中南大学冶金学院工厂设计课件第3章.ppt

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1、第三章冶金过程衡算§1、冶金过程衡算的目的和内容4-1-1白钨精矿水HCl球磨酸分解过滤湿钨酸酸母液烘干过筛处理后排放工业钨酸冶金过程衡算定义:根据冶金工艺过程中的各个工序的物理和化学变化的基本原理,用数学分析的方法定量研究工艺过程中的物质的量的变化.一、目的：1、确定生产过程中各个工序的物料处理量，中间产物，产品量及三废排放量；2、确定原辅材料、燃料、水、电等的消耗量；3、为生产过程设备的选型、设计、台数及辅助工程的确定提供论据；4、为能量的提供和利用提供依据。4-1-25、为运输设备的选择提供计算依据二、冶金过程衡算内容1、物料的合理成分计算确

2、定物料中各种化学形态物质的百分数。如铜精矿的合理组成：根据含Cu,S,Pb,Zn含量黄铜矿CuFeS2辉铜矿Cu2S孔雀石Cu2(OH)2CO3PbS,ZnS,FeS2等2、配料计算以特定的工艺出发，根据过程发生的化学反应及生产实际要求，计算处理一定量的原料所需要的其它试剂的量3、冶金过程有价成分平衡计算4、冶金过程物料平衡计算5、冶金过程能量平衡计算。4-1-3§2、冶金过程有价成分计算和物料平衡计算几个基本概念有价成分：是指原料中的主要金属。物料：指生产过程中所使用和产出的每一种物质。如：精矿、熔剂、燃料、水、空气、中间产品、废水、废气、废渣、

3、最终产品、副产品等。有价成分衡算：计算主要金属在整个生产过程中的分配和流动情况。物料衡算：计算全部物料在整个生产过程中的分配和流动。4-2-1一、有价成分衡算和物料衡算的基本原则理论基础—质量守衡总原则—收支平衡ΣG入=ΣG产+ΣG损ΣG入—所有进料质量之和ΣG产—所有产物质量之和ΣG损—损失物料量二、有价成分衡算和物料衡算的基本步骤（一）、收集数据1）画出详细的工艺流程图2）确定工艺过程的技术条件如：温度、压力、分解率、脱硫率、炉渣成分、过剩系数、液固比等。4-2-23）各工序有价成分的损失率可返回损失率—本工序损失了，但可在其它工序进行回收。不

4、可返回损失率—本工序损失了，再也不能回收。如：机械损失、飞扬损失、随废水、废渣、废气带走的损失。4-2-34）原料、各种中间产品、产品的化学成分、物相特征。5）设计工厂的原料处理量或产品产量。（二）确定计算方法（三）选择计算基准质量基准—如：100Kg金属量，或原料量。时间基准—以一天的金属量或物料量。计算精确度为1%（四）进行有价成分和物料衡算（五）列出平衡表。（六）根据平衡表，对流程进行分析。4-2-4三、有价成分衡算和物料衡算流程简图和衡算式以反应器为计算体系：AB+RC-BP=RP以分离器为计算体系：RP+BP=P+V+W+RC以整个系统为

5、计算体系：AB=P+W+V进料AB旁路BP反应器分离器产品P排放V副产品残渣W循环RCRP四、有价成分衡算和物料衡算技术指标的确定有价成分的回收率Qn--n序的处理量（按物料中的有价成分数量计算）Pn--n工序的产量Xn--n工序的不可回收损失量Rn--n工序的可返回损失量xn--n工序的不可返回损失率,xn=Xn/Qn×100%rn--n工序的可返回损失率,rn=Rn/Qn×100%4-2-51、工序的直接回收率ηn(%)ηn=Pn/Qn×100%或ηn=1-xn-rn2、n工序的总回收率ηn’(%)ηn’=(Pn+P返)/Qn×100%或ηn=

6、1-xn3、生产过程直接回收率η(%)η=P最终产品/Q原料×100%当工艺过程没有返料时,η=η1×η2×…ηn4、生产过程总回收率η’η’=(P产+P副)/Q原料×100%没有副产品时，η’=η有副产品时，η’>η4-2-6课堂作业：求过程直接回收率和总回收率（无副产品）五、有价成分衡算和物料衡算的方法1、工艺过程有没有返料2、所给原始数据是产品产量还是原料处理量(一)、工艺过程有没有返料Qnn工序XnPn1、已知Pn，从下向上算ηn=1-xnQn=Pn/ηnXn=QnxnPn-1=QnQnn工序XnPnPn-1(n-1)工序4-2-7Qnn工

7、序xnPnQn+1(n+1)工序2、已知Qn，从上向下算ηn=1-xnPn=QnηnXn=QnxnQn+1=PnQ1Ix1IIx2IIIx3r4x4r3IVP0(二）有返料，但返料都是由流程的后面往前返1、已知产品P0，由下向上算工序Ⅳ：η4=1-x4-r4Q4=P0/η4=P0/(1-x4-r4)R4=Q4r4,X4=Q4x44-2-8工序Ⅲ:η3=100%-x3-r3P3=Q4Q3=P3/η3=Q4/(1-x3-r3)R3=Q3r3,X3=Q3x3工序Ⅱ:η2=1-x2P2=Q3-R4Q2=P2/η2=(Q3-R4)/η2X2=Q2x2R2=0

8、工序Ⅰ:η1=1-x1,P1=Q2-R3Q1=P1/η1=(Q2-R3)/(1-x1)R1=0,X1=Q1x14-2-92