钼精矿回转窑焙烧热力学分析及模拟

摘要

钼精矿的氧化焙烧是钼冶金工艺中的重要一环，目前我国企业普遍采用内加热式回转窑焙烧的工艺。针对现存工艺的MoO3含量相对较低，能耗高，烟气量大，烟气中SO2浓度低等不足之处，本文提出并详细介绍了无碳焙烧新工艺，在此基础上对新工艺展开(火用)平衡分析，并与热平衡分析综合比较，最后运用建立的传热数学模型对窑内的传热进行了初步的研究。
　　在对现有传统钼精矿焙烧工艺分析的基础上，提出新的无碳焙烧工艺，对新工艺的关键技术及创新点进行了分析，即采用换热器换热技术，通过在回转窑本体上设置换热装置，利用空气作为热载体，从物料主反应高温区取热，进而用换热后的空气给关键的脱硫区补热，保证钼精矿的脱硫反应充分顺利进行。最后总结了经济效果及其应用前景。
　　为了弄清采用新工艺后的回转窑焙烧的能量流动情况及为下一步节能寻找方向，本文在前期热平衡测试与分析的基础上，针对新工艺进行了(火用)平衡测试与分析;提出了分析钼精矿回转窑焙烧工艺的(火用)平衡的计算方法;计算表明:输入(火用)主要是钼精矿带入的化学(火用)，占输入(火用)总数的99.85％。输出(火用)主要包括氧化钼物理炯、氧化钼化学(火用)、烟气物理(火用)及烟气化学(火用)，分别占总输出(火用)的5.32％、7.65％、30.96％、34.04％。其中，烟气化学(火用)值占总输出(火用)第一位。并对热平衡分析结果及(火用)平衡分析结果进行了对比和分析;弄清了系统内能量流动的情况。为下一步寻找节能方向提供理论依据。
　　为了搞清新工艺下窑内传热规律及操作参数的影响，建立了回转窑内传热的数学模型，利用建立的数学模型对回转窑内的传热现象进行了初步的分析，弄清了窑内复杂传热过程的规律。计算结果表明:在预热段，对物料温升起主要作用的是气固对流换热和物料与被覆盖壁面的综合换热，气固辐射换热与壁固辐射换热相对来说换热量较小。讨论了主要操作参数对窑内传热的影响，当物料质量流量增加时，窑内烟气和物料的温度分布都出现了下降;适当提高回转窑转速可明显加强气固以及壁固之间的传热过程。为下一步全面建立钼精矿回转窑氧化焙烧数学模型及工艺优化提供一定的帮助。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 钼精矿焙烧工艺简介

1．1．1 钼冶金生产用原料

1．1．2 钼精矿焙烧的概念与目的

1．1．3 焙烧工艺设备

1．1．4 回转窑焙烧工艺发展

1．1．5 影响焙烧回转窑产能和焙烧质量的因素

1．2 国内外研究现状

1．2．1 能量系统热力学分析研究现状

1．2．2 回转窑内流动传热过程数学模型的研究现状

1．3 论文选题背景及研究内容

1．3．1 论文选题背景

1．3．2 主要研究内容

第2章 自热式焙烧新工艺

2．1 技术背景

2．2 钼精矿焙烧的工艺分析

2．2．1 传统回转窑焙烧热工测试

2．2．2 钼精矿焙烧机理

2．2．3 传统回转窑焙烧工艺分析

2．3 钼精矿自热式焙烧方法及其装置

2．3．1 工艺思路及技术措施

2．3．2 关键技术及创新点

2．4 应用效果及推广前景

2．4．1 应用效果

2．4．2 经济效益

2．4．3 推广前景

2．5 本章小结

第3章 钼精矿回转窑焙烧过程的(火用)分析

3．1 (火用)分析方法概述

3．1．1 (火用)和(火用)分析

3．1．2 系统的平衡基准

3．1．3 (火用)和(火用)损失计算

3．1．4 (火用)分析的评定准则

3．2 钼精矿回转窑焙烧过程的(火用)分析模型

3．3 (火用)分析方法概述

3．3．1 回转窑(火用)收入项计算

3．3．2 回转窑(火用)支出项计算

3．3．3 回转窑焙烧(火用)评价

3．3．4 回转窑焙烧(火用)平衡计算结果分析

3．4 钼精矿回转窑焙烧用能的综合分析

3．5 本章小结

第4章 回转窑综合传热的数值模拟

4．1 窑内传热过程分析

4．2 数学模型的建立

4．2．1 基本假设及原理

4．2．2 模型的建立

4．2．3 对流换热过程

4．2．4 辐射换热过程

4．2．5 物料与被覆盖窑壁综合换热过程

4．2．6 传导传热过程

4．2．7 尺寸参数的计算

4．3 模拟计算方法及软件

4．3．1 计算对象

4．3．2 计算参数

4．3．3 计算方法

4．3．4 计算软件

4．4 计算结果及分析

4．4．1 沿窑长方向的温度分布规律

4．4．2 回转窑内传热的分布规律

4．4．3 物料流量对窑内传热过程的影响

4．4．4 转速对窑内传热过程的影响

4．5 本章小结

第5章 结论

参考文献

致谢