摘要電石渣通常是指電石與水發(fā)生反應(yīng)生成的工業(yè)廢渣，其主要成分是Ca(OH)2，除此之外還有一些其他的雜質(zhì)，比如說硅、鐵、鋁等氧化物以及未完全反應(yīng)的碳顆粒等。若廢棄的電石渣直接進行堆放或填埋，不僅會占用大量的土地造成土壤環(huán)境的惡化，而且還對我們的生態(tài)環(huán)境是有害的。因此，目前電石渣的綜合利用成為一個亟待解決的問題。本工程旨在采取浮選法去除掉電石渣中的雜質(zhì)，主要去除的雜質(zhì)有碳雜質(zhì)以及硅雜質(zhì)，浮選主要是利用電石渣礦物表面物理或化學(xué)性質(zhì)的不同，將其中的碳雜質(zhì)以及硅雜質(zhì)分離出來，從而提高電石渣的純度，為后續(xù)電石渣的綜合利用創(chuàng)造一些條件。關(guān)鍵詞：電石渣；工業(yè)廢渣；浮選法；浮選藥劑；碳雜質(zhì)；硅雜質(zhì)AbstractCalciumcarbideslagusuallyreferstoindustrialwastegeneratedbythereactionbetweencalciumcarbideandwater.ItsmaincomponentisCa(OH)2,andtherearealsosomeotherimpurities,suchasoxidesofsiliconironaluminumandincompletelyreactedcarbonparticles.Ifthediscardedcarbideslagisdirectlypileduporburied,itwillnotonlyoccupyalargeamountoflandandcausedeteriorationofthesoilenvironment,butalsobeharmfultoourecologicalenvironment.Therefore,thecomprehensiveutilizationofcarbideslaghasbecomeanurgentproblemtobesolved.Thepurposeofthisprojectistouseflotationmethodtoremoveimpuritiesfromcarbideslag,mainlyincludingcarbonimpuritiesandsiliconimpurities.Flotationmainlyutilizesthedifferentphysicalorchemicalpropertiesofcarbideslagmineralsurfacetoseparatethecarbonimpuritiesandsiliconimpurities,therebyimprovingthepurityofcarbideslagandcreatingsomeconditionsforthecomprehensiveutilizationofcarbideslaginthefuture.Keywords:Calciumcarbideslag；Industrialwasteresidue；Flotationmethod；Flotationreagents;Carbonimpurities;Siliconimpurities.目錄TOC\o"1-3"\h\u9507第一章緒論 473111.1設(shè)計背景及電石渣的產(chǎn)生 4193491.2電石渣的性質(zhì) 5205681.3電石渣中雜質(zhì)對綜合利用及環(huán)境的影響 5223961.3.1電石渣中雜質(zhì)對綜合利用的影響 5248231.3.2電石渣中雜質(zhì)對環(huán)境的影響 62627第二章主廠房主要設(shè)備的選擇與計算 855892.1確定工作制度以及處理量 847842.2.1磨機的選擇 8234502.2.2一段磨機的選擇與計算 10102052.2.3再磨磨機的選擇與計算 13240022.2.4分級設(shè)備的選擇 14319892.2.5水力旋流器的選擇 15271112.3浮選車間 17235192.3.1浮選設(shè)備的選擇與計算 17210542.3.2混合浮選設(shè)備的選擇與計算 18261732.3.3浮選攪拌槽的選擇與計算 20289542.4脫水車間 20141862.4.1濃縮車間 20157322.4.2過濾車間 22141702.5廠房設(shè)備一覽表 238392第三章工程概況 23116593.1工藝總流程 232023.2電石渣中碳雜質(zhì)以及硅雜質(zhì)的脫除 25236543.2.1廢渣的預(yù)處理 25173363.2.2漿液的調(diào)制 27288643.2.3浮選藥劑的添加以及浮選分離過程 3031633.2.4最終產(chǎn)品的處理 3211874第四章經(jīng)濟概算 3248534.1主要設(shè)備表 32188724.2輔助設(shè)備 32273044.3工作人員工資 338221致謝 35第一章緒論1.1設(shè)計背景及電石渣的產(chǎn)生我國資源“少油、缺氣、煤炭相對豐富”的現(xiàn)狀，決定了電石在今后的國民經(jīng)濟發(fā)展中具有不可替代的重要作用。首先介紹一下電石渣的產(chǎn)生：電石（CaC2）是一種呈灰黑色或棕黃色的固體，是由生石灰（CaO）和焦炭（C）在高溫電弧爐（約為2000℃）中反應(yīng)生成的，化學(xué)反應(yīng)方程式如下：CaO+3C→CaC2+CO↑反應(yīng)生成的電石會與水發(fā)生反應(yīng)，迅速生成乙炔氣和氫氧化鈣。其中乙炔氣是重要的工業(yè)氣體，在多個領(lǐng)域都發(fā)揮著重要的作用，例如，在金屬加工方面乙炔氣可用作高溫切割和焊接；在化工合成方面乙炔氣是合成多種化工產(chǎn)品的關(guān)鍵原料，例如聚氯乙烯、醋酸；除此之外乙炔氣也可用作合成一些新興材料，例如碳材料。電石與水發(fā)生反應(yīng)的方程式如下：CaC2+2H2O→C2H2↑+Ca(OH)2電石渣漿液經(jīng)過蒸發(fā)和烘干后得到電石渣。我所選用的工藝是浮選法除去電石渣中的硅和鐵，提高電石渣的純度，為后續(xù)綜合利用創(chuàng)造條件。1.2電石渣的性質(zhì)電石渣的物理性質(zhì)：電石渣通常是呈灰白色或灰黑色，可能帶有輕微刺激性；粒度分布的主體區(qū)間為1-200μm，其中細顆粒（粒徑<10μm）占比10-30%，中顆粒（粒徑處于10μm-100μm），占比60-80%，粗顆粒（粒徑>100μm）占比5-15%；孔隙率為40%-60%電石渣的化學(xué)性質(zhì):電石渣的主要化學(xué)組成如下ADDINNE.Ref.{C1182E8B-2DAA-4735-ADA1-9D1433247279}[1]：80-90%CaO，1-20%SiO2，0.20-1.50%Fe2O3，1-3%Al2O3，0.10-1.50%MgO，1-2%C通過查閱文獻得知硅元素質(zhì)量分數(shù)3．14%，賦存形態(tài)為二氧化硅和鋁硅酸鹽碳元素的質(zhì)量分數(shù)為1%-2%，計碳元素的含量為1.5%1.3電石渣中雜質(zhì)對綜合利用及環(huán)境的影響1.3.1電石渣中雜質(zhì)對綜合利用的影響電石渣中含有微量的雜質(zhì)，因此在資源化利用或生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品時，會導(dǎo)致生產(chǎn)的產(chǎn)品附加值變低，從而使電石渣的利用率變低。當電石渣中夾雜著部分硅鐵等難以磨碎和燃燒的雜質(zhì)時，不僅會增加煤的燃燒量，還會限制其資源化的綜合利用；又如電石渣中的Al、Mg通常以硅酸鹽形式存在，雖然其含量比較低，但仍會對電石渣制備高附加值的產(chǎn)品產(chǎn)生不可忽略的影響，當使用電石渣制備高純氧化鈣、納米碳酸鈣時，這些雜質(zhì)的存在會阻礙產(chǎn)品晶核的形成，并且還會阻礙晶體的增長速度；電石渣中還含有一些還原性雜質(zhì)，例如S2-，這些還原性雜質(zhì)在脫硫過程中，可能會阻礙脫硫石膏的結(jié)晶與氧化，使氧化反應(yīng)的啟動時間延長，氧化速率降低，影響產(chǎn)生的石膏的品質(zhì)，帶來二次污染；若電石渣中夾雜乙炔氣等氣體，會對運輸以及生產(chǎn)帶來安全隱患。綜上，雜質(zhì)的存在對電石渣資源化應(yīng)用影響重大。因此，需要采用合適的方法，脫除電石渣中的雜質(zhì)，為電石渣后續(xù)的綜合利用提供條件。1.3.2電石渣中雜質(zhì)對環(huán)境的影響電石渣中的雜質(zhì)，例如硅、鐵、鋁等氧化物以及未反應(yīng)的一些碳顆粒以及其中一些潛在的重金屬元素，若未經(jīng)妥善處理，可能會對土壤、水體以及大氣環(huán)境造成多種危害。對土壤的危害：雜質(zhì)類型對環(huán)境的影響作用機制強堿性（Ca（OH)2)導(dǎo)致土壤pH急劇升高；破壞土壤微生物群落；植物根系受損，營養(yǎng)失衡Ca（OH)2溶解后釋放氫氧根離子，導(dǎo)致土壤板結(jié)，F(xiàn)e、P等營養(yǎng)元素固定化，作物無法吸收可溶性鹽類土壤鹽漬化，抑制植物的生長鈉離子、鉀離子等鹽分隨渣滲濾液遷移，增加土壤電導(dǎo)率重金屬（As、Cd）土壤累積毒素，污染農(nóng)產(chǎn)品若原料電石含重金屬，其在堿性環(huán)境中可能形成氫氧化物沉淀，但遇酸雨會重新溶解釋放對水體的危害：污染途徑對環(huán)境的影響作用機制高pH滲濾液使水體pH升高，魚類及水生生物大量死亡，破壞水生生態(tài)系統(tǒng)Ca（OH）2溶解導(dǎo)致水體堿化，影響生物酶活性和滲透壓平衡懸浮物（SS）使水體渾濁度增加，阻塞魚類呼吸細顆粒長期懸浮，阻礙光合作用，降低溶解氧的濃度重金屬遷移造成地下水污染堿性條件下重金屬雖部分沉淀，但酸性廢水或雨水可能會引發(fā)二次釋放對大氣環(huán)境的危害：雜質(zhì)行為對環(huán)境的影響作用機制粉塵PM10或PM2.5污染；引發(fā)呼吸道疾病干燥電石渣揚塵含Ca（OH）2微顆粒，吸入后刺激肺部碳顆粒的自燃造成局部火災(zāi)風(fēng)險，釋放CO2和粉塵未反應(yīng)的碳在堆積中可能氧化發(fā)熱，引發(fā)自燃（尤其是在夏季高溫的環(huán)境）綜上所述，為減少電石渣中的雜質(zhì)對環(huán)境的影響，我們就需要采取合適的手段去除電石渣中的雜質(zhì)。1.4電石渣除雜工藝現(xiàn)狀根據(jù)國內(nèi)外對電石渣除雜的研究現(xiàn)狀，電石渣除雜工藝可以分為兩大類：化學(xué)分離工藝和物理分離工藝ADDINNE.Ref.{F49197FC-A0CB-4AA7-8B9C-E3B04F4C3402}[2]?；瘜W(xué)分離工藝：化學(xué)法提高電石渣的純度的原理主要是因為電石渣中硅等氧化物在堿性條件下較難溶于水。電石渣的主要成分是Ca（OH)2，使用化學(xué)試劑氯化銨與電石渣進行反應(yīng)，電石渣中的鈣成分會與氯化銨發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成氯化鈣，然后通過過濾將其中不溶性的雜質(zhì)，例如說SiO2等除去，再向電石渣溶液中加入碳酸鈣作為沉淀劑，將其中的鈣質(zhì)成分轉(zhuǎn)化成不溶性的鈣鹽，脫除水分就可以得到較為純凈的鈣質(zhì)物質(zhì)。經(jīng)過化學(xué)分離工藝得到的鈣質(zhì)物質(zhì)的純度較高，但是由于其在除雜過程中需加入過多的化學(xué)藥劑，從而使得除雜工藝流程長，所需時間長，成本高且可能會產(chǎn)生NaCl等，從而導(dǎo)致二次污染等缺點限制其較大規(guī)模的生產(chǎn)。物理分離工藝：物理分離主要是通過過濾、沉降等手段，使電石渣中的雜質(zhì)得到富集從而達到提純的目的。目前常用的技術(shù)有：水選、篩分、磁選、風(fēng)選；水選：水選技術(shù)的原理是利用電石渣中不同物質(zhì)成分密度也不相同的特點，從而實現(xiàn)雜質(zhì)的沉降分級。水選分離器是最常用的水選分離設(shè)備。該分離工藝具有占地面積小、處理量大等優(yōu)點，缺點是因為該分離工藝需要以水作為介質(zhì)，因此分離之后的產(chǎn)物需要進行脫水干燥，因此成本比較高，不適宜大規(guī)模的生產(chǎn)使用。篩分：是利用電石渣中不同顆粒之間流動性以及粒度大小的差異，通過震動、往復(fù)等動作使電石渣物料通過不同尺寸的篩板，從而實現(xiàn)顆粒的分級分離，常使用的設(shè)備有固定篩、搖動篩、圓桶篩等設(shè)備。但是篩分只適用于較大顆粒分離，不適用于較細顆粒的分離。風(fēng)選ADDINNE.Ref.{ECF6E3FE-C209-4DA3-80A7-2CABFB570456}[3]：是利用電石渣不同組分之間的密度和體積差異，在旋風(fēng)設(shè)備中利用旋轉(zhuǎn)的離心力來達到雜質(zhì)組分分離的目的。目前常用的設(shè)備有風(fēng)選機、旋風(fēng)管、旋風(fēng)分離器。風(fēng)選機可分離出密度較小的物料顆粒，但其受風(fēng)力條件的制約較大，較難大規(guī)模的生產(chǎn)。磁選：是利用物料本身的磁性，利用磁選機設(shè)備將需要分離的電石渣混合物中帶有磁性的顆粒吸附出來，從而達到分離提純的目的。目前較常用的磁選設(shè)備是弱磁場磁選機和強磁場磁選機。雖然磁選的分離效果較好，但是它只適用于帶有磁選的物料的分離，適用范圍比較小，較難大規(guī)模的使用。綜上所述，無論是物理分離工藝中的磁選、水選、篩分、風(fēng)選以及化學(xué)分離工藝都有其各自的優(yōu)缺點，我們工藝采用的是浮選法除雜，浮選法的設(shè)備投資和運行成本比較低，對于大規(guī)模的處理來說，經(jīng)濟性優(yōu)于以上幾種幾種處理方法且浮選工藝相對來說比較成熟，工藝參數(shù)容易控制，穩(wěn)定性好，因此適用于大規(guī)模的生產(chǎn)使用。主廠房主要設(shè)備的選擇與計算2.1確定工作制度以及處理量年處理60萬噸電石渣浮選除雜所用的設(shè)備有球磨機、水力旋流器、浮選機、濃縮機、壓濾機等。假設(shè)一年工作330天，每天3班，每班8小時，則年作業(yè)率為330×則每小時的處理量為Q=600000330×32.2磨礦車間2.2.1磨機的選擇（1）單位磨機容積處理量的計算：通過查閱選礦設(shè)計手冊ADDINNE.Ref.{C7C4AD98-05A0-44D5-A6BD-9B87CA5EEE7E}[4]得知計算公式如下：式中：——設(shè)計磨機按新生產(chǎn)級別（一般為-0.074mm粒級）計的單位容積處理量，t/(m3·h)；——生產(chǎn)磨機按新生產(chǎn)級別（一般為-0.074mm粒級）計的單位容積處理量，t/(m3·h)；可按下式計算：式中：——工業(yè)實驗或生產(chǎn)磨機一臺的處理量，t/h；——工業(yè)實驗或生產(chǎn)磨機給礦中-0.074mm粒級含量，%；——工業(yè)實驗或生產(chǎn)磨機產(chǎn)品中-0.074mm粒級含量，%；——工業(yè)實驗或生產(chǎn)磨機的有效容積，m3；——礦石相對可磨性系數(shù)，當取自工業(yè)實驗或同一礦石的生產(chǎn)指標時，=1.0；——磨機直徑校正系數(shù)，可按下式計算或查閱相關(guān)文獻獲取：、——分別為設(shè)計選用磨機直徑和其襯板厚度，m；、——分別為工業(yè)實驗或生產(chǎn)磨機直徑和其襯板厚度，m；——磨機形式校正系數(shù)，——磨機給礦和產(chǎn)品粒度差別系數(shù)；——在設(shè)計給礦和產(chǎn)品粒度條件下，磨機相對處理量，可參考相關(guān)文獻獲??；——在工業(yè)實驗或生產(chǎn)給礦和產(chǎn)品粒度條件下，磨機相對處理量，可參考相關(guān)文獻獲取；磨機處理量的計算：查閱選礦設(shè)計手冊ADDINNE.Ref.{F89B4B9B-1A41-460A-A162-F5CD6E5A7433}[5]可知磨礦機的處理量計算公式如下：式中：——設(shè)計磨機一臺的處理量，t/h；——設(shè)計磨機按新生成級別（一般為-0.074mm粒級）計的單位容積處理量，t/(m3·h)；——設(shè)計磨機一臺的有效容積，m3；、——分別為設(shè)計磨機給礦中-0.074mm含量和其產(chǎn)品中-0.074mm含量，%；磨機臺數(shù)的計算：查閱選礦設(shè)計手冊可知磨礦臺數(shù)的計算公式如下：式中：——磨機臺數(shù)，臺；——設(shè)備流程中磨礦回路給礦量，t/h；——選用磨機的一臺處理量，t/h。通過查閱選礦設(shè)計手冊ADDINNE.Ref.{DD2650E2-448A-412E-8B90-0E57AC5FF2BC}[5]得知：要求磨礦粒度達到-200目占比90%，也及0.074mm占比90%，需進行二次磨礦才能達到相關(guān)要求。2.2.2一段磨機的選擇與計算單位磨機處理量的計算，根據(jù)現(xiàn)場所用設(shè)備以及查閱相關(guān)文獻ADDINNE.Ref.{24DE6337-110B-4AD4-AAAB-FE7C97611000}[5]得，現(xiàn)場多采用的是型號為MQG3236型號的濕式格子型球磨機，可得到相關(guān)數(shù)據(jù)如下：處理量q0=55t/h，有效容積V=24.8m3，給礦中-0.074mm粒級含量β1=8.99—15.53%，計為12.26%磨機產(chǎn)品中-0.074mm粒級含量β2=50%本設(shè)計方案通過比較以下球磨機型號，擬采用型號為MQG3235型的濕式格子型球磨機，計算如下：=1.0；通過查閱選礦設(shè)計手冊ADDINNE.Ref.{E192AD00-8AE3-4FF7-BC29-DB607C565B61}[5]得知、分別為設(shè)計磨機給礦中-0.074mm含量和其產(chǎn)品中-0.074mm含量球磨機臺數(shù)約取兩臺。計算設(shè)備負荷率：以下為各個型號的磨礦機的相關(guān)參數(shù)：MQY濕式溢流型球磨機相關(guān)參數(shù)（數(shù)據(jù)來源于河南省滎陽市礦山機械制造廠）：型號規(guī)格進料粒度（mm）出料粒度（mm）最大裝球量（t）筒體轉(zhuǎn)速（r/min）電機（Kw）處理量（t/h）重量（t）Φ1500×3000≤250.047-0.4929753.3-8.214.12Φ1500×4500≤250.047-0.413.529904.5-1220Φ1500×5700≤250.047-0.417291102.6-1.421.5Φ1830×4500≤250.047-0.42023.861554-1932Φ1830×7000≤250.047-0.431.525.32107-2236.5Φ2100×3600≤250.047-0.420222107.6-2842Φ2200×3600≤250.047-0.42521.72455.3-3244Φ2200×7000≤250.047-0.44621.738015-3863Φ2400×3600≤250.047-0.42821.33208-6047Φ2400×4500≤250.047-0.43521.33808.5-6070.5Φ2700×3600≤250.047-0.44021.640012-9091.3Φ2700×4500≤250.047-0.44821.643012-100102Φ3200×4500≤250.047-0.460.518.363095-110155Φ3200×6400≤250.047-0.48618.31000100-150165Φ3600×4500≤250.047-0.47617.3100031-170200Φ3600×6000≤250.047-0.4102.517.3125040-190230MQG濕式格子型球磨機相關(guān)參數(shù)（數(shù)據(jù)來源于鑫海礦業(yè)技術(shù)裝備）：型號筒體直徑（mm）筒體長度（r/min）電機型號電機功率（kW）有效容積（m3）最大裝球量（t）重量（kg）MQG0909900900Y225S-818.50.450.964620MQG09189001800Y225M-8220.91.925340MQG121212001200Y225M-8221.142.411438MQG122412002400Y315S-8552.283.9613200MQG151515001500JR115-8602.5513700MQG153015003000JR125-89551018690MQG212221002200JR128-81556.61545400MQG213021003000JR137-821092045790MQG243024003000JR1410-828012.122.567000MQG272127002100JR1410-828010.72463000MQG272727002700JR148-831013.82968530MQG273627003600TDMK400-32/215040018.44198020MQG323132003100TDMK630-3663022.545115103MQG323632003600TDMK630-3663024.858119012MQG324532004500TDMK800-3680032.865137589MQG363936003900TDMK1000-36/3600100036.275145000MQG364536004500TDMK1250-40125041.890159700MQG365036005000TDMK1400-40140046.496158000MQG366036006000TDMK1600-40160055.7120189000MQG406040006000TDMK1700-30170069.8137214000MQG456045006000TDMK2300-30230087158294000MQZ節(jié)能軸承式傳動球磨機相關(guān)參數(shù)（鄭礦機械）：型號規(guī)格筒體尺寸（m）轉(zhuǎn)速（r/min）裝球量（t）給礦粒度（mm）排礦粒度（mm）產(chǎn)量（t/h）功率（kW）重量（t）MQZ12241.2×2.4314.80-200.074-0.60.4-6.83713.43MQZ12451.2×4.5315.20-200.074-0.61.6-124517.4MQZ15301.5×3.027.58.10-250.074-0.42.9-16.56518.6MQZ15571.5×5.729.2150-250.074-0.44-259524.54MQZ16451.6×4.527.5140-250.074-0.44-249526MQZ18361.8×3.623.9110-250.074-0.48-4013233MQZ18641.8×6.423.918.50-250.074-0.48-6015535.6MQZ21302.1×3.023.819.80-250.074-0.46.5-3615545MQZ21362.1×3.623.8270-250.074-0.48-6115546.8MQZ22652.2×6.521.6280-250.074-0.48-3521062MQZ24302.4×3.02222.50-250.074-0.47-9221067MQZ24362.4×3.622280-250.074-0.47-9521073MQZ24652.4×6.522360-250.074-0.47-11026076MQZ27362.7×3.621.9390-250.074-0.413-14031077MQZ27452.7×4.521.9430-250.074-0.413-15032091MQZ28362.8×3.620420-250.074-0.415-14031094.2MQZ30603.0×6.019700-250.074-0.4100-145630155MQZ32453.2×4.518.6650-250.074-0.4100-145630126MQZ32603.2×6.018.6860-250.074-0.4120-150800176MQZ36453.6×4.517.8900-250.074-0.4120-2201000159.7MQZ36603.6×6.017.81200-250.074-0.450-23012501892.2.3再磨磨機的選擇與計算（1)單位磨機處理量的計算，根據(jù)現(xiàn)場所用設(shè)備以及查閱相關(guān)文獻ADDINNE.Ref.{360F197E-AA67-4ABB-B280-212FFD9D5536}[5]得，現(xiàn)場多采用的是型號為MQY3236型號的濕式溢流型球磨機，可得到相關(guān)數(shù)據(jù)如下：處理量q0=26t/h，有效容積V=26.2m3，給礦中-0.074mm粒級含量β1=8.99—15.53%，計為12.26%磨機產(chǎn)品中-0.074mm粒級含量β2=90%本設(shè)計初步確定采用型號為MQY1530型號的濕式溢流型球磨機，下面進行計算驗證：=1.0；通過查閱選礦設(shè)計手冊得知、分別為設(shè)計磨機給礦中-0.074mm含量和其產(chǎn)品中-0.074mm含量球磨機臺數(shù)約取3臺。計算設(shè)備負荷率：2.2.4分級設(shè)備的選擇查閱選礦廠設(shè)計手冊ADDINNE.Ref.{B74B8DD0-1A4B-4169-B217-B8351CEFF086}[6]得知一段磨礦分級采用的是相關(guān)的分離設(shè)備，參考類似選礦廠的分級情況，本設(shè)計的分級設(shè)備采用的是高堰式雙螺旋分級機。下面進行計算：（1）計算分級器的相關(guān)規(guī)格，查閱選礦廠設(shè)計手冊得知計算公式如下：式中：D——分級機螺旋直徑，m；——按溢流中固體重量計的處理量，t/h；m——分級機螺旋個數(shù)；——礦石密度校正系數(shù)；——分級粒度校正系數(shù)。查閱選礦廠設(shè)計手冊可知：礦石密度校正系數(shù)K1值礦石密度t/m32.002.302.502.702.803.003.303.504.004.50K10.650.800.901.001.051.151.301.401.651.90分級粒度校正系數(shù)K2K2’值分級溢流粒度（d）mm1.170.830.590.420.300.200.150.100.0740.0610.0530.044K22.502.372.191.961.71.411.000.670.46K2’3.002.301.611.000.720.550.36因為已經(jīng)確定分級設(shè)備使用的是高堰式雙螺旋分級機，故m=2，電石渣的密度較小，故K1選取0.65分級粒度校正系數(shù)為K2=0.46，則直徑約為4m故選用兩臺2FLG-2400型的高堰式雙螺旋分級機（設(shè)備來源于鑫海礦業(yè)技術(shù)設(shè)備）。2.2.5水力旋流器的選擇參考類似選礦廠的設(shè)計情況，再磨礦分級選用水力旋流器，水力旋流器在選礦廠用作磨礦回路的分級工作。查閱選礦設(shè)計手冊ADDINNE.Ref.{9DCDA147-1222-4120-B70A-5B58CF222A2C}[6]可知：旋流器直徑的計算：式中：——按給礦體積計的處理量，/h；——水力旋流器錐角修正系數(shù)，計算公式為：α——水力旋流器的圓錐角，（°），當α=10°時，Kα=1.15，當α=20°時，Kα=1.10——水力旋流器直徑修正系數(shù)，計算公式為：——給礦口當量直徑，cm，計算公式為，——分別為給礦口寬度和高度，cm；——旋流器給礦口工作壓力，MPa；——溢流管直徑，cm；——旋流器筒體直徑，cm；根據(jù)相關(guān)粒度要求（-200目占比90%，≤0.074的顆粒占比90%），查閱選礦設(shè)計手冊，得知水力旋流器主要技術(shù)參數(shù)如下：水力旋流器主要技術(shù)參數(shù)水力旋流器直徑D（mm）錐角α（°）處理量Vm3/h（P0=0.01MPa）溢流中最大粒度?給礦管直徑cm溢流管直徑cm沉沙口直徑cm25100.45-0.980.60.70.4-0.850101.8-3.6101.20.130.6-1.275103-1010-201.72.20.8-1.715010；2012-3020-503.2-4.04-51.2-3.42502027-7030-1006.582.4-7.53602050-13040-1509.011.53.4-9.650020100-26050-20013164.8-1571020200-46060-25015204.8-20100020360-90070-28021257.5-25140020700-180080-300303815-362000201100-360090-330425225-50初步選擇水力旋流器直徑D=500mm的水力旋流器，錐角α=20°，處理量為100-260m3/h，給礦口直徑為13cm，溢流管直徑為16，沉沙口直徑為4.8-15cm。則水力旋流器的直徑的修正系數(shù)為：當α=10°時，Kα=1.15，當α=20°時，Kα=1.10。由此得知水力旋流器錐角的修正系數(shù)為1.10。直徑mm分離粒度?給礦沉砂濃度%溢流濃度%分級效率%小于分級粒度的含量%計示壓力kPa濃度%干礦量t/d礦漿體積m3/d沉砂溢流5007449-68.615-20340-3602000-250050-6010-1575-8520-3095-982503768.6-88.210-1570-80600-70045-558-1060-7010-3090-9512519147-1966-1235-40250-30030-505-875-8015-2092-987510196-2455-87.5-8.580-9020-303-565-7015-3092-95查閱選礦設(shè)計手冊，得到云錫水力旋流器的相關(guān)工藝參數(shù)如下：得旋流器給礦口工作壓力即計示壓力為49-68.6，計為58.8kPa=0.0588MPa。給礦體積計的處理量為137.16/h，每小時的處理量為Q=600000330×3×8=6000002.3浮選車間下圖為選礦廠的整體流程圖：由圖可知，浮選碳雜質(zhì)采用的是“一粗一精一掃”工藝，浮選硅雜質(zhì)，采用的也是“一粗一精一掃”工藝。2.3.1浮選設(shè)備的選擇與計算浮選機槽數(shù)的計算與確定：其中：——浮選機計算臺數(shù)，臺；——進入該作業(yè)的礦漿量，，；——處理量不均衡系數(shù)，當浮選前為球磨時，為自磨時；——設(shè)計作業(yè)礦漿量（包括返礦），t/h；——礦漿液固比（重量）；——礦石密度，t/m3；——設(shè)計浮選時間，min，；——試驗浮選時間，min；——分別為試驗及設(shè)計選用浮選機的充氣量，，本設(shè)計采用充氣量為0.25m3/h；——浮選時間調(diào)整系數(shù)，一般；——設(shè)計選用浮選機的幾何容積，m3；——浮選機有效容積系數(shù)。對有色金屬礦石K=0.8~0.85，對于鐵礦石K=0.65~0.75，泡沫層厚時取小值，反之取大值。2.3.2混合浮選設(shè)備的選擇與計算查閱選礦設(shè)計手冊ADDINNE.Ref.{10634E60-CCBF-47E0-834B-C10AC478AA04}[6]，結(jié)合相似選礦廠及現(xiàn)場指標，初步確定粗選作業(yè)浮選時間為9min，精選作業(yè)浮選時間為5min，掃選作業(yè)浮選時間為9min，混合浮選作業(yè)浮選時間為23min。本設(shè)計工藝需去除兩種雜質(zhì)，且屬于串聯(lián)運行，因此浮選設(shè)備選型是不同的。選別作業(yè)礦漿體積V（m3/h)浮選時間t（min)粗選浮選1120.259精選浮選130.065掃選浮選190.199粗選浮選290.199精選浮選222.555掃選浮選267.649根據(jù)以上表格計算粗選浮選機槽數(shù)及實際浮選時間查閱相關(guān)文獻（1）初步選定型號為XCF-8的浮選機作為第一步粗選浮選作業(yè)的浮選設(shè)備：V=8m3，查閱文獻可知，碳雜質(zhì)的浮選機有效容積系數(shù)為K=0.65-0.75則約取4臺用于粗選作業(yè)，實際的浮選時間為：VKnW=t=，約為10min初步選用型號為XCF-1的浮選機作為精選浮選1浮選作業(yè)的浮選設(shè)備：則V=1m3，由以上數(shù)據(jù)可得碳雜質(zhì)的浮選機的有效容積系數(shù)為0.65-0.75，則約取4臺用于精選作業(yè)，實際浮選時間為：t=5.19，約為5分鐘初步選用型號為XCF-8的浮選機作為掃選浮選1浮選作業(yè)的浮選設(shè)備：V=8m3，K=0.65-0.75，則：約取3臺用于掃選作業(yè)，實際浮選所用時間為t=10.43min，約為10min。通過查閱相關(guān)文獻，只硅的浮選機有效容積系數(shù)為K=0.7初步選定型號為XCF-8型的浮選機作為粗選浮選2浮選作業(yè)的浮選設(shè)備：則可知V=8m3，K=0.7，則：約取3臺用于粗選作業(yè)，實際浮選時間由上式可得：t=11.06min，約為11分鐘。初步選定型號為XCF-1型浮選機作為精選浮選2浮選作業(yè)的浮選設(shè)備：則可知V=1m3，K=0.7，則：則約取3臺用于精選作業(yè)，實際浮選時間由上式可得為t=5.59，約為6min。（6）初步選定型號為XCF-8型浮選機作為掃選浮選2浮選作業(yè)的浮選設(shè)備：則可知V=8m3，K=0.7，則根據(jù)公式可得：則約取2臺用于掃選作業(yè)，實際浮選時間為t=9.937，約為10min。2.3.3浮選攪拌槽的選擇與計算通過查閱選礦設(shè)計手冊可知：式中：V——攪拌槽容積，m3；q——進入攪拌槽的設(shè)計流程量，t/h；R——礦漿的液體與固體重量之比；ρ——礦石密度，t/m3；K1——處理量不均衡系數(shù)，浮選前為球磨時K1=1.0；浮選前為自磨時K1=1.30；t——攪拌時間，min。得：K1=1.0q=112.32t/hR=1.48Ρ=1.9t/m3K1=1.0t=5min（根據(jù)現(xiàn)場的生產(chǎn)實踐經(jīng)驗可得）帶入公式得：故選用一臺XB-3000型的攪拌槽，具體參數(shù)性能見下圖（數(shù)據(jù)來源于中能礦機）：型號規(guī)格mm有效容積m3葉輪直徑mm葉輪轉(zhuǎn)數(shù)r/min傳動電機重量t型號功率XB-3000Φ3000×300019.1700210Y225S-818.55.192.4脫水車間2.4.1濃縮車間濃縮機的選擇與計算：查閱選礦設(shè)計手冊可知：若按濃縮機單位面積處理量q計算，計算濃縮時所需要的濃縮機的總面積為：A=G式中：A——表示需要的濃縮機的總面積，m2；G——給入濃縮機的固體量，t/d；q——單位面積處理量，t/（m2?d），一般根據(jù)工業(yè)性或模擬實驗選取，若無實驗數(shù)據(jù)可參照類似選礦廠的實際生產(chǎn)指標選??；（1）電石渣中碳雜質(zhì)所占質(zhì)量分數(shù)為：1.5%，假設(shè)一年工作330天，每天3班，每班8小時，則年作業(yè)率為330×則每小時的處理量為Q=600000330×3q=1-2t/（m2?d），取q=1.5t/（m2?d）則A=14.032m2濃縮機的直徑為：D=1.13×=1.13×3.75=4.24m=4240mm則選用一臺型號為NZSG-5高效化改造濃縮機，備用一臺，一用一備。相關(guān)參數(shù)如下（數(shù)據(jù)來源于鑫海礦業(yè)技術(shù)設(shè)備）型號池直徑mm池深度mm沉降面積m2處理能（t/d）電機型號電機功率（kw）鋼槽體重量（kg）重量（kg）NZSG-5500029561616-90Y90L-41.551607908（2）電石渣中硅雜質(zhì)所占質(zhì)量分數(shù)為：3.14%，則進入濃縮機中的固體的量為G=1818.24×87.85%×87.85%×3.14%=44.06t/d，濃縮機單位面積處理量為q=1-2t/（m2?d），取q=1.5t/（m2?d）則A=29.37m2濃縮機的直徑為D==6124.6mm則選用一臺型號為NZSG-7高效化改造濃縮機，備用一臺，一用一備，共兩臺。相關(guān)參數(shù)如下（數(shù)據(jù)來源于鑫海礦業(yè)技術(shù)設(shè)備）型號池直徑mm池深度mm沉降面積m2處理能（t/d）電機型號電機功率（kw）鋼槽體重量（kg）重量（kg）NZSG-77000300038.5140Y112M-62.28800138622.4.2過濾車間通過查閱選礦設(shè)計手冊可知，過濾機工作臺數(shù)：，其中：n——過濾機臺數(shù)；G——需過濾的干精礦量，t/h；F——需要的過濾機面積，m2；q——過濾機單位面積的處理量，t/(m2?h),一般應(yīng)從工業(yè)試驗，半工業(yè)試驗直接測得或按照過濾實驗資料計算得到，若無實驗數(shù)據(jù)，可參考類似選礦廠生產(chǎn)指標選取。（1）計算碳精礦所用得過濾機：計算如下：G=1818.24×87.85%×87.85%×1.5%=21.049t/d=0.88t/h通過查閱文獻得知浮選精煤時圓盤真空過濾機單位面積上得處理量q=0.2-0.3t/（m2/h），計q=0.25t/（m2·h）假設(shè)選用型號為SPG9/2型圓盤真空過濾機，則F=9m2則約取1臺型號為SPG9/2型圓盤真空過濾機，備用一臺，一用一備，共兩臺。相關(guān)參數(shù)如下所示（上海山美環(huán)保裝備有限公司）：型號過濾面積m2過濾盤數(shù)圓盤轉(zhuǎn)速（r/min）過濾盤直徑mm驅(qū)動電機重量（T）型號功率（KW)SPG9/2920.08-1.891800Y90L-61.13.4（2）計算硅精礦所用的過濾機，計算如下：G=1818.24×87.85%×87.85%×3.14%=44.06t/d=1.84t/h通過查閱文獻得知浮選硅精礦時q=1.1t/（m2h）假設(shè)選用型號為SWG-3型筒形外濾式過濾機，則F=3m2則約取1臺型號為SWG-3型筒形外濾機，備用一臺，一用一備，共兩臺。相關(guān)參數(shù)如下所示（上海山美環(huán)保裝備有限公司）：型號過濾面積m2筒體真空計示壓力kpa抽氣量鼓風(fēng)指示壓力kpa鼓風(fēng)量處理能力電動機重量（T)筒體攪拌機規(guī)格mm轉(zhuǎn)速（r/min）型號功率kW型號功率kWSWG-33Φ1600×7100.156-1.5660-800.5-210-300.2-0.41.2YCT132-4B1.5XWD0.8-4-590.82.42.5廠房設(shè)備一覽表作業(yè)名稱設(shè)備類型設(shè)備型號臺數(shù)(臺）功率（kW）價格（萬元）球磨作業(yè)濕式格子型球磨機MQG32352310700球磨作業(yè)濕式溢流型球磨機MQY1530375240分級作業(yè)高堰式雙螺旋分級機2FLG-2400252104分級作業(yè)水力旋流器XCIIF5502/1浮選作業(yè)浮選機XCF-81223.5120浮選作業(yè)浮選機XCF-176.2535浮選作業(yè)攪拌槽XB-3000118.56脫水作業(yè)高效化改造濃縮機NZSG-521.524脫水作業(yè)高效化改造濃縮機NZSG-722.234脫水作業(yè)圓盤真空過濾機SPG9-221.180脫水作業(yè)筒形外濾機SWG-321.525第三章工程概況3.1工藝總流程電石渣浮選除雜工藝旨在去除掉其中的二氧化硅以及碳顆粒等，提高其主要成分Ca（OH)2的含量，為后續(xù)的資源化利用或生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品創(chuàng)造條件。本工藝是以“年處理60萬噸電石渣浮選除雜”作為最終目標，整體工藝流程為廢渣的預(yù)處理→調(diào)制漿液→添加浮選藥劑→浮選分離→最終產(chǎn)品的處理。假設(shè)一年工作330天，則日處理量為1818t/d，每天3班，每班8小時，則年作業(yè)率為330×3×8365×3×8=90.41%則每小時的處理量為Q=600000330×3×8=6000007920=75.76t/h。首先是進行電石渣的預(yù)處理：對電石渣進行晾曬和烘干等操作，降低電石渣中水分的含量，含水量大致控制在10%以下為宜，使用型號為MQG3235型號的濕式格子型球磨機和型號為MQY1530型號的濕式溢流型球磨機進行一次磨礦和再磨礦，磨礦濃度控制在60-65%，采用大球破碎與小球研磨相結(jié)合對電石渣進行磨礦，并配套型號為2FLG-2400型號的高堰式雙螺旋分級機以及型號為XCⅡF550的水力旋流器（直徑500㎜給料口壓力為0.03-0.4MPa），溢流細度-200目占比70%，底部返回進行重新研磨，最終達到規(guī)定的粒度要求（-200目占比90%）。在浮選槽中將磨礦之后的電石渣與水進行混合，制成一定濃度的礦漿，通過查閱文獻可知礦漿的濃度一般控制在25-33%取25%，在礦漿中添加六偏磷酸鈉，防止顆粒團聚，選擇水玻璃做抑制劑，來抑制石英的上浮，再向漿液中加入該設(shè)計工藝的整體流程如下圖所示：3.2電石渣中碳雜質(zhì)以及硅雜質(zhì)的脫除3.2.1廢渣的預(yù)處理首先對廢渣進行晾曬和烘干等操作，使廢渣中的水分降低到10%以下，再使用磨礦機對其進行研磨，磨礦時礦漿濃度控制在61%-65%，通過查閱選礦設(shè)計手冊可知年處理60萬噸電石渣浮選除雜所用的設(shè)備有球磨機、水力旋流器、浮選機、濃縮機、壓濾機等。假設(shè)一年工作330天，每天3班，每班8小時，則年作業(yè)率為330×則每小時的處理量為Q=600000330×3磨礦分級流程的計算：一段磨礦分級流程的計算：通過查閱選礦廠設(shè)計手冊，得C1=350%q4=q1=75.76t/hq5=q4C1=75.76t/h×350%=265.16t/hq2=q1(1+C1)=340.92t/hq3=q2=340.92t/hγ1=γ4=100%γ2=q2/q1=450%γ3=γ2=450%γ5=C1=350%二段分級流程的計算：C2=300%碳雜質(zhì)的量：q15=q24=75.76×1.5%=1.14t/h查閱相關(guān)文獻可得到如下數(shù)據(jù)：硅雜質(zhì)的量為：q15=q24=75.76×3.14%=2.38t/h查閱相關(guān)文獻可得到如下數(shù)據(jù)：3.2.2漿液的調(diào)制查閱選礦設(shè)計手冊可知調(diào)漿過程的計算公式如下所示：（1）作業(yè)和產(chǎn)物固液比式中：——各作業(yè)和產(chǎn)物液固比；——各作業(yè)和產(chǎn)物濃度，%。（2）作業(yè)和產(chǎn)物水量式中：——各作業(yè)和產(chǎn)物水量，m3/h；——各產(chǎn)物礦量，t/h；——各作業(yè)和產(chǎn)物液固比。（3）各作業(yè)補加水量式中：——各作業(yè)補加水量，m3/h；——各作業(yè)水量，m3/h；——各作業(yè)產(chǎn)物排出總水量，m3/h。（4）礦漿體積其中：——各作業(yè)礦漿體積，m3/h；——各產(chǎn)物礦量，t/h；——各作業(yè)和產(chǎn)物液固比；——各產(chǎn)物密度，t/m3。（5）過程耗水量其中：——選礦廠工藝過程耗水量，m3/h；——選礦廠排出水量，m3/h；——原礦水量，m3/h。（6）總耗水量=（1.10～1.15）其中：——選礦廠總耗水量，m3/h；——選礦廠工藝過程耗水量，m3/h。（7）每噸礦石耗水量其中：——處理每噸礦石單位耗水量，m3/h；——選礦廠總耗水量，m3/h；——處理礦石量，t/h。根據(jù)選礦的相關(guān)考察可得知以下數(shù)據(jù)：C1=97.5%（原礦）C2=75%（一段磨礦作業(yè)）C4=40%（一段分級溢流）C5=80%（一段分級返砂）混合浮選流程：C6=35%（粗選作業(yè)）C7=40%（粗選精礦）C8=25%（一精作業(yè)）C9=40%（一精精礦）C10=25%（二精作業(yè)）C11=41%（二精精礦）C14=35%（一掃精礦）C15=30%（二掃精礦）計算作業(yè)和產(chǎn)物固液比：計算作業(yè)和產(chǎn)物水量：其中碳雜質(zhì)所占百分比為1.5%，則q1=75.76×1.5%=1.14t/h硅雜質(zhì)所占百分比為3.14%，則q2=75.76×3.14%=2.38t/h磨礦時的礦漿濃度控制在61%-65%，取中間值63%，氣浮時的礦漿濃度控制在25%-33%，計25%。3.2.3浮選藥劑的添加以及浮選分離過程本設(shè)計需要去除掉雜質(zhì)碳以及雜質(zhì)硅。首先在礦漿中添加六偏磷酸鈉，防止顆粒團聚，選擇水玻璃做抑制劑，來抑制石英的上浮，再向漿液中加入松醇油做起泡劑，以硫酸作為漿液pH調(diào)整劑，用煤油做捕收劑，在型號為XCF-8型ADDINNE.Ref.{AFA12263-1160-44CA-9492-AA5F5BC22585}[7]的浮選機中捕獲礦漿中的碳雜質(zhì)，用旋轉(zhuǎn)式刮板（刮板深度為5-10㎝，轉(zhuǎn)速為3-5r/min）刮出泡沫層，將泡沫層中捕獲的碳雜質(zhì)在型號為XCF-1的浮選機中進行進一步的精選，提高碳雜質(zhì)的純度，再將漿液在型號為XCF-8浮選機中進行掃選，對漿液中殘留的碳進行捕獲，之后漿液進入下一浮選機中，在型號為XCF-8中向漿液中加入醚醇類起泡劑，十二胺做捕獲劑，捕獲礦漿中的硅雜質(zhì)，在型號為XCF-8型浮選機中進行浮選，用旋轉(zhuǎn)式刮板（刮板深度為5-10㎝，轉(zhuǎn)速為10r/min）刮出泡沫層，捕獲的硅在型號為XCF-1進行進一步精選，提高硅雜質(zhì)的純度，剩余漿液在型號為XCF-8型浮選機中進行進一步的掃選。利用高效濃縮機對尾礦漿進行濃縮。其中XCF-8單槽容積為8m3，處理能力為3.0-8m3/min。以下為浮選設(shè)備中所用的設(shè)備：選別作業(yè)礦漿體積V（m3/h)浮選時間t（min)浮選所用設(shè)備型號臺數(shù)（臺）粗選浮選1120.2510XCF-83精選浮選130.065XCF-14掃選浮選190.1910XCF-83粗選浮選290.1911XCF-83精選浮選222.556XCF-13掃選浮選267.6410XCF-82浮選碳雜質(zhì)：浮選技術(shù)主要是依靠向礦漿中添加藥劑的選擇性的作用，從而使的碳雜質(zhì)與電石渣的表面產(chǎn)生疏水性的作用，從而實現(xiàn)碳雜質(zhì)的分離。它會使碳雜質(zhì)吸附在氣泡上，上浮到漿液表面，形成泡沫層，從而得到碳精礦，而電石渣中的其他雜質(zhì)不會吸附在氣泡上，從而形成尾礦。其中藥劑的添加量尤為重要，一是要保證選擇高效的浮選藥劑，二是要保證向礦漿中添加的浮選劑的藥量要適當，以達到最佳的浮選效果。該設(shè)計選擇松醇油做起泡劑，硫酸作為漿液pH調(diào)整劑，以調(diào)整漿液的pH，用煤油做捕收劑，XCF-8型的浮選機中捕獲礦漿中的碳雜質(zhì)。其中碳雜質(zhì)占比1.5%，則碳雜質(zhì)的量為600000×1.5%=9000t其中藥劑的添加量通過查閱相關(guān)文獻ADDINNE.Ref.{535D4920-7230-42F7-9E50-EDB61011D2A4}[8]得，煤油的添加量為320g/t，水玻璃為500g/t，進行精選時，煤油的添加量為160g/t，水玻璃的量為250g/t，進行掃選時，煤油的添加量為160g/t，水玻璃的用量為250g/t。通過查閱文獻得知浮選效率受礦漿濃度以及浮選時充氣量的影響：得知尾礦的產(chǎn)率為75.8%。浮選礦漿濃度對浮選效果的影響%礦漿濃度尾礦產(chǎn)率可燃物含量精礦產(chǎn)率可燃物含量牛頓分離效率2073.0210.3624.4761.8451.42575.89.6123.067.3857.03072.89.6522.069.5752.63571.69.621.668.3248.8則經(jīng)過粗選時的碳雜質(zhì)的量為：9000×75.8%=6822t，其中的漿液量通過以往經(jīng)驗數(shù)據(jù)有大約25%進入到XCF-1型浮選機中進行精選，大約75%進入到XCF-8中進行掃選。假設(shè)碳雜質(zhì)在漿液中分布均勻，則礦漿總量為36000m3，則大約9000m3進入到XCF-1浮選機中，大約27000m3進入到XCF-8浮選機中進行掃選，XCF-1浮選機的浮選