重金属冶炼厂原料准备车间设计  (design of  feed preparation plant of heavy non—ferrous metal largical works)    

对重金属冶炼所需的各类物料按冶炼工艺要求进行准备的重金属冶炼厂车间设计。重金属种类较多，其特性和冶炼方法不同，对所需物料的准备要求差异也较大。其工艺一般包括原料贮存、配料、干燥、熔剂破碎、造球、制团、焙烧和烧结等工序。

贮存  为保证冶炼厂持续生产，通常在厂内贮存一定数量的原料。精矿和返回的烟尘等粉状原料均需贮存在室内原料库。贮存时间须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等综合考虑，一般为15～20d。原料库内的贮矿仓有地下、地上两种形式，根据工程地质等条件确定。并须考虑防水问题。在寒冷地区，可选用解冻车运矿，原料库应设解冻、防冻措施。

原料库的卸矿和装矿设备通常采用5～15t抓斗起重机，一般选用2台。原料库内通常需设数个受料斗，受料斗下部一般设有慢速胶带给矿机给矿。

配料将各种原料以按规定比例均匀配合。配料方式有仓式配料和堆式配料等。

(1)仓式配料。单个配料仓的最大容量可达200t，其形式有方形和圆形两种，用钢筋混凝土或钢板制成，内壁衬以塑料或不锈钢板，锥角一般大于或等于60。，矿仓下部配有给料和计量装置。常用的有胶带给料机、振动给料机、圆盘给料机和电子皮带秤、矿斗秤等。设计一般采用圆筒体方锥底双层减压料仓，仓下设胶带给料机，由电子皮带秤控制料量，精度可达1／200。

(2)堆式配料。将各种粉状原料，通过移动式卸料机按比例均匀地分层堆成梯形料堆，由取料设备从料堆一端的横截面取出混合料。料堆一般为2～4个，每堆料量从数千吨至上万吨。堆式配料一次配料量大，设施简单，适于规模大的工厂。

干燥  由矿山提供的精矿，其含水量一般为13％～15％，不能满足冶炼要求，通常需预先进行干燥处理。干燥方法主要根据冶炼对原料水分要求确定，常用的有圆筒干燥和气流干燥，也有少数厂采用流态化干燥和喷雾干燥。

(1)圆筒干燥。即在圆筒干燥窑内干燥。干燥窑外壳为钢制圆筒，筒内装有捣料板和挂链。筒体直径为1～3m，长5～33m，倾斜度为3％～5％，转速为2～6r／min。干燥形式分为顺流式和逆流式两种。硫化精矿通常采用顺流式。干燥热源为燃料燃烧的烟气，也可利用其它冶金炉的烟气余热。入窑烟气温度为800～900℃，出窑烟气温度为60～150℃，精矿经干燥后的含水量小于10％，干燥窑容积(m3)以精矿脱水量(kg／h)除以干燥强度(kg／(m3·h))算出，干燥强度一般取40～50kg／(m3·h)。

(2)气流干燥。利用热气流使物料在沿管道流动过程中进行干燥的方法。气流干燥工艺设备由干燥短窑、鼠笼打碎机和气流干燥管组成。当被干燥物料含水量低于10％时，可采用鼠笼型打碎机和气流干燥管二段干燥。气流干燥利用负压输送，进口的热风温度为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)流态化干燥。用热气流使物料呈流态化床状态进行干燥，适于精矿深度干燥。此法已被加拿大国际镍公司用于干燥INC0闪速炉熔炼的铜精矿，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)。