富有闪速炉炼铜毕业设计说明书 .docx
《富有闪速炉炼铜毕业设计说明书 .docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《富有闪速炉炼铜毕业设计说明书 .docx(101页珍藏版)》请在文库网上搜索。
1、摘要本次设计的题目是设计年产8.5万t的闪速炉熔炼车间,设计主要包括:文献综述、厂址选择与论证、工艺流程选择与论证、技术条件和技术经济指标的论证、冶金计算、环境保护等。本文主要概述了铜冶金的冶炼方法,以及闪速熔炼和转炉吹炼的冶金计算。现在,闪速熔炼的地位比以前任何时候都高,闪速熔炼目前是其他任何熔炼无法媲美的。文章还介绍了国内外关于铜的火法或湿法冶金技术的最新成果,包括其优点和缺点。在进行闪速炉熔炼车间设计时,我们先要了解目前国际和国内有关铜熔炼的主要方法。80年代以来,一些大型企业相继引进了世界先进的铜冶炼工艺,如闪速熔炼工艺、诺兰达炉工艺等以及我国自主研发的熔池熔炼技术白银炉工艺。使我国铜
2、冶炼工艺达到了世界先进水平。目前,铜熔炼向大型化、高效率、低消耗、低污染的目标发展。关键词:闪速熔炼;冶金计算;环境保护ABSTRACT The subject of this design is a designed annual output of 85000 tons of flash smelting workshop,the design included:literature review,site selection and demonstration of process selection and demonstration,technical conditions and
3、the demonstration of thetechnical and economic indicators,metallurgical calculations,the environment protection.In this paper,an overview of the smelting of copper metallurgy,and the metallurgical flash smelting and converting furnace. Now, Flash Smeltings status is higher than ever before,Flash Sme
4、lting is currently unmatched by any other melting. The article also describes the domestic and international copper pyrometallurgical or hydrometallurgical technology,the latest achievements,including its advantages and disadvantages. During the designof flash smelting workshop,we must understand th
5、e current international and domestic copper smelting methods. Since the 1980s,some large enterprises have introduced the worlds most advanced copper smelting process,such as flash smelting process,the Noranda furnace process,as well as Chinas own bath smelting technology research and development-sil
6、ver furnace process. Chinas copper smelting process has reached the world advanced level. At present, the copper smelting to the development of large-scale,high efficiency,low consumption,low pollution targets.Keywords:Flash Smelting;metallurgical calculations;environment protection目录摘要IABSTRACTII第一
7、章 文献综述11.1概述11.1.1铜的概况11.1.2铜的物理化学性质11.1.3铜的化合物和性质21.1.4铜的用途41.2炼铜原料41.2.1铜的矿产资源41.2.2铜的再生资源51.3铜冶炼方法61.3.1火法炼铜61.3.2湿法炼铜171.3.3再生铜生产211.4国内外铜冶金技术的发展231.4.1国内铜冶金技术的发展231.4.2国外铜冶金技术的发展241.4.3铜的未来发展状况24第二章 厂址选择与论证262.1厂址选择基本原则262.2工业布局262.3原材料的供应及交通条件272.4供水供电条件272.5环境保护和地理气候条件272.6厂址的协作条件28第三章 工艺流程的选
8、择与论证293.1工艺流程选择的基本原则293.2熔炼方法概述293.2.1鼓风炉熔炼293.2.2反射炉熔炼303.2.3电炉熔炼303.2.4诺兰达法熔炼303.2.5瓦纽科夫法303.2.6白银法303.2.7奥斯麦特法313.2.8闪速熔炼313.3工艺流程的选择32第四章 技术条件和技术经济指标的论证344.1主要技术操作指标的论证344.1.1闪速炉熔炼过程的技术条件344.1.2贫化电炉的技术条件354.1.3转炉吹炼的技术条件364.2主要技术经济指标的论证374.2.1闪速熔炼的主要技术经济指标374.2.2转炉吹炼的主要技术经济指标38第五章 闪速炉冶金计算415.1给定条
9、件415.2物料平衡计算425.2.1各种物料及成分等计算425.2.2物料平衡455.3热量平衡计算495.3.1反应塔热平衡计算495.3.2沉淀池热平衡计算535.3.3上升烟道热平衡计算575.4转炉吹炼冶金计算615.4.1物料平衡计算615.4.2鼓风炉计算625.4.3转炉烟气量计算635.4.4转炉热平衡计算64第六章 主要设备选择及计算676.1单位生产率及反应塔主要尺寸计算676.1.1单位生产率676.1.2主要尺寸676.2沉淀池主要尺寸的计算686.2.1沉淀池高度686.2.2沉淀池宽度696.2.3沉淀池长度696.3上升烟道主要尺寸的计算706.3.1入(出)口
10、断面积706.3.2上升烟道高度706.4精矿喷嘴的选择及主要尺寸的计算706.4.1各断面直径706.4.2各段高度716.5砖体厚度726.5.1反应塔砖体厚度726.5.2沉淀池72第七章 环境保护737.1生产过程中产生的主要污染源737.1.1烟气737.1.2废水737.1.3渣747.2主要环保措施747.2.1烟气处理747.2.2污水处理747.2.3渣处理757.3对环境影响预测757.3.1大气环境质量预测757.3.2水环境质量预测767.3.3土壤环境质量预测77结论78参考文献79致谢80附录81第一章 文献综述1.1概述1.1.1铜的概况 铜是一种存在于地壳和海洋
11、中的金属,在地壳中的含量约为0.01%,在个别铜矿床中,铜的含量可以达到3%5%。自然界中的铜,多数以化合物即铜矿物存在。铜矿物与其他矿物聚合成铜矿石,开采出来的铜矿石,经过选矿而成为含铜品位较高的铜精矿。铜具有许多优良的性能,不但为人类社会进步做出了不可磨灭的贡献,且随着人类文明的发展不断开发出新的用途。铜既是一个古老的金属,又是一个充满生机与活力的现代工程材料。铜以品种繁多的金属、合金和化合物形式被人们利用,已深深地渗入了生产和生活的各个方面,成为人类21世纪飞速发展不可缺少的重要金属。自然界中的铜分为自然铜、氧化铜矿和硫化铜矿。自然铜及氧化铜的储量少,世界上80%以上的铜是从硫化铜精矿熔
12、炼,这种矿石含铜量低,一般在2%3%左右。1.1.2铜的物理化学性质1.1.2.1铜的物理性质 纯铜呈玫瑰红色,有金属光泽,表面形成氧化铜膜后,外观呈紫红色,故常称紫铜。铜的延性和展性好,易于成形和加工,能拉成极细的铜丝,压成极薄的片。铜具有良好的导电和导热性能,仅次于银居第二位。铜在元素周期表中属于第一副族元素,原子系数29,原子量63.57,有两种原子价,形成一价和二价化合物。 液态铜能溶解某些气体,如H2、O2、SO2、CO、CO2和水蒸气等。气体的溶解不仅包括物理溶解,也包括气体与铜及铜中杂质发生化学作用。气体的溶解使铜的力学性能和导电性能受到影响,当熔融凝固时气体从铜中溢出,造成铜铸
13、件的气孔。 铜的合金性能好,能与锌、锡、铅、镍、铍等多种金属制成各种不同特性的合金,如铜锌合金有很好的延展性,铜锡合金耐磨性好,铜镍合金抗腐蚀和耐磨性能好。铜的物理性质见表1-1。表1-1 铜的物理性质密度/gcm-3熔点/K沸点 /K标准电位 /V 熔化热 /Jg-1 汽化热 /Jg-1 比热容 /Jg-1K-18.961256 2583 +0.34 204.7 4800 0.38431.1.2.2铜的化学性质 常温下,铜在干燥空气中稳定,加热时生成黑色CuO。在含有CO2的潮湿空气中,铜的表面会慢慢生成有毒的铜绿即Cu(OH)2CO3。这种薄膜能保护铜不被腐蚀。铜绿有毒,因而纯铜不能用作食
14、具。使用铜制器皿时,须镀锡。 高温下,铜不与氢、氮、或碳作用。铜与含有H2S的空气接触时,表面生成硫化物黑色薄膜。 铜在电位序中位于氢后,属正电性金属,不能从酸中置换出氢,因此不能溶解于盐酸和未溶解氧的硫酸。只有在具有氧化作用的酸中铜才能溶解,并生成相应的盐,如铜能溶于硝酸和有氧化性存在的硫酸。铜能溶解于Fe2(SO4)3溶液和FeCl3溶液,并与氧、硫、卤素等元素直接化合。1.1.3铜的化合物和性质1.1.3.1硫化铜 CuS在自然界中呈铜蓝矿物形态存在,颜色为黑绿色或棕色。纯固体硫化铜的密度为4.66g/cm3,熔点为1383K。硫化铜不稳定,在中性或还原性气氛中加热时按下式分解:4CuS
15、=2Cu2S+S2 熔炼过程中,炉料受热时,其中的硫化铜可完全分解,得到的Cu2S进入冰铜中。1.1.3.2硫化亚铜 Cu2S是一种蓝黑色物质,在自然界中呈辉铜矿的矿物形态存在。固体Cu2S密度为5.785g/cm3,熔点为1408K,常温下,Cu2S稳定,几乎不被空气氧化,加热到473573K时,可氧化成CuO和 Cu2SO4,加热到603K以上氧化成Cu2O。1.1.3.3氧化铜 CuO在自然界中以黑铜矿形态存在。CuO是黑色无光泽的物质。固体氧化铜的密度为6.306.48g/cm3,熔点为1720K。CuO是不稳定的化合物,加热时按下式离解:4CuO=2Cu2O+O2 高温下CuO易被H
16、2、C、CO、等还原成Cu2O或Cu。1.1.3.4氧化亚铜 Cu2O在自然界中呈赤铜矿的矿物形态存在。高温下Cu2O是稳定的化合物。致密的Cu2O呈樱红色,有金属光泽;粉末Cu2O呈泽红色。固体Cu2O密度为5.716.10g/cm3,熔点为1503K。1.1.3.5硫酸铜 CuSO4在自然界中呈胆矾即CuSO45H2O的矿物形态存在。纯胆矾为天蓝色三斜晶系结晶,失去结晶水后为白色粉末。CuSO4易容于水。用Fe、Zn等比铜负电性的元素可从CuSO4水溶液中置换出金属铜。1.1.3.6铜的硅酸盐 在自然界中,铜的硅酸盐呈孔雀石即CuSiO33H2O和透视石即CuSiO3H2O的矿物形态存在。
17、这两种矿物在高温下分解放出水分和氧,形成高温稳定的硅酸亚铜即2Cu2OSiO2易被H2、CO及C还原,也易被较强的碱性氧化物如FeO、CaO及硫化物如FeS、Cu2S分解。1.1.3.7铜的碳酸盐 在自然界中,铜的碳酸盐呈孔雀石即CuCO3Cu(OH)2和蓝铜矿即2CuCO3Cu(OH)2的矿物形态存在。这两种化合物高温下不稳定,加热至493K以上就分解为CuO、CO2和H2O。 1.1.3.8铜的铁酸盐 铜的铁酸盐有铁酸铜即CuOFe2O3和铁酸亚铜Cu2OFe2O3。湿法冶金中,铜的铁酸盐不溶于水、氨水及一般溶剂,它们易被强碱性氧化物及硫化物分解,也易被SO2还原。1.1.3.9铜的氯化物
18、 铜的氯化物有氯化铜即CuCl2或Cu2Cl2。CuCl2无天然矿物,人造CuCl2为褐色粉末,熔点为762K,易溶于水。CuCl2很不稳定,加热至613K即分解,生成白色的Cu2Cl2粉末。 Cu2Cl2为白色粉末,受日光的作用迅速变为黑色,易挥发。其熔点为693713K,密度为3.53g/cm3。1.1.4铜的用途铜具有优良的导电和导热性,居所有工程金属材料之冠;铜还有许多优异的综合性能,如对大气、海水、土壤及许多化学介质有很强的耐蚀性;铜具有弹性,耐摩擦,抗磨损,还有多彩的外观;此外还有一系列良好的加工、铸造、易切削等工艺性能,从而得到广泛的应用。电气工业中,主要用于电力输送、电机制造、
19、通信电缆、住宅电气线路等方面。电子工业中,铜的应用已从电真空器件和印刷电路,发展到微电子和半导体集成电路。国际知名计算机公司采用铜代替硅芯片中的铝,这标志着人类最古老的金属在半导体技术应用方面的最新突破。铜在电气、电子工业中应用最广、用量最大,占总消费量一半以上。能源及石化工业中,主要用于能源、石化和海洋工业等。交通工业中,船舶、汽车、铁路和飞机均使用铜及铜合金作为零部件。机械和冶金工业中,主要用于机械工程、冶金设备的部件,并作为合金添加剂。改善合金的性能。轻工业中,用于空调、冷冻机、钟表、造纸、印刷、酿酒、医药等方面。建筑和艺术用铜中,包括管道系统、房屋装修,此外,屋内的装修,如门把手、锁、
20、百叶、灯具、墙饰以及厨房用具等。在高科技上得应用方面有,计算机、超导和低温技术、航天技术。铜的化合物种类繁多,主要用于农牧业、工业和医疗卫生等领域。随着科学技术的发展,铜的应用范围在拓宽。铜在医学、生物、超导及环境方面开始发挥作用。如当聚氨酯塑料泡沫含有铜或氧化铜时,能大大减少其燃烧时所释放出的有毒气体即氢氰化物。大量研究资料证明,铜的杀菌作用可有效降低肺炎病菌的传播,能抑制细菌生长,保持饮用水清洁卫生,故未来国内建筑业铜管的发展前景将十分广阔1。1.2炼铜原料1.2.1铜的矿产资源 铜在地壳中含量比较少,远低于铝、铁和镁等金属,约为0.01%,在个别铜矿床中,含量可达3%5%。自然界中的铜,
21、多数以化合物即铜矿物存在。铜矿物与其他矿物聚合成铜矿石,开采出来的铜矿石,经过选矿成为含铜品位较高的铜精矿。目前自然界中含铜矿物有240种,其中常见的铜矿物可分为自然铜、硫化矿和氧化矿三种类型。自然铜自然界很少,主要是硫化矿和氧化矿。硫化矿分布最广,是当今炼铜的主要原料。铜的硫化矿中,分布依次为黄铜矿、斑铜矿、辉铜矿;铜的氧化矿中,以孔雀石分布最广。 世界铜矿的工业类型分为斑岩型、砂页岩型、铜镍硫化物型、黄铁矿型、铜-铀-金型、自然铜型、脉型、碳酸盐型、硅卡岩型共九类。最重要的是前四类,占世界总储量的96%,其中斑岩型和砂页型矿各占55%和29%。世界铜储量超过500万吨的巨型铜矿约有60个,
22、斑岩矿38个,砂页岩矿占15个,合计占巨型铜矿的88%。 我国可供开采的铜精矿资源很少。目前大的铜矿主要有江西德兴铜矿、西藏裕龙铜矿、玉龙铜矿和新近探明的新疆阿舍勒铜矿。硅卡岩型铜矿占我国铜总储量的28%。 工业上常见的铜矿物见表1-2。表1-2 铜的主要矿物矿物类别矿物名称分子式Cu/%密度/gcm-3颜色自然矿物自然铜Cu1008.9红色辉铜矿Cu2S79.85.55.8灰黑色铜蓝CuS66.74.64.7红蓝色硫化矿物黄铜矿CuFeS234.64.14.3黄色斑铜矿Cu4FeS463.55.06红蓝色硫砷铜矿CuAsS449.04.45灰黑色黝铜矿(Cu,Fe)12Sb4S1325/45
23、.74.65.1灰黑色赤铜矿Cu2O88.87.14红色黑铜矿CuO79.95.86.1灰黑色氧化矿物孔雀石CuCO3Cu(OH)257.54.05亮绿色蓝铜矿2CuCO3Cu(OH)268.23.77亮蓝色硅孔雀石CuSiO32H2O36.22.02.2绿蓝色胆矾CuSO45H2O25.52.29蓝色1.2.2铜的再生资源 铜具有优良的再生特性,是一种可以反复利用的资源。从理论上讲,铜可以100%被回收利用。在所有金属中,铜的物理性质决定其再生性能最好。 废铜按其来源分为两类,一类是新废铜,即工业生产中产生的下脚料和废品;另一类是旧废铜及杂铜。再生铜的生产方法主要有直接利用和间接利用法。 再
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 富有闪速炉炼铜毕业设计说明书 富有 闪速炉 炼铜 毕业设计 说明书