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冶金生产工艺及设备(炼钢准备车间)

冶金生产工艺及设备(炼钢准备车间) 重金属冶炼厂原料制备车间的设计

重金属冶炼厂原料制备车间的设计(重非矿原料制备车间的设计;Ous metal Large Calworks)是重金属冶炼厂的车间设计,根据冶炼工艺要求,准备重金属冶炼所需的各种物料。重金属种类繁多,其特性和冶炼方法各不相同,所需材料的制备要求也大相径庭。该工艺一般包括原料储存、配料、干燥、熔剂粉碎、造球、造球、焙烧和烧结。为了保证冶炼厂的连续生产,冶炼厂通常储存一定量的原料。精矿和返出烟尘等粉状原料应存放在室内原料仓库。存放时间应根据原料供应点的数量、冶炼厂和选矿厂的作业制度和运输条件综合考虑,一般为15 ~ 20d。原料仓库有地下和地上储料仓,根据工程地质等条件确定。并且要考虑防水。寒冷地区可采用解冻车运输矿石,原料仓库应设置解冻防冻措施。5 ~ 15t抓斗起重机一般用于仓库的原料装卸,一般使用2台。原料仓一般有几个受料斗,受料斗下部一般设有慢速皮带给料机给矿。将各种原料按规定比例混合均匀。配料是仓库配料和堆垛配料。(1)仓储式配料。单个配料仓最大容量可达200吨,其形式有方形和圆形。它由钢筋混凝土或钢板制成,内壁衬有塑料或不锈钢板,锥角一般大于等于60°。矿仓下部装有给料和计量装置。常用的有皮带给料机、振动给料机、圆盘给料机、电子皮带秤、料斗秤等。设计中一般采用方锥底圆柱形双层减压仓。料仓配有皮带给料机,电子皮带秤控制物料量,精度1/200。(2)堆叠配料。各种粉状原料由移动卸料机按比例分层均匀堆积成梯形料堆,混合物由取料装置从料堆一端的横截面取出。一般有2 ~ 4堆,每堆的量从几千吨到上万吨不等。堆垛配料由于一次配料量大,设施简单,适合大型工厂。干矿提供的精矿含水量一般为13% ~ 15%,不能满足冶炼要求,通常需要提前干燥。干燥方式主要根据冶炼时对原料水分的要求来确定。常用的有滚筒干燥和气流干燥,少数工厂采用流化干燥和喷雾干燥。

(1)烘缸干燥。即在圆筒干燥窑中干燥。干燥窑的外壳是一个钢瓶,里面装有捣固板和链条。圆筒直径1 ~ 3m,长度5 ~ 33m,倾斜度3% ~ 5%,转速2 ~ 6r/min。干燥形式分为顺流和逆流两种。硫化物精矿通常采用顺流。干燥热源是燃料燃烧的烟气,也可以利用其他冶金炉的烟气余热。入口烟气温度800 ~ 900℃,出口烟气温度60 ~ 150℃,干燥后的精矿含水率小于10%,干燥窑容积(m3)除以精矿脱水量(kg/h)除以干燥强度(kg/(m3 & middot;h))计算出干燥强度一般为40 ~ 50k g/(m3 & middot;h).(2)气流干燥。利用热气流干燥沿管道流动的物料的方法。气流干燥设备由短干燥窑、鼠笼式破碎机和气流干燥管组成。当被干燥物料的含水量低于10%时,鼠笼式破碎机和气流干燥管可用于两级干燥。气流采用负压输送,入口热风温度为350 ~ 400℃,气体出口温度为75 ~ 80℃。气流干燥的优点是干燥和精矿输送同时进行,干燥效率高,精矿最终含水量可降至0.3%。(3)流化干燥。适用于精矿的深度干燥,用热气流在流化床中干燥物料。加拿大国际镍业公司曾采用这种方法对INC0闪速炉熔炼的铜精矿进行干燥,干燥后的铜精矿含水量降至0.1%。

(4)喷雾干燥。在热空间中把含水量25%~30%的精矿矿浆用雾化喷嘴喷入干燥室,以高温余热作热原,经干燥获得含水量为0.3%以下的干精矿。熔剂破碎火法冶炼使用的熔剂主要是石英石和石灰石。通常直接选用粒度满足冶炼要求的熔剂,不在厂内设置熔剂破碎设施。只有当熔剂粒度不能满足要求时,才考虑建设熔剂破碎车间。 熔剂破碎流程的选择主要是确定破碎段数。破碎段数取决于进厂熔剂的最大粒度和最终要求达到的粒度之比,即总破碎比。总破碎比为各段破碎比的乘积。各段破碎比由选用的破碎机型式、流程类型(开路或闭路)和熔剂硬度等因素确定。一般采用两段或三段闭路流程;对于三段流程,粗碎到100~250mm;中碎到25~50mm;细碎到5~8mm。最终破碎的熔剂要过筛,筛上部分要返回再破碎。 破碎设备主要根据设计规模、工作制度和破碎流程等选定。粗碎一般采用颚式破碎机(破碎比3~5);中碎采用标准圆锥破碎机(破碎比5左右);细碎采用短头圆锥破碎机(破碎比5左右)。对辊破碎机和反击式破碎机(破碎比达15)可用于中碎和细碎。所选用的破碎机的给料口宽度必须与熔剂的最大块度相适应,一般粗碎机给料口的宽度为炉刷最大块度的1.2~1.15倍;中、细碎破碎机给料d宽度为熔剂最大块度的1.15~1.1倍。破碎机的能力与熔剂的性质有关,设计时必须参照类似工厂的生产数据进行校正。常用的筛分设备有振动筛和固定筛。振动筛用于破碎后的检查筛分;固定筛一般用作预先筛分,设在粗破碎料仓的上部,用以控制进料粒度。 重金属冶炼厂的熔剂破碎设备应在原料库附近集中设置,以便于贮存和输送。各破碎段通常分层配置在一个厂房内,破碎机上部设有相应的料仓和给料设备。中、细碎前须设除铁装置,以保证设备安全运行。厂房内须考虑设有防尘装置、检修用的起重设备和必要的检修场地。 造球使粉状原料形成球粒,以改善炉料的透气性,减少烟尘率和避免加料系统堵塞等的工艺过程。主要用于铜精矿电炉熔炼和铅、锌烧结料的造球。铜精矿造球须将原料干燥至含水量为8%~11%,粒度控制在-0.074mm占80%以上。圆盘造球机是造球的主要设备,适宜的转速是成球的基本条件,一般按下式计算: 式中n为圆盘转速,r/min;k为系数,取0.55~0.60;口为圆盘倾角,一般为40。~50。;D为圆盘直径,m。常用的圆盘造球机的圆盘直径为1.5~3.5m。 造球时间约为8~11min,成球直径一般为10~15mm。湿球以热烟气为热源进行干燥,干燥设备有链板干燥机等。 制团将粉状物料模压成型制成团块的工艺过程。主要用于锌焙烧矿竖罐炼锌和铜精矿鼓风炉熔炼等。精矿制团后可增大炉料的透气性,有助于冶炼过程的顺利进行。锌焙烧矿配料时,加入还原剂(粉煤)和适量的粘合剂;铜精矿配料不加还原剂。使用的粘合剂种类和数量须通过试验确定,常用的粘合剂有纸浆废液和陶土等。炉料通过配料混合、碾磨、压密和压制成团。湿团矿再经热风干燥,以增大强度。干团矿含水量为1.5%~2.5%,抗压力不低于25MPa。制团的主要设备有碾磨机、压密机和对辊制团机等。对辊制团机的成型压力通常采用15~20MPa。转速一般为6~8r/min。 焙烧将矿石或精矿加热至低于原料熔点的适宜温度,通过氧化、还原等过程,改变原料中金属的化学组成,以便于下一步的冶炼处理;或除去一部分易挥发的金属,加以综合回收。按焙烧反应性质,设计常用的焙烧方法有氧化焙烧、硫酸化焙烧、挥发焙烧和氯化离析焙烧四种。(1)氧化焙烧。使原料中的金属硫化物全部或部分变为氧化物,如铜精矿或锌精矿通过氧化焙烧后进行火法炼铜和火法炼锌等。(2)硫酸化焙烧。使精矿中的金属硫化矿成为易溶于水的硫酸盐,用湿法冶炼提取铜或锌等。(3)挥发焙烧。使金属硫化矿挥发成呈气态的金属氧化物。如火法炼锑中,将矿石或精矿中的三硫化二锑焙烧成三氧化二锑(锑白),然后经还原熔炼、精炼成金属锑。 (4)氯化离析焙烧。难选氧化铜矿,混以适量的粉煤和食盐,在中性和弱还原性气氛下加热到800℃左右,矿石中的铜被氯化、挥发、还原成金属,沉积在炭粒表面上,再经浮选获得品位为30%以上的铜精矿,熔炼成粗铜。设计中常用的焙烧设备有流态化焙烧炉、多膛炉、回转窑和反射炉等,其中流态化焙烧炉在设计中应用更为广泛。流态化焙烧炉的床面积按下式计算: 式中5为焙烧炉床面积,m2;Q为炉料量(干基),t/d;q为床能率,t/(m2·d),按试验或经验数据选取。 烧结主要用于烧结硫化铅精矿或硫化铅锌精矿。通过烧结使精矿中的硫化物氧化成氧化物,产出具有一定强度的多孔烧结块,以满足下步鼓风炉熔炼的要求;同时产生符合制酸要求的二氧化硫烟气,并在烟尘中富集精矿中易挥发的金属,加以回收。精矿烧结前须进行配料和混合,设计多采用仓式配料和两段混合,混合后保持烧结料含水量为5%~7%。一般采用的两段混合。第一段以混合为主,第二段以造球为主,两个过程可在同一圆筒混合机内一次完成,也可单独用圆盘造球机造球。为了将烧结料均匀分布于烧结机上,设计多选用梭式布料机和圆辊给料机联合布料。 烧结设备有烧结机和烧结盘两种,烧结盘仅用于设计规模小的工厂。烧结供风方式可分为吸风和鼓风两种,设计多采用带式鼓风烧结机(见铅、锌精矿烧结车间设计)。 
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