004、损耗及其他:& nbsp50.5合计:& nbsp14070.4 & nbsp& nbsp& nbsp4.酸平衡计算 浸出过程:& nbsp；& nbsp本设计采用的碳酸锰矿物相组成计算结果见表2，其中MnCo3含量为44.57%；碳酸钙14.37%；碳酸镁6.28%；氧化铝4.4% 酸浸过程中的化学反应主要有:mnco3+H2SO4 → mnso4+H2O+CO2。& nbsp& nbsp(1)& nbsp；CaCO3+h2so 4→caso 4+H2O+CO2↑& nbsp；& nbsp& nbsp(2)碳酸镁+硫酸→硫酸镁+H2O+二氧化碳↑& nbsp；& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp(3)al2o 3+3h2so 4→Al2(SO4)3+3H2O & nbsp；& nbsp& nbsp(4)& nbsp；& nbsp& nbsp这些化学反应消耗H2SO4。 根据工业生产中产生的浸出渣的相分析，MnCO3的浸出率达到94.0%，其中85% CaCO3按照反应式(2)进行化学反应，90% MgCO3按照反应式(3)进行化学反应，10% Al2O3按照反应式(4)进行化学反应。 未参与化学反应的MnCO3、CaCO3、MgCO3和Al2O3均直接进入浸出渣中。 生成的MnSO4和MgSO4一部分随渣中的水进入浸出渣；由于其低溶解度，大部分CaSO4进入浸出渣。 以下100千克干碳酸锰矿石用于计算H2SO4消耗量:& nbsp(1)1)MNC O3消耗H2SO4为44.57×94%×98.08÷114.98 = 35.738(kg):& nbsp；& nbsp(2)2)CaCO3的H2SO4消耗量为14.37×85%×98.08÷100.09 = 11.969(kg)& nbsp；& nbsp& nbsp(3)3)MGC O3的H2SO消耗为6.28×90%×98.08÷84.32 = 6.574(kg):& nbsp；& nbsp(4)4)al2o 3消耗H2SO4为4.4×10%×294.24÷101.9 = 1.27(kg):& nbsp；& nbsp上述物品H2SO4总消耗量为55.551kg H2SO4。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp本设计根据金属平衡计算，碳酸锰浸出量为66060kg/d，因此H2SO4消耗量为66060÷100×55.551 = 36697.0(kg/d)。& nbsp& nbsp根据溶液平衡计算，浸出时返回阳极液中H2SO4含量为18798.18kg/d，因此浸出时需要补充的H2SO4量为36697.0kg/d-18798.18kg/d = 17898.82kg/d:& nbsp；& nbsp浸出过程中H2SO4的无名损失占H2SO4计算总量的1.5%，即:& nbsp& nbsp补充硫酸总量为181713.39千克/天 & nbsp& nbsp& nbsp以上计算结果列于表8。 表8:酸平衡计算结果项目名称及体积，，，，/(m3·d-1)硫酸kg/m3t/d添加项目1、电解阳极液471.5439.8718.798182、补充硫酸9.876184018.17139合计:& nbsp36.96957产出项目1。硫酸锰的生产和硫酸的消耗& nbsp& nbsp23.608522、生产CaSO4 消耗硫酸:& nbsp；7.906723.生产硫酸镁& nbsp；消耗硫酸:& nbsp；4.342784.生产硫酸铝消耗硫酸:& nbsp；0.838985，损失及其他:& nbsp0.27257合计:& nbsp36.96957 免责声明：本网部分内容来自互联网媒体、机构或其他网站的信息转载以及网友自行发布，并不意味着赞同其观点或证实其内容的真实性。本网所有信息仅供参考，不做交易和服务的根据。本网内容如有侵权或其它问题请及时告之，本网将及时修改或删除。凡以任何方式登录本网站或直接、间接使用本网站资料者，视为自愿接受本网站声明的约束。
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