《湿法炼锌电解车间设计论文37214.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《湿法炼锌电解车间设计论文37214.doc（130页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、 第 I 页 摘摘 要要 本设计是根据金山铟锗化工有限公司的实际情况，对该厂在原有的生产规模上 进行扩建，其扩建规模为 10 万吨/年。本设计的内容主要包括：工艺流程的选择与论 证、电解车间主要技术经济指标的选择与论证、冶金计算、车间的配置设计、设备 的选择与计算、综合利用与环境保护、车间组织与经济分析。本设计的重点是电解 车间。 本设计所采用的是国内普遍采用的湿法炼锌传统工艺：锌精矿焙烧浸出 净化电积熔铸锌锭。 本设计的主要技术经济指标如下： 锌的总回收率：95%； 电解槽电压：3.3V； 总电流强度：25000A； 阴极电流密度：480 A/m2； 电流效率：90%； 年工作日：330 天
2、； 直流电单耗：3006.697kWh/t。 本设计严格按照设计的基本原理和国家的相关标准以及技术规范，吸取国内外 的先进的技术经验，结合自身的实际情况，选择国内的成熟设备 ，设计出劳动强度 低、生产效率高、环境污染少的方案。 关键词关键词：湿法炼锌；电解；车间；设计 Abstract According to the actual situation of Jinshan Zinc Factory, this design carries on the 第 II 页 extension to this factory in the original scale of production,
3、its extension scale is 100,000 t/a. The contents of the design include the choice and proof of technological process, the choice and proof of the main technical and economic index in the electrolysis workshop, metallurgical calculation, the design and arrangement of the electrolysis workshop, the ch
4、oice and calculation of equipments, comprehensive recovery and environment protection, arrange of the electrolysis workshop and the economy analysis. The key point of this design is the electrolysis workshop. The metallurgical press applied in the design is the conventional process of hydrometallurg
5、y of zinc in domestic: Zinc ore concentrate roasting leaching purification electrodeposition casting zinc spindle. The main economic and technical index of the design were listed as below: 1、The total returns-ratio of zinc: 95% ; 2、The voltage of electrolysis tank: 3.3V ; 3、The total current intensi
6、ty: 25000A ; 4、cathode-current density: 480 A/m2 ; 5、Current efficiency:90% ; 6、Working days of each year: 330 ; 7、The cost of each ton cast of zinc: 3006.697kw.h/t.Zn. The design is accordance with of the basic principles of design and the national standards and technical specifications,to learn th
7、e advanced technology and experience at home and abroad , to select a mature domestic equipment,design of low labor intensity, high efficiency,less environmental pollution. Keywords:the hydrometallurgy of Zinc, electrolysis, workshop,design 第 i 页 目目 录录 摘摘 要要 .I ABSTRACTII 目目 录录 .I 1 总论总论.1 1.1 概述.1
8、1.2 锌的市场分析.2 1.2.1 消费领域2 1.2.2 消费情况3 1.2.3 价格分析4 1.2.4 锌的市场分析5 1.2.5 我国锌产品结构调整方向研究6 1.2.6 综合评估7 1.3 设计的基本原则与目标.7 1.4 设计规模方案.8 1.5 厂址的选择与论证.9 1.5.1 厂址的选择9 1.5.2 建厂的可行性9 1.5.3 建厂条件9 1.6 主要设计方案.10 1.6.1 冶炼工艺10 1.6.2 总图运输10 1.6.3 供电11 1.6.4 供水及污水处理11 1.6.5 供热11 1.6.6 环境保护11 1.7 综合技术指标.12 2 工艺流程的选择与论证工艺流
9、程的选择与论证.13 2.1 国内外锌冶炼方法的比较与发展动态.13 2.1.1 国际锌冶金技术的发展趋势13 2.1.2 我国锌冶金技术现状与国内外先进水平的差距16 2.1.3 该企业工艺技术和装备状况18 2.2 原料的来源与特点.19 2.2.1 世界锌矿资源分析19 2.2.2 原料特点20 2.3 湿法炼锌工艺流程的选择与论证.20 第 ii 页 2.3.1 湿法炼锌概述20 2.3.2 车间配置及介绍22 3 车间技术经济指标的选择与论证车间技术经济指标的选择与论证.32 3.1 电解过程中技术经济指标的选择与论证.32 3.1.1 电流密度32 3.1.2 电解液中的含酸、锌量
10、33 3.1.3 电解液中杂质含量的允许范围33 3.1.4 混合比34 3.1.5 槽液温度35 3.1.6 电流强度35 3.1.7 同极中心距35 3.1.8 电解周期35 3.1.9 掏槽周期35 3.2 技术经济指标.36 3.2.1 电流效率36 3.2.2 槽电压38 3.2.3 电能消耗40 3.2.4 阴、阳极单耗40 3. 2. 5 添加剂单耗40 4 湿法炼锌冶金计算湿法炼锌冶金计算.41 4.1 锌精矿流态化焙烧冶金计算.41 4.1.1 锌精矿物相组成冶金计算41 4.1.2 烟尘产出率及其化学和物相组成计算43 4.1.3 焙砂产出率及其化学与物相组成计算44 4.
11、1.4 焙烧要求的空气量及产出烟气量与组成的计算48 4.1.5 流态化焙烧物料平衡50 4.1.6 热平衡计算50 4.2 锌焙烧矿常规浸出冶金计算.55 4.2.1 锌焙烧矿常规浸出浸出渣率及其化学与物相组成计算55 4.2.2 锌焙烧矿常规浸出金属平衡计算58 4.3 硫酸锌溶液净化冶金计算.60 4.3.1 铜镉渣量和成分计算60 4.3.2 净液除铜镉的金属平衡61 4.4 锌电解沉积冶金计算.62 4.4.1 电积物料平衡计算62 4.4.2 电解槽热平衡计算65 第 iii 页 4. 4. 3 阴极锌熔铸的金属平衡计算68 4.4.4 浮渣球磨水洗、吹锌粉的金属平衡计算69 4.
12、5 焙烧矿常规浸出浸出渣挥发窑处理的冶金计算.70 4.5.1 配料计算70 4.5.2 氧化锌产出率、化学成分与物相组成计算71 4.5.3 窑渣产出率、化学成分与物相组成计算73 4.5.4 烟气量及成分计算76 4.5.5 综合物料平衡78 4.6 挥发窑氧化锌处理冶金计算.78 4.6.1 焙烧氧化锌产出率及化学成分的计算78 4.6.2 集斗尘与冷却管尘量及成分的计算80 4.6.3 滤袋烟尘量及成分计算80 4.6.4 氧化锌焙烧综合物料平衡81 4.6.5 焙烧氧化锌浸出渣率及其化学成分的计算81 4.6.6 焙烧氧化锌浸出金属平衡计算83 4.7 年度综合物料平衡计算.85 5
13、 设备的选择与计算设备的选择与计算.89 5.1 电解槽与阴、阳极的选择.89 5.1.1 电解槽89 5.1.2 阴极、阳极91 5.2 整流设备及导电设备的选择与计算.92 5.2.1 整流器的选择与计算92 5.2.2 导电排的选择与计算93 5.3 冷却设备的选择与计算.94 5.4 辅助设备的选择与计算.95 5.4.1 新液贮槽、废液贮槽95 5.4.2 循环槽、中间槽、事故槽、阴极泡洗槽、阴极反溶槽、化胶槽96 5.4.3 输送泵的选择96 5.4.4 起重机的选择97 5.4.5 阴极板刷板机97 6 电解车间的配置计算电解车间的配置计算.99 6.1 车间配置.99 6.1.
14、1 电解槽布置99 6.1.2 主厂房的确定99 6.1.3 厂房标高100 6.1.4 辅助设施配置100 第 iv 页 6.2 与外专业的联系.100 6.2.1 土建100 6.2.2 供电和照明101 6.2.3 水道101 6.2.4 采暖通风101 6.2.5 仪表101 7 综合利用与环境保护综合利用与环境保护.102 7.1 综合利用.102 7.2 安全生产.102 7.3 环境保护.103 7.3.1 生产工艺的环保性能103 7.3.2 环保措施104 8 车间组织与经济分析车间组织与经济分析.109 8.1 车间组织.109 8.1.1 车间管理与定员109 8.1.2
15、 生产工人的劳动组织与定员109 8.2 电锌生产成本.110 8.3 工厂经济效果初步评估.110 结论结论.112 总结与体会总结与体会.113 致致 谢谢.114 参考文献参考文献.115 附附 录录.117 英文翻译 .117 第 1 页 1 总论总论 1.1 概述概述 锌是一种重要而又“古老”的有色金属，锌在有色金属的消费中仅次于铜和铝。 锌的消费结构相当稳定，其消费量中约 50%用作防腐蚀镀层，19%用于生产黄铜，16% 用于生产锌基合金，其余的则用于轧制锌板、锌的化工及颜料生产。我国早在唐朝 以前就掌握了生产锌与铜的合金-黄铜技术，是世界上最早生产和使用黄铜的国家。 金属锌的生产
16、方法也是首先由我国发明的，已有九百多年的历史。后来金属锌的冶 炼技术从我国输入欧洲，到十八世纪欧洲才有锌的冶炼技术。建国以后我国的锌工 业突飞猛进，成为世界前列的产锌大国，另外，我国的锌消费量也居世界前列。 二十世纪以来，世界锌产量增长速度较快，尤其是六十年代以后增长更是迅速。 我国是铅、锌精矿及精炼铅、锌的生产大国。2001-2010 年两个五年计划期间，产量 变化趋势大致相同，均呈现总体上升趋势。同时我国也是锌消费大国，2000 年我国 的锌消费水平就已经超过了美国，成为世界第一大锌消费国并一直维持至今。截止 2010 年，我国的锌产量占到了全球产量的 44.5%，其消费量占全球消费量的
17、38.8%，产量和消费量均居世界第一位。加上国内锌的加工成本低于世界平均水平， 锌冶炼行业均有一定盈利，所以我国锌产量迅速增长。但与工业发达国家仍存在一 定差距，如：锌的人均消费量低，劳动生产率低，个别工艺滞后，二次金属回收率 低，研究开发力度不够，如在上述几个方面下工夫提高水平，我国锌冶炼技术可达 到一个新的高度，全面赶上世界先进水平1。 我国锌资源丰富，自古以来就是锌出口国，是当今世界上锌生产大国之一。 我国最早的炼锌方法是土法、竖罐、横罐等。由于这些方法能耗高、劳动条件 差、污染较为严重，现在已经基本上被淘汰。电热法炼锌也占一定的比例。锌冶金 的发展，趋向于湿法炼锌。湿法炼锌工艺自 19
18、15 年投产以来，已得到广泛应用，国 内近 85%的锌是由湿法炼锌得到，而火法和电热法仅占 15%左右。考虑到湿法炼锌 技术先进可行，经济合理，能耗少，环境保护好，成本低等优势，本设计采用湿法 炼锌工艺，其工艺流程大体为：锌精矿焙烧浸出净化电积。 第 2 页 本设计的指导思想是从我国国情出发，本着有效利用资源，努力设计出优质低 耗的锌冶炼厂，为当地人民谋福利，为国家创建更多的经济效益。本次毕业设计的 任务是在广西金山铟锗化工有限公司新建年产 10 万吨锌锭（规格 GB/T470-1997 标 准 Zn99.99）的湿法炼锌电解车间。任务书由昆明理工大学冶金与能源工程学院冶金 系下达，设计的主要
19、内容包括：工艺流程的选择与论证、车间技术经济指标的选择 与论证、冶金计算、电解车间的配置设计、设备的选择与计算、综合利用与环境保 护、车间组织与经济分析。 本设计立足于使用国内成熟的设备和技术，吸取国外先进公司经验，节省建设 投资，进行综合回收改善环境条件，改善劳动保护、工作和劳动强度。按照在广西 金山铟锗化工有限公司电锌厂的工艺基础上进行改造的原则，对建厂条件，原料供 应，基建投资，市场前景，环境保护，能源利用等方面都做了综合的分析。建成投 产后，将成为广西南丹的支柱产业，对南丹的经济发展将起到积极作用。 1.2 锌的市场分析锌的市场分析 1.2.1 消费领域消费领域 锌在国民经济中占有很重
20、要的地位。我国锌的最终消费主要集中在建筑、通信、 电力、交通运输、农业、轻工、家电、汽车等行业，中间消费主要是镀锌钢材、压 铸锌合金、黄铜、氧化锌以及电池。由于中国经济持续增长，中国建筑业、汽车工 业等行业的需求强劲导致了锌消费领域的需求大幅增长。从最终消费看，与前几年 相比，目前家电和建筑行业的需求增长放慢，而电力、通信、农业、交通运输、轻 工行业的需求增长加快。从中间消费领域看，镀锌钢材增长最快，约占国内精锌消 费的50上，压铸行业次之。房屋建筑对彩涂板和镀锌管的需求非常旺盛；电力、 通信、高速公路和农业对镀锌铁塔、镀锌管的消耗随着这些行业的高速发展而大幅 增长。另外，电池和氧化物行业锌用
21、量每年也有一定比例的增长2。 第 3 页 1.2.2 消费情况消费情况 1.2.2.1 冶金产品镀锌 冶金产品镀锌包括镀锌板和金属制品镀锌两大类。镀锌板是冶金行业产品结构 调整的重点之一。全国现有镀锌板生产能力大于 3.16107t，包括宝钢、武钢、本钢 等重点企业在内，针对汽车、家电、建筑和轻工产品需要耗锌量将增加到我国第一 位。据估计到 2010 年增加到 60104t，占全国耗锌量的 32%。 1.2.2.2 轻工业 轻工业上的耗锌以干电池消耗量最多，约占轻工业耗锌量的 80%，多年来干电 池产量持续增长，碱性锌锰电池的消费美国市场占 75%、欧洲 48%、日本 25%。目 前我国锌锰电
22、池产量排名世界第一，年产量达到 150 多亿只，干电池产量经久不衰， 主要受民用市场和出口需求旺盛影响。我国干电池主要以糊状和纸板电池为主，碱 锰电池比例仅 10%左右，而发达国家碱锰电池比例占 50%以上，美国高达 80%，这 方面我国还有发展潜力。除了干电池大量耗锌外，日用五金（制锁、炊事用具、包 装容器） 、日用机械（自行车、钟表） 、家用电器耗锌量也不少，约占轻工业耗锌量 的 15%左右。预计今后轻工业特别是干电池耗锌还会有较大增长，并继续保持强劲 的增长势头。 1.2.2.3 氧化锌和立德粉 氧化锌主要用于生产化工原料、颜料、涂料、催化剂和化学助剂。立德粉主要 用于油漆和橡胶工业。油
23、漆用量占 50%，橡胶用量占 12%。目前我国氧化锌和立德 粉生产年耗锌 20104t 左右，其中立德粉已开发出三种系列产品，年耗锌量 9104t 左 右。 1.2.2.4 黄铜用锌 锌能和多种有色金属制成锌合金，最主要的是锌与铜、锡、铅等制成黄铜。黄 铜导电性和导热性较好，在大气、淡水和海水中耐腐蚀，易切削和抛光，焊接性好， 且价格便宜，常用于制作导电元件、导热元件、耐蚀结构件、弹性元件、日用五金 及装饰材料。我国铜材生产目前黄铜耗锌量近 1.33106t 左右，预计今后黄铜用锌还 会有适度发展，保持一定的增长速度3。 第 4 页 1.2.2.5 其它行业 锌与铝、镁、铜等制成的压铸合金，广
24、泛用于机械制造以及汽车、摩托车生产， 还有胶印印刷板、建筑用屋面积、日用五金等，这部分今后也会有增长。 我国历年锌消费量的年均递增速率是：19601970 年为 8.9%，19701980 年为 6.1%，19801990 年为 5.6%。根据预测，2010 年的年均递增率仍保持 4.5%。 表 1.1 列出我国锌消费结构变化及预测4。 表表 1-1 我国锌的消费结构及预测我国锌的消费结构及预测 1995 年2000 年2005 年2010 年 使用部门消费量 104t 比例 % 消费量 104t 比例 % 需求量 104t 比例 % 年均递 增率% 需求量 104t 比例 % 年均递 增率%
25、 镀锌业 干电池 氧化锌 铜材用锌 压铸合金 其它行业 22 18 20.6 14 7.5 7.4 24.6 20.1 23.0 15.6 8.4 8.7 37 26 24 15 11 5 31.4 22.0 20.3 12.7 9.3 4.3 48 32 31 17 15 7 32.0 21.3 20.7 11.3 10.0 4.7 5.3 4.2 8.3 2.5 6.4 60 40 40 20 20 7 32.1 21.4 21.4 10.7 10.7 3.7 4.6 4.5 5.2 3.3 5.9 全国合计89.51001181001501004.91871004.5 1.2.3 价格分
26、析价格分析 2011年上半年外盘锌价都处于区间震荡的形态中，高点出现在2月份，低点出现 在5月份，分季度来看，一季度的波动区间要高于二季度。一季度集中在22002600 美元/吨之间，二季度则下滑至20502550美元吨之间。1月份先震后跌再反弹，2月 份在1月反弹的基础上展开高位震荡，3月初有一波快速下跌，从2600美元的高位直 落到2200美元附近，小幅回升之后，在4月底和5月初进一步扩大跌势，直逼2000美 元整数关口，在2050-2200美元之间横盘整理了一段时间之后，5月底开始震荡回升， 但回升过程有一些曲折和艰难。与去年上半年的行情相比，今年上半年锌价的表现 要好了很多，全球经济的
27、缓慢恢复，市场的抗压力增强以及成本支撑等因素限制了 锌价的跌幅。LME三月期锌6月份官方月均价为2251美元/吨，与2010年12月相比小幅 下跌1.6%，与去年同期相比上涨了26.8%，LME6月现货均价为2230美元吨，与去年l2 月相比小幅下跌2.2%，与去年同期相比上涨了28%。从六大基本金属的表现来看，锌 价前5个月的表现仍然偏弱，整体呈震荡下行态势，直到6月份才有所反弹，且回到 了去年年底相当的水平。 第 5 页 表表1-2 2011年上半年国内外锌市场价格年上半年国内外锌市场价格 项目LME三月 期货均价（$/t） LME现货 均价（$/t） SHFE当月锌平均 价（￥/t） 国
28、内现货0#均价 （￥/t） 2010年12月228922801845818040 2011年01月238323711893318390 2011年02月248924651940418768 2011年03月236423411849217865 2011年04月238923721753817680 2011年05月218021601672116608 2011年06月225122301721517098 201106/201012-1.6%-2.2%-7.2%-5.2% 来源：LME 、SHFE、安泰科 1.2.4 锌的市场分析锌的市场分析 1.2.4.1 锌产能情况 国际铅锌研究小组(ILZS
29、G)公布的最新月度报告显示，2011年1-4月全球精炼锌产 量为427.1万吨，较上年同期的411万吨增加3.9%。全球各个地区产量普遍增长，但涨 幅都不是很大，其中大洋洲贡献了最大增幅，大洋洲1-4月份的锌累计产量同比增长了 7.4%，从去年的16.2万吨，增长至17.4万吨；其次是非洲，1-4月份非洲锌累计产量 从去年的8.6万吨增至9万吨， 同比上涨4.65% ；亚洲1-4月份的锌累计产量比去年增 加了11万吨， 同比增张4.47%，来到257万吨，欧洲和美洲前四个月的锌产量分别增 长了3.5%和3%，累计产量分别为81.2万吨和62.4万吨。分国家来看，产量最大的前 十个国家中，秘鲁的
30、产量增加了一倍，主要因为去年巴西沃特兰亭(Votorantim)金属 集团旗下在秘鲁的Cajamarquilla冶炼厂产能从16万吨扩产至32万吨，今年产量增幅十 分明显，前四个月的累计产量从去年的5万吨增加至10.2万吨；同样由于新增产能的 投产印度前四个月的精炼锌产量同比增长20%至26.9万吨。相反，加拿大Kidd Creek 冶炼厂自去年年中停产以后，加拿大产量明显缩减，前四个月的累计产量与去年同 期相比减少了4万吨， 同比下滑15.5%；而日本在发生地震之后，停滞的产能仍未恢 复，导致前四个月精锌累计产量同比下滑了12.4%。而共他国家如中国、韩国、西班 牙、澳大利亚、墨西哥、哈萨克
31、斯坦、芬兰的产量保持稳定或小幅增长。 1.2.4.2 锌精矿供应情况 （1）2011 年 1-4 月全球锌精矿产量稳步增长 第 6 页 国际铅锌研究小组(ILZSG)公布的最新月度报告显示，2011年1-4月全球锌精矿 产量稳步增长，1-4月全球精炼锌产量为401.1万吨，较上年同期的383.1万吨增加 4.7%；其中欧洲和大洋洲贡献了最大增幅，欧洲1-4月份的锌精矿累计产量同比增长 了9.9%，大洋洲1-4月份锌精矿累计产量同比增长9.6%，产量分别打到37.9万吨和49 万吨；亚洲的1-4月份的锌精矿累计产量同比增长4.7%至165.2万吨，非洲增长3.2% 至9.7万吨，美洲锌精矿产量几
32、乎与去年同期持平。分国家来看，产量最大的前十个 国家中，墨西哥的锌精矿产量增速最快，增长了21%，从去年的18.7万吨增长至22.7 万吨，其次是印度的精矿产量从去年的24.7万吨，增长至27.7万吨，而秘鲁、加拿大 和爱尔兰三个国家1-4月份的锌精矿产量分别下滑了10.7%，6%和3.5%。预计2011年 上半年全球锌精矿产量大致为6280万吨5。 （2）国内锌精矿产量同比呈现稳步增长态势 矿山产能扩充。2011 年春节后，部分省区矿山新扩建产能陆续投产，锌精矿产 量同比增长，新扩建产能中也包括多年地勘后成功的项目，此外部分企业提高了旗 下矿山的日处理能力，也对精矿产量增长做出贡献。 矿产资
33、源整合的进展。虽然矿企资源整合耗时较长，但随着整合进展，原减产 或停产的矿企生产逐步恢复，当地锌精矿产量逐渐提高。其中陕西和广西增长较为 明显，2011 年陕西全年产量为 27.23 万金属吨，同比增长 52.3%，广西全年产量为 46.86 万金属吨，同比增长 31.29%。 冶炼企业需求增加。由于冶炼产能扩充的需要，以及进口锌精矿数量的减少， 冶炼企业对于国内精矿的需求保持旺盛，从而促进矿山产量的增长6。 1.2.5 我国锌产品结构调整方向研究我国锌产品结构调整方向研究 我国锌产品结构应做如下调整： (1)大力开发热镀锌合金和压铸锌合金产品； (2)氧化锌品种的开发和生产应瞄准橡胶工业；
34、(3)开发优质立德粉； (4)开发锌铝超塑性合金和锌线； (5)开发锌合金币，代替防锈铝合金； 第 7 页 (6)开发锌铜钛合金； (7)开发新型高性能锌基复合材料； (8)根据市场需求，除上述锌产品外，还宜开发表 1-7 所示的各种锌产品。 表表 1-3 具有市场前景的锌产品具有市场前景的锌产品 序号产品名称主要用途 1锌基稀土合金新型涂层材料 2一水硫酸锌用于化工、医药、化纤等部门及饲料添加剂 3特级锌用于合金制造、镀锌、压延、油漆、医药、化工、电气 4PX 系列喷涂锌丝防腐层喷漆用 5锌基铝镁三元合金铸造用新型锌合金 6新型高阻尼锌合金用于生产薄壁和轻质压铸件 7超细锌粉作特殊料 8醋酸
35、锌化纤触媒和木材防腐剂 9活性氧化锌橡胶硫化剂、合成氨催化剂 10硫化锌荧光粉作磷光剂 11低铁电池锌饼做 Zn-Mn 干电池负极整体锌筒 1.2.6 综合评估综合评估 由于锌的化学性质，其具有广泛的用途，另外锌还是一种再次利用率较低的金 属。我国锌资源丰富，所以新建电锌厂将具有广泛的市场。 国际方面：在发达国家，由于资源开发限制、环境保护、劳动力昂贵等因素导 致他们需要进口大量锌。同时中国加入世界贸易组织后，关税的下降有利于锌的出 口。 国内方面：国内市场的竞争主要是原料和能源的竞争，谁占有原料、谁拥有廉 价的能源，谁就占领了市场先机。广西省锌资源丰富，锌的储量极大，因此在广西 发展锌工业将
36、具有巨大的潜力。 综合上述，理论联系实际在广西南丹地区建设一个电锌厂的计划是可行的，建 成后的锌厂将具有广阔的市场，对广西南丹乃至广西省的经济发展将起到积极的推 动作用。就本设计而言，南丹周边锌资源丰富，此地区公路、铁路交通便利。在激 烈的市场竞争中将占据强有利的优势。 1.3 设计的基本原则与目标设计的基本原则与目标 本次设计参考了大量国内外先进技术经验，考虑到南丹的实际技术与资金力量， 第 8 页 在实际情况下，本设计采用国内成熟技术方案。 本设计的基本原则如下： (1)遵循国家安全有关文件、标准、设计规范及行业规范的规定。 (2)按照可行性研究的内容及深度要求进行设计。 (3)重视环境保
37、护，尽可能减少各污染物的排放量并确保达标排放。 (4)重视节能降耗。 (5)重视劳动安全、工业卫生及消防措施。 (6)以经济效益为中心，重视社会效益，在经济实用的前提下，追求先进，处理 好投资与先进性及适用性之间的关系。 本设计的目标是在南丹电锌厂的基础上加以改善，本设计将会在生产中不断完 善改进，将南丹电锌厂发展成为现代化的湿法炼锌厂。 1.4 设计规模方案设计规模方案 根据国家新建锌项目的规定，新建锌项目的规模必须达 10 万吨/年及以上，本设 计的主导产品是 GB/T470-1997 标准 Zn 99.99 的要求，设计产量为 10 万吨/年。此 外，还有副产品：金属镉锭、铅银渣、铜渣、
38、硫酸、锌粉、铟锭等。 1.5 厂址的选择与论证厂址的选择与论证 1.5.1 厂址的选择厂址的选择 本设计选择的厂址位于有色金属之乡广西省河池市高新技术开发园区内，地处 河池市南丹县车河镇原国营林场的山地上，场地海拔高度 450m30m。工厂距车河 至南丹的 210 国道 50m。距改线的黔桂铁路车河货运站 2 km，交通运输十分便利。 1.5.2 建厂的可行性建厂的可行性 南丹县位于广西省西北面，东与环江县交界，南和东兰相连，西与天峨县接壤， 北和贵州荔波县毗邻。国土面积 3916 平方公里，厂址原为国营林科所山林，无折迁 农户，本体环境良好。将厂址选在此处，具有较好的原料、燃料供应及水电供应
39、条 件，具有便利的交通运输条件。 第 9 页 1.5.3 建厂条件建厂条件 （1）自然条件：该地区气候温和，年均气温 17.5，冬无严寒流、夏无酷暑。 年平均降雨量为 1080 mm，年平均相对湿度 75，最大风速 13m/s 。 （2）矿供应：该厂的主要原料是来自本地，还有进口矿。 （3）电力供应：从南丹县有色金属加工工业园的车河变电站引来，变电站一次 电压为 110kV，二次电压为 10kV。项目年用电量达 389856.kW.h,二次电压若能提高 到 35kV 更为理想。 （4）原料、燃料供应：硫酸大部分可由本厂的硫酸车间供应，锌粉由外地采购， 二氧化锰矿粉由平果、田东、靖西县采购，其他
40、材料还有高锰酸钾、硫酸铜、聚丙 烯酰胺、碳酸锶、氯化铵等化工产品，这些材料消耗数量不多，可在本地区采购。 燃料煤可向邻县环江县和贵州荔波县采购。 （5）交通条件：南丹县城东距省会南宁 291 公里，东距市府河池61 公里，南 丹的地理位置优越，是桂、黔、川交通的重要枢纽，是历史上的“兵家喉地” 。 （6）劳动力资源：南丹县以农业为主，有丰富的劳动力资源。该厂可以采用以 地代劳的方式，利用当地的土地，并从当地雇佣部分劳动力，也解决了当地部分人 的就业问题。 （7）地质和水文条件：经勘测，厂址四周为丘陵地带和山地，地层为石灰岩和 风化岩，地层结构稳定地震基本裂度为 6 级，建筑物 7 级裂度设防。
41、而且位于南丹 县城郊区主导风向的下风方向，对水源基本无污染8。 1.6 主要设计方案主要设计方案 1.6.1 冶炼工艺冶炼工艺 综合考虑南丹锌矿、水电资源等多方面的因素，本设计采用湿法炼锌工艺：硫 化锌精矿沸腾焙烧三段连续浸出两段净化电积熔铸，最终得到含 Zn99.99%的 锌锭。另外，其浸出渣采用回转窑挥发处理。 1.6.2 总图运输总图运输 本改扩建项目在河池市高新技术开发园区内，地处南丹县车河镇原国营林场的 第 10 页 山地上，充分利用地形高差，使工艺流程中的流体尽量靠位差流动而不用或少用泵 输送，以节约电能。 对于本项目用电量占 81%的电解沉积厂房的旁边，则布置整流变压器，减少线
42、路电能损失。 为保障消防安全，各个台阶的车间通道应该是顺利通过消防车的环形通道，并 有足够的转弯半径。按新的建筑设计防火规范 （GB50016-2006） ，卸料场应有不 少于 18m18m 的回车场地。 在各个台阶的边缘，应该有 1.2 米高的防护栏杆确保安全。 本地主导风向为西南风，所以，原料及球磨放在场地的下风向。而较干净的配 电、变电、电积，则放在上风方向。 全厂运输量很大，建议主干道为双车道，人流物流分开通行。 全厂运输量为 66.47 万吨/年。这意味每天大约有 400 辆车进出本厂。建议主干 道设双车道，人流货流分道行驶，以策安全。 外部运输委托社会运输力量承担，内部运输主要是废
43、渣，由厂内自行解决。 1.6.3 供电供电 电锌生产能力新增 10 万吨/年之后，新增用电量约 4 亿度。可从车河变电站引 入。 1.6.4 供水及污水处理供水及污水处理 工厂日用水量 15800m3/d，其中循环水量 14000m3/d，新水补给量 1800m3/d。水 的循环利用率大于 88.6% 制酸系统的冷却水、锌电解整流器冷却水、回转挥发窑冲渣水等各自建立循环 水系统，保证水循环利用率88.6%。 新水主要用于锅炉补给用水和锌冶炼生产补充用水。设计在刁江边设一抽水站， 从刁江引水进入厂内山顶的 800m3高位水池。刁江泵站设 2 台扬程 100m，流量各为 80m3/h 的高程水泵，
44、其中 1 台备用。 高位水池引出 2 条各为 150 的供水管，分别引至焙烧制酸车间和锌冶炼，供 第 11 页 消防和生产用。本项目界区内排水采用清污分流制，生产系统产生的废水经废水处 理系统净化合格后返回供给生产系统使用，不许外排。雨水单独排人到界区外的排 水沟。 1.6.5 供热供热 蒸汽主要使用在锌的制液系统（浸出和净化） ，少量用于铟回收蒸汽用量 15.15t/h，年用量 12 万 t。蒸汽主要由制酸车间的锌焙烧余热锅炉供给，所设置佘热 锅炉产汽 5.0 5.5t/h.台，4 台足够供给炼锌生产使用。但由于制酸车间生产天数 300d/a，炼锌车间为 330d/a 以上，生产配合不可能平
45、衡，故本项目另设 2 台 8t 锅炉 供汽，供汽压力大于 0.4MPa。 1.6.6 环境保护环境保护 设计时该厂废气、废水、废渣均采取措施进行治理。对废渣设有专门的废渣堆 放；对废水专设污水处理站，正常条件下废水不外排，废水中含有大量的重金属和 酸性物质，需要对其进行中和沉淀；对废气根据不同排放点采用收尘、吸收设备， 均能达到国家的排放标准。 1.7 综合技术指标综合技术指标 （1） 电锌锭产量：10万t； （2） 锌的总回收率：95%； （3） 电解槽电压：3.3V； （4） 总电流强度：25000A； （5） 阴极电流密度：480A/m2； （6） 电流效率：90% （7） 年处理精矿量
46、：206377.7t; （8） 年工作日：330天； （9） 直流电单耗：3006.697Wh/t析出锌； （10）电锌生产成本：14848.84 元/t锌 。 第 12 页 2 工艺流程的选择与论证工艺流程的选择与论证 2.1 国内外锌冶炼方法的比较与发展动态国内外锌冶炼方法的比较与发展动态 2.1.1 国际锌冶金技术的发展趋势国际锌冶金技术的发展趋势 20 世纪 90 年代以来，特别是进入 21 世纪后，世界各国都将有限发展先进制造 技术作为提高综合竞争里的重点。有色金属工业属于制造流程材料产品的过程工业， 其先进制造技术是由先进的提取工艺、高效的过程装备和必要的过程控制装置，按 一定流程
47、用管道阀门等连接起来的连续系统,保证矿物原料在其中平稳连续的经历必 要的物理化学过程以获得能满足人们需要的材料产品。并在高效、节能、清洁和安 全的技术状况下完成制造过程。当前，国际炼锌技术的发展趋势是生产规模日益高 度集中，以先进工艺技术为基础，工艺设备大型化，生产过程的连续化、机械化， 计算机过程控制技术的广泛应用和计算机过程控制及信息系统集成技术的推广8。 现代炼锌方法分为火法炼锌与湿法炼锌两大类。火法炼锌包括：平罐炼锌、竖 罐炼锌、密闭鼓风炉炼锌及电热法炼锌；湿法炼锌包括常规浸出法、热酸浸出黄钾 铁矾法、热酸浸出针铁矿法、热酸浸出赤铁矿法、硫化锌精矿氧压浸出法等。目前 湿法炼锌和鼓风炉炼
48、锌是锌冶炼的主要方法，两者产量已占世界总产量的 90%以上。 但是，无论是火法炼锌或湿法炼锌，生产流程皆较复杂，在选择时，应根据原材料 性质，力求技术先进可行，经济合理，耗能少，环境保护好，成本低等原则。 国际上锌冶炼厂已采用的沸腾焙烧炉面积达到 123m2，日处理锌精矿 800t，目前 还准备建设日处理 1000t 的炉子；浸出槽容积 400m3、净化槽容积 200m3；浸出矿浆 第 13 页 浓密槽直径 65 到 70m；高压浸出釜有效容积 150m3；采用大电解槽、大极板电积工艺， 大型极板面积 2.6m2、超大极板面积达 3.4m2，普遍采用机械剥锌和极板整理、装出 槽生产线；生产过程
49、的自动化控制程度普遍很高；劳动生产率高达 400t/（人a） 以上。 目前，又兴起比如常压富氧直接浸出炼锌和锌氧压浸出。 （1）硫化锌精矿常压富氧直接浸出炼锌 硫化锌精矿富氧直接浸出技术被普遍认为是锌冶炼的又一次重大技术突破，号 称第三代炼锌技术，富氧直接浸出工艺主要分为两大类：即富氧压力浸出和常压富 氧浸出。 常压富氧直接浸出是 OUTOTEC (原奥托昆普)公司近年来开发的新工艺 ,应该说 常压浸出工艺是在氧压浸出基础上发展起来的新技术，它规避了氧压浸出高压釜设 备制作要求高、操作控制难度大等问题, 而且同样达到浸出回收率高的目的。目前常 压富氧浸出和氧压浸出两种工艺流程均有较为成功的锌冶炼厂在生产，且运行状态 基本良好。 富氧浸出工艺发展经历了不同阶段：(1) OUTOTEC 转化法工艺(2) 热酸浸出针 铁矿法沉铁浸出(V.M 法) (3) 联合富氧浸出针铁矿沉淀法(4) 加压富氧浸