有色冶金工廠設(shè)計基礎(chǔ)1-3

1、有色冶金工廠設(shè)計基礎(chǔ),2012.2.11,總平面位置方框圖:網(wǎng)絡(luò)模型，各分區(qū)（車間、工段）位置確定，根據(jù)各分區(qū)需要用地的數(shù)量，考慮有效利用的土地面積，繪制總平面位置方框圖。,第一章 概論§1、有色冶金工廠設(shè)計的目的和要求 設(shè)計是國家基本建設(shè)的一個重要環(huán)節(jié)，工業(yè)生產(chǎn)中的先進經(jīng)驗、先進技術(shù)以及科學研究中的最新成果，都是通過設(shè)計加以推廣和運用的。 一、目的 根據(jù)原料的特性和科學試驗的成果以及國

2、內(nèi)外工業(yè)生產(chǎn)實踐： 1、 設(shè)計合理的工藝流程； 2、 選擇合適的工藝設(shè)備； 3、 進行合理的設(shè)備配置； 4、 設(shè)計合適的廠房結(jié)構(gòu)和輔助設(shè)施； 5、 配備必要的勞動定員； 6、 取得良好的經(jīng)濟效益。 技術(shù)上先進可靠，經(jīng)濟上合理，最大限度發(fā)揮投資效果。,二、要求

3、 1、工藝流程完善； 2、先進而可靠； 3、原材料、動力資源廉價而充分，交通運輸方便； 4、設(shè)備性能穩(wěn)定、高效、易于加工和安裝； 5、設(shè)備配置力求緊湊合理； 6、為擴建留有余地。 7、礦物原料常伴生多種有價金屬須經(jīng)濟地綜合利用； 8、有完善的“三廢”處理； 9、機械化和自動化程度高，積極采用計算機控制；

4、 10、便利的交通運輸及其它公共設(shè)施。,§2、有色冶金廠設(shè)計的原則和內(nèi)容 一、原則 1、必須遵循國家工業(yè)建設(shè)的方針和經(jīng)濟需求； 2、按照基本建設(shè)的程序，選擇合理的設(shè)計標準規(guī)模，自動化程度； 3、盡量采用成熟的新技術(shù)，新工藝、新設(shè)備、引進項目要符合國情； 4、分期分批； 5、調(diào)整好工農(nóng)業(yè)關(guān)系，盡量不占或少站農(nóng)田； 6、考慮原料的綜合利用； 7

5、、考慮三廢處理； 8、設(shè)計要為今后的發(fā)展和進一步的技術(shù)改造留有余地。,二、設(shè)計內(nèi)容 冶金廠的設(shè)計大體可分以下幾種類型 （1）新建廠設(shè)計：要求比較全面，要完成從建廠調(diào)查，廠址選擇到施工圖設(shè)計一整套任務(wù)。 （2）現(xiàn)有企業(yè)的改建或擴建設(shè)計：為適應(yīng)生產(chǎn)規(guī)模擴大或產(chǎn)品品種增加以及重大的生產(chǎn)工藝改革等而提出的設(shè)計任務(wù)。 （3）技術(shù)措施性項目設(shè)計：是工廠由于工藝流程改革或局部采用新技術(shù)、新設(shè)備

6、而提出的設(shè)計任務(wù)，設(shè)計任務(wù)較少，一般由原工廠承擔，經(jīng)費來源于工廠的技術(shù)措施費用。 一個新建冶金廠的設(shè)計是以冶金工藝為主體，其它有關(guān)專業(yè)相輔助的整體設(shè)計。,一份完整的設(shè)計通常分以下幾部分完成: 1、總論和技術(shù)經(jīng)濟部分 總論部分：對項目的總體概述 A、簡明概述設(shè)計主要依據(jù)； B、設(shè)計規(guī)模、產(chǎn)品方案； C、工程概況 D、投資企業(yè)概況； E、設(shè)計方案的特點；

7、 F、企業(yè)建設(shè)的綜合效果、問題與建議； 技術(shù)經(jīng)濟部分： A、主要方案的技術(shù)經(jīng)濟比較； B、勞動定員和勞動生產(chǎn)率； C、基建投資、產(chǎn)品成本、投資貸款、償還能力、綜合技術(shù)經(jīng)濟指標。,2、工藝部分：設(shè)計的主體 A、原輔材料和產(chǎn)品品種數(shù)量及特性； B、工藝流程和指標的選擇與說明； C、冶金過程平衡計算； D、設(shè)備的選擇和計算；

8、 E、車間組成及車間設(shè)備配置和特點； F、廠內(nèi)外運輸量及要求； G、主要輔助設(shè)施及有關(guān)設(shè)計圖紙。3、總圖運輸：企業(yè)的整體布置 A、企業(yè)整體布置方案的比較和確定； B、工廠總平面布置和豎向布置； C、廠內(nèi)外（運輸條件、運輸量和運輸方式、鐵路與公路的設(shè)計技術(shù)標準、車站及接軌站的決定和行車組織等）； D、廠內(nèi)道路的確定； E、企業(yè)整體布置的有關(guān)

9、圖紙。,4、土建部分 A、有關(guān)廠區(qū)土壤、地質(zhì)、水文、氣象、地震等資料； B、廠區(qū)主要建筑物設(shè)計方案的比較與確定； C、行政福利設(shè)施； D、有關(guān)圖紙（主要建筑物平、剖面圖），建筑一覽表及及建筑維修等。5、供電、自控及電訊 供電部分：供電等級、供電系統(tǒng)、主要電力設(shè)備 的選擇、照明；防雷設(shè)

10、施及線路接地確定。 自控部分：各種自動化儀表的選型和配置、電子 計算機控制系統(tǒng) 電訊部分：企業(yè)調(diào)度。,6、熱工和燃氣設(shè)施 熱工：鍋爐房、蒸汽管道 燃氣：壓縮空氣、煤氣等 7、機修設(shè)施：各種機修設(shè)備(機修、管修、電修、工具修理、計器及車輛修理）的

11、配置和選擇。 8、供排水、采暖通風：確定水源和全廠供排水量，全廠排水管網(wǎng)和供水、排水系統(tǒng)的設(shè)計及污泥處理等。 9、環(huán)保、安全衛(wèi)生及化驗和檢驗等。 10、工程投資概算：建筑工程費用概算，設(shè)備購置及安裝概算，主要工業(yè)爐費用概算，器具、工具及生產(chǎn)家具的購置概算，總概算及總概算書等。 以上內(nèi)容是針對較完整的工程設(shè)計，根據(jù)具體要求的不同可增減。,§3、有色冶金廠設(shè)

12、計的程序 a、建廠調(diào)查及項目建議書 b、可行性研究 * 設(shè)計前的準備工作： c、設(shè)計任務(wù)書 d、廠址選擇

13、 e、環(huán)境影響評估報告 f、收集資料 * 編制初步設(shè)計 * 繪制施工圖 * 參加現(xiàn)場施工和試車投產(chǎn)工作,,一、設(shè)計前的準備工作 1、項目建議書 1）概念 項目建議書是由項目投資方向其主管部門上報的文件，目前廣泛應(yīng)用于項目的國家立項

14、審批工作中。它要從宏觀上論述項目設(shè)立的必要性和可能性，把項目投資的設(shè)想變?yōu)楦怕缘耐顿Y建議。項目建議書的呈報可以供項目審批機關(guān)作出初步?jīng)Q策。它可以減少項目選擇的盲目性，為下一步可行性研究打下基礎(chǔ)。,2）編制目的 1、機會研究或規(guī)劃設(shè)想的效益前途是否可信，是否可以在此階段闡明的資料基礎(chǔ)上伸出投資建議的決策； 　　 2、建設(shè)項目是否需要和值得進行可行性研究的詳盡分析； 　　 3、項目研究中有哪些關(guān)鍵問題，是否

15、需要作專題研究； 　　 4、所有可能的項目方案是否均已審查甄選過； 　　 5、在已獲資料基礎(chǔ)上，是否可以決定項目有無足夠吸引力和可行度。,3）內(nèi)容和深度（1）項目名稱，內(nèi)容及開辦的必要性和依據(jù)；（2）市場預測。包括國內(nèi)外供需情況的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢預測、銷售預測和價格分析；（3）建設(shè)規(guī)模和產(chǎn)品方案設(shè)想；（4）建廠地點，承辦企業(yè)的基本情況；（5）資源供給的可能性和可靠性；（6）主要技術(shù)工藝設(shè)想；（7）外

16、部協(xié)助條件；（8）投資預測和資金籌措方案；（9）建設(shè)工期預計；（10）經(jīng)濟效益和社會效益的初步評價。,2、可行性研究 1）概念：Feasibility Study. 是一門運用多種科學研究成果來保證實現(xiàn)工程建設(shè)最佳經(jīng)濟效果的一門綜合性科學。是在制訂生產(chǎn)、基建、科研計劃的前期，通過全面的調(diào)查研究，分析論證某個建設(shè)或改造工程、某種科學研究、某項商務(wù)活動切實可行而提出的一種書面材料。 　　 2）內(nèi)容和深度

17、 a、項目建設(shè)的必要性和依據(jù)的進一步論證； b、市場的進一步預測； c、建設(shè)規(guī)模和產(chǎn)品方案的技術(shù)經(jīng)濟比較和分析； d、建廠地址的比較和選擇；,3.設(shè)計任務(wù)書 設(shè)計任務(wù)書 設(shè)計任務(wù)書是業(yè)主對工程項目設(shè)計提出的要求，是工程設(shè)計的主要依據(jù)，是一種具有法律效率的行政性文件。進行可行性研究的工程項目，可以用批準的可行性研究報告代替設(shè)計任務(wù)書。設(shè)計任務(wù)書的主要內(nèi)容

18、一般包括： ⑴ 項目名稱。產(chǎn)品方案、生產(chǎn)規(guī)模、服務(wù)年限； ⑵ 選定的廠址； ⑶ 主要原料的品質(zhì)和供應(yīng)，水電動力和交通條件； ⑷ 推薦的生產(chǎn)工藝、建設(shè)項目組成、主要設(shè)備和技術(shù)裝 備水平； ⑸ 對資源的綜合利用、環(huán)保及“三廢”治理的要求； ⑹ 建設(shè)進度安排； ⑺ 投資限額和要求達到的投資效果； ⑻ 其它要求（遠景規(guī)劃、設(shè)計中要考慮的其

19、它問題）。,一般應(yīng)附說明書，對上述內(nèi)容作簡要說明。對擬采用的新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備及存在的問題也應(yīng)予以提出，并規(guī)定需要開展試驗研究項目的具體安排和進度，提出解決問題的措施。 4、廠址選擇 廠址選擇（plant siting），即建廠地理位置的合理選定。根據(jù)國民經(jīng)濟建設(shè)計劃﹑技術(shù)經(jīng)濟政策﹐結(jié)合資源情況和工業(yè)布局的要求確定，是落實工業(yè)生產(chǎn)力分布﹑實現(xiàn)建廠計劃的重要環(huán)節(jié)。 適當與否，對企業(yè)的建設(shè)速

20、度、建廠投資、發(fā)展生產(chǎn)、經(jīng)濟效益、環(huán)境保護及工農(nóng)關(guān)系等會帶來重大影響。,5、環(huán)境影響評估報告 環(huán)境影響評價是項目評價體系的重要組成部分，內(nèi)容包括項目建設(shè)方案所需要的環(huán)境條件研究，影響項目建設(shè)環(huán)境因素的識別和分析，需要采取的保護對策和措施，以及相關(guān)的環(huán)境損失和環(huán)境效益經(jīng)濟分析。 6、收集資料,二、編制初步設(shè)計

21、 初步設(shè)計是設(shè)計承擔單位根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的內(nèi)容和要求，在掌握了充分而可靠的主要資料基礎(chǔ)上進行具體設(shè)計的工作步驟。其目的是保證工程項目投產(chǎn)后的經(jīng)濟效益。 兩部分：說明書；圖紙（標注物料流向和流量的工藝流程圖、反應(yīng)車間設(shè)備配置的平面圖和剖面圖）、設(shè)備和材料清單及全廠的組織結(jié)構(gòu)及勞動定員等。,說明書： 內(nèi)容： （1）緒論：設(shè)計的依據(jù)、規(guī)模和服務(wù)年限，原材料的來源、數(shù)

22、量、質(zhì)量、特性及供應(yīng)條件，產(chǎn)品品種及數(shù)量，廠址及特點，運輸、供水、供電，安全衛(wèi)生及“三廢”治理條件，采用的工藝流程及自動化控制水平，建廠循序及擴建意見，主要技術(shù)經(jīng)濟指標等。 （2）工藝流程和指標選擇與論證：從原材料和當前技術(shù)條件出發(fā)，通過數(shù)種方案的技術(shù)經(jīng)濟比較，證明所采用的工藝流程和指標的合理性與可靠性，詳細說明所采用的新技術(shù)、新設(shè)備、新材料的合理性、可靠性及預期效果；扼要說明全部工藝流程及車間組成，介紹工作制度及各項技

23、術(shù)操作條件，確定綜合利用、“三廢”治理和環(huán)境保護的措施等。,（3）冶金計算：進行物料的合理組成計算、配料技術(shù)、生產(chǎn)過程有價成分和物料的衡算及必要的熱平衡計算，確定原材料、燃料、熔（溶）劑級其它主要輔助材料的數(shù)量和規(guī)格等。 （ 4）主要設(shè)備設(shè)計和其它設(shè)備選型：定型設(shè)備型號、規(guī)格、數(shù)量的選擇確定及選擇原則和計算方法；非定型主體設(shè)備的結(jié)構(gòu)計算、電壓平衡和熱（能量）平衡計算，確定設(shè)備的主要尺寸，結(jié)構(gòu)、構(gòu)筑材料的規(guī)格、數(shù)量

24、及具體要求；主要設(shè)備選擇方案的說明；機械化、自動化裝備水平的說明等。 （5）設(shè)備配置：按地形和運輸條件考慮的各車間布置關(guān)系的特點及物料運輸方式運輸系統(tǒng)的說明，配置方案的技術(shù)經(jīng)濟比較及特點，關(guān)于新建、擴建和遠近結(jié)合問題的說明等。,（6）自動化、質(zhì)檢和其它輔助設(shè)施 （7）“三廢”處理 （8）定員定崗 （9）經(jīng)濟可行性分析 （10）建議與說明：設(shè)計中存在的主要問題和解決問題的

25、建議及其它需要特別說明的問題 （11）附表：有供項目項目總負責人匯總的主要設(shè)備明細表、 主要基建材料表等；供技術(shù)經(jīng)濟專業(yè)匯總的主要技術(shù)經(jīng)濟指標表，主要原材料、燃料、動力消耗表和勞動定員表等；供預算專業(yè)匯總的概算書等。 （12）附圖：工藝流程圖、設(shè)備連接圖、車間配置圖、非標準設(shè)備制造圖。,三、繪制施工圖（施工圖設(shè)計）,施工圖設(shè)計是根據(jù)初步設(shè)計及其審批意見，完成各類施工圖紙、施工說明和工程概算書，作為

26、施工的依據(jù)。施工圖設(shè)計階段的設(shè)計文件由設(shè)計單位直接負責，不再上報審批。 1、設(shè)備安裝圖 2、管路安裝圖 3、土建施工圖 具體：1）施工階段帶控制點的工藝流程圖。 2）非標設(shè)備制造及安裝圖。 3）施工階段設(shè)備布置圖及安裝圖。 4）施工階段管道布置圖及安裝圖。

27、 5）儀器設(shè)備一覽表。 6）材料匯總表。 7）其它非工藝工程設(shè)計項目施工圖紙。,施工圖設(shè)計工作程序,四、參加現(xiàn)場施工和試車投產(chǎn)工作 現(xiàn)場施工： 1、 對圖紙會審、解釋 2、及時糾錯，提出變更意見

28、 3、參加試車，處理試車過程中的問題 4、堅持設(shè)計原則 試車投產(chǎn)后，達到如下要求可算成設(shè)計任務(wù)。 1、流程暢通 2、設(shè)備運轉(zhuǎn)正常 3、產(chǎn)品合格 4、各項指標都達到設(shè)計任務(wù)書的要求,

29、§4、有色冶金廠設(shè)計的動向與展望 面臨問題： 1、資源日益貧乏，礦石品位越來越低； 2、能源危機越來越嚴重； 3、環(huán)境保護標準越來越高。 因此，要求設(shè)計者： 1、采用強化冶金過程的工藝技術(shù)； 2、采用高效低能耗的大型冶金設(shè)備； 3、綜合利用礦產(chǎn)資源； 4、三廢處理； 5、冶金過程自動化。,第二章 工藝流程的選擇和設(shè)計 任務(wù)

30、：確定工藝流程方案； 確定流程中各工序的具體內(nèi)容、順序和組合方式； 繪制工藝設(shè)備流程圖； §1、有色冶金廠的生產(chǎn)規(guī)模 生產(chǎn)規(guī)模的確定： 1、根據(jù)產(chǎn)品和市場需求； 2、根據(jù)環(huán)境保護的要求； 3、根據(jù)當時當?shù)貙嶋H情況，綜合權(quán)衡（效益原則）。,§2、工藝流程選擇的基本原則和影響因素 工藝流程：礦物原料→

31、若干工序→最終產(chǎn)品的過程 工藝流程的選擇實質(zhì)上是生產(chǎn)方法及生產(chǎn)工藝路線的選擇。 一、選擇工藝流程的基本原則 1、對原料有較強的適應(yīng)性； 2、有利于綜合回收和環(huán)境保護； 3、技術(shù)成熟，先進可靠； 4、總投資少，建設(shè)期限短，投產(chǎn)后效益大。,二、工藝流程選擇應(yīng)考慮的基本因素 （一）礦物原

32、料的物理性質(zhì)，化學組成和礦相特點1、不同冶煉方法對物料的物理性能要求不同。 物理性能—指原料的粒度和水分,2、化學組成：不同，工藝流程差別大。 指原料中主金屬含量和雜質(zhì)含量。 例如：鋁土礦，Al含量和Si含量。3、物料的礦相特性： 礦相—主金屬的存在形態(tài)。 例如：鋁土礦 三水鋁石型

33、 一水軟鋁石 一水硬鋁石鎢礦：黑鎢礦（Mn,Fe)(WO4)2,白鎢礦CaWO4,（二）綜合利用有色金屬原料，提高經(jīng)濟效益 （三）主要金屬的總回收率是評價工藝流程好壞的標志 錫精礦 → 反射爐處理 → 含Sn 5%的初渣 → 鼓風爐處理 →含Sn

34、 2%的二次渣 → 煙化爐處理→ 含Sn0.2%的棄渣 增設(shè)煙化爐，需投資120萬元，但可使煉錫總回收率提高1%，每年可多產(chǎn)錫180噸，價值400萬元。 （四）生產(chǎn)所需要的燃料、水、電也常影響工藝流程的選擇 1989年我國鋅產(chǎn)量，43.8萬噸/年. 沈冶 2萬噸/年 (濕法)

35、 株冶 10萬噸/年 (濕法) 韶冶 7.5萬噸/年 (密閉鼓風爐) 葫蘆島 14萬噸/年 (豎爐) 當時生產(chǎn)1噸鋅耗煤2~3噸 100元/噸 濕法煉鋅生產(chǎn)一噸鋅耗電4000度 0.2元/度電,(五)生產(chǎn)規(guī)模和產(chǎn)品品種

36、 如我國銅生產(chǎn)能力在2萬噸/年以下者,多采用鼓風爐熔煉. 生產(chǎn)高比容鉭粉,用鈉還原K2TaF7,生產(chǎn)冶金級鉭粉，用熔鹽電解法。(六)基建投資費用和經(jīng)營管理費用冶金企業(yè)的經(jīng)濟服務(wù)年限一般為20年左右. 例:反射爐煉銅和電爐煉銅經(jīng)濟比較,§3 工藝流程方案選擇的技術(shù)經(jīng)濟比較（了解）一、工藝流程方案比較的內(nèi)容和方法 設(shè)計方案:總體方案、局部方案。（p15) 比

37、較內(nèi)容：技術(shù)和經(jīng)濟兩個方面工藝流程的技術(shù)指標表現(xiàn)在： 1）工業(yè)生產(chǎn)的可靠性; 2）合理地處理原料; 3）能保證產(chǎn)品的質(zhì)量; 4）有高的金屬回收率; 5）綜合利用和三廢處理的程度.,工藝流程的經(jīng)濟指標主要表現(xiàn)在： 1）有較高的勞動生產(chǎn)率和生產(chǎn)能力; 2）對原料、燃料、水、電、動力的消耗低; 3）產(chǎn)品成本低; 4）基建投資少，投資回收期短.比較方法

38、： 1）堅持多方案比較。對每一列出的方案都要有具體的分析說明。既不遺漏最優(yōu)方案，又不濫列陪襯方案。 2）對提出的每一方案進行技術(shù)經(jīng)濟計算。 3）根據(jù)計算結(jié)果，逐步篩選出最佳方案。,實例1:銅精礦熔煉工藝流程的選擇,§4 工藝流程方案選擇實例,,二、低品位鎢礦提取鎢工藝的選擇(濕法) 蘇打高壓浸出法、氫氧化鈉常壓攪拌浸出法、酸浸—堿分解法、熱球磨法,§5 工藝流程設(shè)計的步驟和方法

39、 1、確定生產(chǎn)線數(shù)目。 2、確定主要生產(chǎn)過程。 3、考慮物料和能量的充分利用。 提高有價成份的總收率； 余熱利用； 盡量采用物料自流； 進行“三廢”冶理設(shè)計； 4、精心設(shè)計各單元過程。

40、 5、工藝流程的完善與簡化。,§6 繪制工藝流程圖 分類： 一、工藝流程簡圖 二、工藝設(shè)備連接圖 三、工藝施工流程圖,工藝流程簡圖 以方格、文字、直線和箭頭表示從原料到產(chǎn)品的生產(chǎn)過程圖。規(guī)則：1、原料、輔料、中間產(chǎn)物、廢物其名下加粗實線；產(chǎn)品名下加粗細雙實線。2

41、、名加實線外框，工序名要標出工序特點。3、工序間、工序與物料間用細實線聯(lián)系并加箭頭表示物料走向。4、備用工序外框線和連線用虛線表示。,,工藝設(shè)備連接圖繪制要點： 1、按工藝過程先后和設(shè)備的大致比例及空間大致位置從左至右畫出工序中的所有設(shè)備輪廓或示意圖（細實線）。 2、用粗實線和箭頭表示出物料的流向。 3、用中粗實線表示出水、汽、氣、真空等的分布。對交叉線采用“豎斷橫不斷”的畫法。 4、在

42、設(shè)備示意圖上標出設(shè)備序號，列出設(shè)備一覽表。 5、填標題欄。,施工流程圖p28 比工藝設(shè)備連接圖內(nèi)容更全面，是設(shè)備平、立面布置和管道施工圖的設(shè)計依據(jù)。圖中內(nèi)容： 1、包括工藝設(shè)備連接圖的所有內(nèi)容，生產(chǎn)設(shè)備和全部管路均要繪出，不得省略。 2、采用管路符號繪出管路，并在管路上繪出閥門。 3、采用代號標出各種工藝控制點（溫度、流量、壓力、重量、成份分析等） 4、在圖的空

43、白處，標出圖例說明，對圖中符號表示的意義進行說明。,第三章 冶金過程衡算§1、冶金過程衡算的目的和內(nèi)容,冶金過程衡算定義: 根據(jù)冶金工藝過程中的各個工序的物理和化學變化的基本原理，用數(shù)學分析的方法定量研究工藝過程中的物質(zhì)的量的變化。,一、目的 1、確定生產(chǎn)過程中各個工序的物料處理量，中間產(chǎn)物，產(chǎn)品量及三廢排放量； 2、確定原輔材料、燃料、水、電等的消耗量；

44、 3、為生產(chǎn)過程設(shè)備的選型、設(shè)計、臺數(shù)及輔助工程的確定提供論據(jù)； 4、為能量的提供和利用提供依據(jù)； 5、為運輸設(shè)備的選擇提供計算依據(jù)。 二、冶金過程衡算內(nèi)容 1、物料的合理成分計算 確定物料中各種化學形態(tài)物質(zhì)的百分數(shù)。 如銅精礦的合理組成：根據(jù)含Cu、S、Pb、Zn含量 黃銅礦CuFeS2

45、 輝銅礦Cu2S 孔雀石Cu2(OH)2CO3 PbS,ZnS,FeS2等,2、配料計算 以特定的工藝出發(fā)，根據(jù)過程發(fā)生的化學反應(yīng)及生產(chǎn)實際要求，計算處理一定量的原料所需要的其它試劑的量。 3、冶金過程有價成分平衡計算4、冶金過程物料平衡計算5、冶金過程能量平衡計算 6、為運輸設(shè)備提供計

46、算依據(jù),§2、冶金過程有價成分計算和物料平衡計算有價成分：是指原料中的主要金屬。物料：指生產(chǎn)過程中所使用和產(chǎn)出的每一種物質(zhì)。如：精 礦、熔劑、燃料、水、空氣、中間產(chǎn)品。有價成分衡算：計算主要金屬在整個生產(chǎn)過程中的分配和流動情況。物料衡算：計算全部物料在整個生產(chǎn)過程中的分配和流動?？蛇_到如下目的：1）知道主要金屬在各個工序損失的大小和整個過程的金屬 回收率，從而可針對具體情況改進薄弱環(huán)節(jié)

47、，尋求提高回 收率的因素。 2）反映出各工序物料處理量的大小，是進行設(shè)備選型和計 算的依據(jù)。,一、有價成分衡算和物料衡算的基本原則理論基礎(chǔ)—質(zhì)量守衡總原則—收支平衡ΣG入=ΣG產(chǎn)+ΣG損ΣG入—所有進料質(zhì)量之和ΣG產(chǎn)—所有產(chǎn)物質(zhì)量之和ΣG損—損失物料量二、有價成分衡算和物料衡算的基本步驟 （一）、收集數(shù)據(jù) 1）畫出詳細的工藝流程圖

48、 所有原始數(shù)據(jù)標在圖的相應(yīng)部位，未知量也同時指 出。 2）確定工藝過程的技術(shù)條件如：回收率、溫度、壓力、分解率、脫硫率、爐渣成分、過剩系數(shù)、液固比等。,3）各工序有價成分的損失率可返回損失率—本工序損失了，但可在其它工序進行回 收。不可返回損失率—本工序損失了，再也不能回收。

49、 如：機械損失、飛揚損失、隨廢水、 廢渣、廢氣帶走的損失。,4）原料、各種中間產(chǎn)品、產(chǎn)品的化學成分、物相特征。 5）設(shè)計工廠的物料處理量或產(chǎn)品產(chǎn)量。（二）確定計算方法（三）選擇計算基準 質(zhì)量基準—如：100Kg金屬量，或原料量。 時間基準—以一天的金屬量或物料量。 計算精確度為1%（四）進行有價成分和物料衡算

50、（五）列出平衡表。（六）根據(jù)平衡表，對流程進行分析。,三、有價成分衡算和物料衡算流程簡圖和衡算式 以反應(yīng)器為計算體系：AB+RC-BP=RP 以分離器為計算體系：RP+BP-RC=P+V+W 以整個系統(tǒng)為計算體系：AB=P+W+V,,四、有價成分衡算和物料衡算技術(shù)指標的確定 有價成分的回收率 Qn--n序的處理量（按物料中的有價成分數(shù)量計算） Pn--n工序的產(chǎn)量

51、 Xn--n工序的不可回收損失量 Rn--n工序的可返回損失量 xn--n工序的不可返回損失率,xn=Xn/Qnx100% rn--n工序的可返回損失率,rn=Rn/Qnx100% 1、工序的直接回收率ηn(%) ηn =Pn/Qn×100% 或ηn =1-xn-rn2、 n工序的總回收率η,n(%) η,n=(Pn+P返)/Qn×100% 或ηn = 1-

52、xn3、生產(chǎn)過程直接回收率η(%) η=P最終產(chǎn)品/Q原料×100% 當工藝過程沒有返料時, η=η1xη2x …ηn 4、生產(chǎn)過程總回收率η’ η’=(P產(chǎn)+P副)/Q原料×100% 沒有副產(chǎn)品時，η’=η

53、有副產(chǎn)品時，η’>η,§5 冶金過程能量平衡計算一、冶金過程能量平衡計算的目的和要求 1、用以確定外加能量，或需導走的能量，從而確定 燃料和電能的消耗量，及進行加熱器或散熱器的設(shè)計; 2、余熱利用和研究節(jié)能的可能途徑二、冶金過程能量平衡計算的原則 理論基礎(chǔ)：能量守衡定理 原則：熱收入=

54、熱支出 先進行物料平衡計算,再進行能量平衡計算三、能量平衡計算的步驟 1、確定計算體系 2、確定過程進行的各種工藝條件 如：溫度、壓力、升溫保溫制度、加熱方式 3、準確的過程物料衡算數(shù)據(jù),4、確定過程中各物料之間發(fā)生的化學反應(yīng)5、確定過程所使用的主體設(shè)備形狀、尺寸、材料和爐方式6、選定能量衡算的基準溫度7、計算熱收入和熱支出，列出能量守衡方

55、程式。 使：∑Q收入=∑Q支出8、列出能量平衡表，進行分析。 四、能量平衡計算的內(nèi)容和能量平衡方程式的建立(一)、計算內(nèi)容1、熱收入，Q收入1）過程參加反應(yīng)物料的放熱反應(yīng)熱效應(yīng)Q反應(yīng)（放） Q反應(yīng)=∑I=1nGi△HTx103/Mi(kJ) Gi—參加反應(yīng)物料的質(zhì)量Kg △HT—參加反應(yīng)物料的摩爾反應(yīng)熱效應(yīng)(kJ

56、/mol) △HT=△H298+∫298T△CPdT Mi—參加反應(yīng)物料i的摩爾質(zhì)量(g/mol),2)外加熱，Q外 燃料燃燒：Q外=GJ（kJ） G—燃料的質(zhì)量（kg） J---燃料的燃燒熱（kJ/kg）

57、 電爐供熱：Q外=3600P0τ（KJ） P0—爐子正常工作的實際功率(KW） τ—爐子作業(yè)時間（小時） 3600—換算系數(shù)：1KW=3600kJ/h3)進入反應(yīng)設(shè)備的各種物料的物理顯熱

58、 Q顯熱=∑i=1nGiCit進爐溫度 (kJ) Gi—物料的質(zhì)量（Kg） Ci—物料的比熱(kJ/Kg℃),2、能量支出,Q支出1)、過程參加反應(yīng)物料的吸熱反應(yīng)熱Q反應(yīng)（吸）2)、各種反應(yīng)生成物（包括產(chǎn)品、爐渣、煙塵、煙氣、 水分蒸發(fā)等）帶走的熱量：Q產(chǎn)物 Q產(chǎn)物=

59、∑i=1nGiCit反應(yīng)（kJ）3)、爐料由進料溫度加熱到反應(yīng)溫度所需熱量Q物料 Q物料=∑i=1nGiCi(t反應(yīng)- t進爐)（kJ）4)、消耗在反應(yīng)設(shè)備上的熱量Q設(shè)備（對周期作業(yè)的設(shè)備） Q設(shè)備=GC(t反應(yīng)- t室)5)、設(shè)備向周圍散失的熱量Q散 （由于輻射、傳導、對流）,(二)、建立能量守衡方程式