资源描述
1 概 述
1.1项目背景
多年来感光材料一直是耗银的主要行业，据统计世界约占40%的银用于感光材料。
日本1986年银的消耗量为2653吨。仅次于美国的3980吨，用于感光材料的银占总耗银量的56%。废感光材料一直是各国银二次资源回收的重要材料。在日本仅从照相废料中回收银的企业就达150多家，每年回收白银300～400吨。
感光材料生产的主要原料为明胶、片基、硝酸银等。其中硝酸银是由白银加工而成，白银属贵重金属，我国的银储量十分有限，为了满足生产和生活的用银的需要，每年大约有二分之一的白银需要进口，感光行业是白银消耗的大户，其耗银量约占全国白银总耗量的40%。我国白银产量每年约有90%来自资源的会后，因此如何回收感光行业中含银废料中的银已成为资源、金融、环保等部门都十分关注的问题。
在胶片生产过程中不可避免地要产生一些含银废料，其含银量约占投入量的10％左右，若不进行回收，不仅造成资源的浪费，还将造成极大的环境污染。国内在白银回收工艺方面还很不完善，存在着工艺落后，回收率低，二次污染严重等问题。针对这些状况，我们开始了从感光废料中回收白银新工艺的研究。
天津感光材料公司于1993年11月份兴建了白银回收车间，1995年正式投产，至1996年12月份已从废料中回收白银8.88吨，回收片基190吨，实现产值约1200万元，创利1040万元。
1.2设计数据
表1.1 设计条件
项目
每周处理量
含银百分数
X光胶片
2吨
4%
湿银泥
10吨
1.7%
1.3设计依据
1、中华人民共和国环境保护法；
2、中华人民共和国污水综合排放标准GB8978－1996；
3、室外排水设计规范GBJ14－87；
4、《广东省地方标准－水污染物排放限值》（DB44/26－2001）；
5、供、配电系统设计规范GB50052－92；
1.4设计原则
1、严格执行国家有关环境保护的各项法规。
2、采用先进、成熟、合理、可靠、节能的工艺，确保处理量及水质排放达到标准。
3、流程布局合理，整体感强，外观装饰美观大方，环境绿化优美。
4、在上述前提下，做到投资少，运行费用低的效果。
1.5设计应完成的工作
选择工艺流程，计算各处理构筑物的尺寸，选定主要设备的型号及处理能力，并绘制出总平面布置图、工艺流程图、主要构筑物图，对辅助构筑物进行布置和设计，给出整个工程的投资概算。编制正式设计说明书，完成毕业设计。
2 工艺选择及说明
2.1感光废料的来源
1、感光材料生产厂
在制备感光材料产品的工艺过程中不可避免地会产生一些不合格的成品、半成品、废料，需要回收其中的银；
2、电影制片产、拷贝厂
需要大量使用胶片，将在进行显、定影操作中产生大量废定影液及报废的胶片，需从中回收银；
3、医院及某些使用X光胶片的单位
在X光胶片定影过程中产生的定影液和报废的X光胶片（主要是长期积存，已失去使用价值的过期胶片）；
4、照相馆及照片冲扩商店
照相馆等集中使用的胶片、相纸，或摄影者把已感光（即已摄过影的）的胶卷送到专业冲扩店冲扩、加印，因此，这些商店将积累相当数量的废定影液，可供回收。
2.2从固相感光材料中回收白银的几种方法介绍
卤化银感光材料的大量使用使之成为银的二次资源的源泉。以醋酸纤维素薄膜为片基涂卤化银胶膜所形成的各种感光胶片曝光之后，经显影和定影处理，已感光的AgBr微粒还原成黑色的银微粒，而未曝光的卤化银则溶解在定影液中，即感光材料所用银一部分以银像留在底片上，另一部分银溶解在定影液中。医用X光胶片需要存档，有的国家规定儿童的X光胶片要保存到成年，因此占用了大量的银，据估计美国各大医院保存的X光胶片占用银量就达3000～4000吨，因此这类胶片也是银回收的重要二次资源。
下面对常用的火法和湿法给以简要的综述，以期能够概括出在该领域中的主要研究成果。
2.2.1火法处理工艺
此种方法被很多国家研究和采用。它又可分为两种类型：
1、直接焚烧法
把胶片放在焚烧炉中直接焚烧，然后用不同的方法处理焚烧灰获得金属银。这种工
艺方法的优点是工艺简单，便于操作。其缺点是污染严重，胶片焚烧时除产生大量烟尘外，还产生一种难闻的气味，且银的回收率不稳定，波动在70～100%之间，一部分银随烟尘损失掉。为了减少银随烟尘的损失，设计了带有两个燃烧室的焚烧装置。第一燃烧室用来装填和焚烧胶片，第二燃烧室用来接收来自第一燃烧室的气体及细粒物质并使其再次燃烧。还有的采用静电沉积器等除尘装置来回收烟尘中的含银颗粒。焚烧时控制炉内温度也是减少银损失的一项重要措施。直接焚烧法的主要工艺路线有：①焚烧――熔炼烧灰得到粗银（熔炼时要加入助熔剂，如纯碱、硼砂等）――火法精炼粗银。②焚烧――水洗烧灰，除去水溶性卤化物――硝酸处理水洗渣――过滤，向滤液中加入氯化物以沉淀氯化银――火法精炼氯化银得纯银。③焚烧――水洗烧灰，除去可溶盐――用工业浓硫酸处理水洗渣――加入氢氧化钾以中和过量硫酸――加入溴化钾以沉淀溴化银――过滤――熔融滤渣得金属银。
2、热分解法
胶片的片基及其涂层均为有机物，在一定的条件下这些有机物可以碳化分解，而金属银则留在残渣中，再用常用的方法处理残渣即可回收其中的银。其工艺路线是：在非氧化气氛中使胶片热分解――用水蒸汽和空气混合气体（或氧、水蒸汽、二氧化碳混合气体）处理热分解所产生的含银渣，使其碳气化――用常用方法从气化渣中回收银。
3、直接焚烧法与热分解法比较
直接焚烧法和热分解法的共同点是焚毁片基而保留片基上所载的银。其区别在于销毁片基的方法不同，前者借助于胶片自身在空气中的燃烧来获得含银烧灰，后者则是在非氧化气氛条件下使胶片中的有机物分解碳化获得含银碳化渣。后者的优点是减少了污染，避免了银随烟尘的流失，其缺点是在使胶片热分解碳化时需要消耗一部分能量，从而使工艺成本升高。
2.2.2湿法处理工艺
湿法处理工艺由于所采用的浸出剂不同，又可分为化学法和生物酶发酵洗涤法。
1、化学法
化学法所采用的浸出剂有铜或铁的氯化物溶液、废定影液、氢氧化钠溶液、氢氧化氨或硫酸氨水溶液、加有铬酸盐的盐酸或氢溴酸溶液、次氯酸钠稀溶液、醋酸溶液、稀硝酸溶液、芳基醚等有机溶剂。其原则流程是：浸出，使片基上含银乳剂脱落――过滤分离出银泥――把银泥烘干并熔炼得金属银，或者使银泥中的银再次溶解进入溶液，然后电解含银溶液得到金属银。
2、生物酶发酵洗涤法
该法和化学法的主要区别是所用的浸出剂不同。该法所用的浸出剂是生物酶，如：蛋白酶、淀粉酶或脂肪酶。
生物酶洗涤法的原理是利用生物酶使胶片涂层中的胶体蛋白分解，把胶体破坏，从而使银从胶片上脱落下来。脱落沉淀的银泥再用常用方法处理以回收银。该法已为苏联、联邦德国、日本等国研究和采用。我国也开展了此种工艺方法的研究和应用。其典型工艺流程是：用生物酶使胶片涂层溶解，使银脱落――用浓硫酸调水解溶液的酸度，沉淀银泥――用硫代硫酸钠溶液溶解银泥中所含的银――电解含银溶液富集银――火法精炼银。
使胶片涂层水解时应在弱碱性介质中进行，介质的pH值应大于8.5，水解温度为45℃，酶与胶片之比应为5：1或10：1。为了缩短水解时间，最好先把胶片预热。为了防止细菌对酶的破坏，生物酶溶液中应加入2%的乙醇。
3、湿法工艺的优缺点
湿法工艺的优点是减少了污染，所得银纯度高，片基可返回使用，生物酶发酵洗涤法分离出银的水解液可用作医药工业的原料。其缺点是投资大，生产费用高，在工业生产中银的回收率也不够理想。
2.3从废定影液中回收白银的几种方法介绍
感光胶片上的银大部分将通过冲洗过程进入定影液中，因此，废定影液也成为回收感光材料用银的重要来源。通常情况下非定影液中银与硫代硫酸根生成NaAgS2O3,一般可采用金属置换、化学沉淀、电沉积法回收，亦可用离子交换等其它方法回收。
1、金属置换法
金属置换沉淀法是从定影液中回收白银的简便方法之一。可以用铁、铜、锌、铝或镁等电位比银负的金属作置换剂，使用最多的是金属铁，因为其价廉易得。锌和铝、镁，则因置换速度快和彻底也有时采用。
2、化学沉淀法
定影液等含银溶液，可用多种化学试剂使其中的Ag＋生成难溶化合物沉淀或还原为金属，再通过固液分离使沉淀或粗金属从溶液中分离出来。沉淀可用多种精炼技术进一步处理得到纯银。最常用的方法是硫化物沉淀和硼氢化钠还原。
3、电沉积法
电沉积法从定影液中提取银的工艺，受到世界各国的广泛重视。这主要是因为，不溶阳极电解法具有：可直接得到纯度大于90%（多数情况下Ag>96%）的金属银；并因为不需要加入杂质离子就可以使定影液再生，而不会影响溶液返回使用等优点，特别适合对大量工业废液的处理。
4、离子交换法
从废定影液中回收白银，可用的离子交换树脂有：强碱性阴离子交换树脂、弱碱性阴离子交换树脂、阳离子交换树脂。研究使用较多的是强碱性阴离子交换树脂，一般认为对处理含Ag<0.5g/L的废液，有很好的效果。若Ag>0.5g/L时则应优先考虑电解法。
2.4工艺选择
焚烧法处理胶片操作简单，某些先进的焚烧炉银回收率也很高，但有价片基被烧，同时产生的恶臭和烟尘给环境造成很大的危害。机械洗刷法处理胶片虽然具有回收率高，无环境污染等优点，但处理规模小，费用高。化学溶解法和酶溶法处理胶片具有银回收率高、成本低、片基可得到利用等优点。但相比之下，酶溶法使用条件好，操作安全，对环境更有利。
综上所述，结合我国各感光材料厂回收白银的现状及对X光胶片处理方案的探索和对比，本设计采用的工艺路线为：首先用蛋白酶溶脱胶片含银层，得到银泥，然后与外运银泥一起进行混料、烘干、焙烧、洗涤、浸置、熔炼提银。工艺流程如下：
1、溶脱－沉降：配制一定浓度的酶液，加热到使用温度，放入预定液固比重量的 X光胶片，搅拌一定时间后乳剂层脱落，加入聚氯化铝使卤化银有效聚集、沉降以便回收。
2、混料：由于碳酸钠与干银泥中卤化银的接触不充分，致使焙烧时卤化银转化为金属银不彻底，而且混料过程中粉尘大，操作环境不好，因此改干混为湿混。湿银泥含水分高，加入固体碳酸钠后，由于碱的作用混合料变稀，碳酸钠溶于水后可渗透到银泥中，于卤化银充分接触，使卤化银在焙烧过程中能更好地转化为金属银，同时具备无粉尘，操作环境好等优点。
3、烘干：将湿银泥与碳酸钠的混合料置于蒸汽烘箱中烘干，除去水分，以达到干燥的目的。
4、焙烧：由于银泥中的银以卤化银状态存在，并含有大量的明胶，为除去有机杂质，同时使部分卤化银转化为金属银，设定了焙烧工序，将湿银泥与碳酸钠按一定比例混合，烘干后焙烧。焙烧的温度、时间及配料比要根据银泥的成分确定。
5、洗涤：焙烧后的银泥中Ag得到了富集，除去了有机物，但还存在Al、Fe、Ni等杂质及过量的Na2CO3，还有少量的NaAlO2，Na2SiO3等，为了除去这部分杂质，采用了水洗――酸洗――水洗工序，洗涤时间分别为0.5小时，2小时，0.5小时，有效地去除了无机杂质，洗涤后干料的含银量75%左右。
6、浸置：由于焙烧过程中仍有部分卤化银未转变成金属银，因此采用了硫脲浸出－－铁置换的工序，使卤化银彻底转化为金属银。浸置后银泥的含银量在88%左右。
7、硫酸洗：为进一步去除无机杂质及浸置过程带入的铁，设定硫酸洗涤工序，洗涤后即得到粗银粉，其含银量约90%左右。
8、铸锭：粗银粉中还含有湿法不能除去的硅、碳等杂质，为进一步提纯，将粗银粉配入一定比例的硼砂、碳酸钠等熔剂在中频炉中熔炼，银锭纯度可达到99.9%左右。
具体工艺流程图如下：
处理后废气
（排放）
蛋白酶
净化
Na2CO3
洗脱
X光胶片 废气
焙烧
烘干
混料
焙烧渣
湿银泥
过滤
硫脲－铁置换
水洗－酸洗－水洗
滤渣
废水 废水
（去厂水处理系统） （去厂水处理系统）
铸锭
酸洗
置换渣 粗银粉 银锭
废水 浮渣
（去厂水处理系统）
图2.1 回收白银工艺流程图
3 处理工艺设计与计算
3.1胶片的溶脱
3.1.1破碎机选型
1、选型说明
由于考虑到胶片的破碎程度不宜过细，本设计选用CSJ－200型高效粗碎机。
2、CSJ－200型高效粗碎机的特点
本机主要适用于医药、食品、化工、冶金、建筑等行业，对坚硬、难粉碎的物料进行加工，包括对塑料、树根等进行粉碎，也能作为微粉碎加工前道工序的配套设备。不受物料粘度、硬度、软度等的限制，对任何物料都能起到较好的粉碎效果。
3、CSJ－200型高效粗碎机的工作原理
本机为卧式粉碎结构，物料由进料斗进入粉碎室，利用旋转刀与固定刀冲击、剪切而获得粉碎，经旋转离心力的作用，物料自动流向出口处。该机按“GMP”标准设计，整机全部采用不锈钢材料制造，结构简单，清洗方便、噪音低、目前是粗粉碎中最理想的设备。
4、CSJ－200型高效粗碎机的技术参数
表3.1 粗碎机技术参数
生产能力（kg/h)
进料粒度（mm）
粉碎细度（mm）
主轴转速（r/min）
电机功率（kw）
重量
（kg）
外形尺寸（mm）
长×宽×高
300-1000
≤100
0.5-20
400
5.5
500
880×900×1250
3.1.2胶片溶脱池
1、设计说明
在溶脱池中加入温度为50℃，pH值为8.0的一定浓度的碱性蛋白酶溶液，投入经过粗碎的X光胶片，并搅拌10min。
2、设计计算
(1) 确定酶液浓度
中性酶和碱性酶在不同的浓度条件下对X光胶片具有不同的溶脱速度。
表3.2 酶浓度与溶脱时间的关系
中性酶
碱性酶
1
2
3
4
酶浓度（g/L）
（0.1，0.5，1.0）
0.05
（0.1，0.5，1.0）
0.05
时间（min）
1～3
1～6
3～4
3～6
从表3.2可以看出：中性酶、碱性酶在各自的使用条件下，浓度在0.05～1.0g/L时，对X光胶片的洗脱时间均不超过10min，具有较高的溶脱速度。本设计选择采用浓度为0.5g/L的酶液。
(2) 确定固液比
中、碱性酶在一定的浓度下，溶脱X光胶片，不同的液固比具有不用的溶脱速度。
表3.3 液固比对溶脱速度的影响
液固比
溶脱时间
中性酶1
中性酶2
中性酶3
3：1
3～6
4：1
3～5
10：1
2～5
碱性酶4
碱性酶5
3：1
8～10
4：1
8～10
从表3.3可以看出：中、碱性酶的溶脱随着液固比的增大，溶脱时间缩短，液固比在（3～4）：1时，有较快的溶脱速度。本设计采用4：1的液固比。
溶脱X光胶片时，按液固比4：1加入酶液，则所需酶液量为：吨
(3) 蛋白酶的投加量计算
由酶液浓度得酶液的质量分数约为
故所需蛋白酶的质量为
吨= 4kg
(4) 氢氧化钠的投加量计算
通常，在pH值为8.0～10.0时，酶的利用率最高，因此可以通过添加氢氧化纳调节
酶液的pH值，使。50℃时水的离子积常数为5.5×10-14 。
酶液中［OH－］= mol/L
酶液的体积约为8m3，故酶液中OH－的物质的量为
mol
需要的氢氧化纳的质量为
g
(5) 胶片溶脱池池体设计计算
胶片溶脱池的有效容积m3
有效水深m，超高m，总高度为m，则有效面积F为：
m2
取池长2.5m，池宽2m，面积为m2
所以选定规格2500× 2000× 2000mm，有效容积10m3。结构为钢筋混凝土，玻璃钢内衬防腐。
(6) 搅拌机的选用
为了加快胶片的溶脱速度，于胶片溶脱池中安装搅拌机。选用JB-I-1.0-0.6，规格为1000×1200，电机功率0.6kw，叶轮直径400mm。
3.1.3絮凝反应池
1、设计说明
调节pH值，使X光胶片溶脱液能更好地沉降，加入沉降剂聚氯化铝，搅拌使絮体变大，以利于在沉淀池中沉降。
2、设计计算
(1) 加酸量计算
当pH<4.5时，能取得较为理想的沉降效果，故调pH值至3.5。
需要加入的H2SO4的物质的量为
mol
需要加入工业硫酸（质量分数为98%）的质量为
g
(2) 反应池池体设计计算
水力停留时间min，反应池的有效容积m3
有效水深m，超高m，总高度为m，则有效面积F为：
m2
取池长2.5m，池宽2m，面积为m2
所以选定规格2500× 2000× 2000mm，有效容积10m3，水力停留时间30min。结构为钢筋混凝土，玻璃钢内衬防腐。
(3) 搅拌设备设计计算
①空气管计算
m3/h = 0.0045 m3/s
设计气水比为4：1，空气量m3/s
空气干管D1取40mm，管内流速V1为
m/s
V1在10～15m/s范围内，满足规范要求。
空气支管D2：共设4根支管，每根支管的空气流量Q2为
m3/s
支管内的空气流速V2应在5～10m/s范围内，选m/s，则支管直径D2为
m 取mm
穿孔管D3：每根支管连接两根穿孔管，则每根穿孔管的空气流量m3/s，取m/s。
m 取mm
②孔眼计算
孔眼开于穿孔管底部与垂直中心线成45度处，并交错排列，孔眼间距b = 100mm，孔径mm，穿孔管长一般为4m，孔眼数个，则孔眼流速v为：
m/s
③风机选型
选用罗茨鼓风机，型号：仁创机械RT-050，转速RPM = 900，风量Qs = 0.89 m3/min，轴功率为0.85 kw。
3、配置设施
加药罐，一备一用切换，利于操作及稳定运行，加药计量泵。
3.1.4斜板沉淀池
1、设计说明
用于银泥的沉降。沉淀池有平流式沉淀池、辐流式沉淀池、竖流式沉淀池和斜板（管）沉淀池。因该废水量少，而斜板沉淀池具有沉淀效率高，占地面积小等优点，所以本设计采用斜板沉淀池。
2、设计计算
(1) 池面积： （3.1）
式中：A --- 水表面积（m2）；
Qmax ---最大设计流量（m3/h）；
q --- 最大负荷 [m3/(m2.h)]，其中取m3/(m2.h)；
n --- 池数（个）；
0.91 --- 斜板区面积利用系数。
m3/h
由公式（3.1）得
m2
(2) 沉淀池平面尺寸
矩形池子尺寸：长为6m, 宽为3m
(3) 池内停留时间t
（3.2）
式中：t --- 池内停留时间（min）；
h2 --- 斜板（管）区上部清水层高度（m）一般取0.7~1.0m；
h3 --- 斜板（管）的自身垂直高度（m）,一般为0.866~1.0m。
取m，m
由公式（3.2）得
min
(4) 污泥斗高度
污泥体积m3
设沉淀池有1个污泥斗，污泥斗坡取60°
设污泥斗，上口边长a取为3.0m，下底边长a1取为1.0m，设污泥斗的高度为
（3.3）
由公式（3.3）得
m 取m
污泥斗容积：
m3
，所以设计符合实际要求
(5) 沉淀池总高度
= 0.3 +1.0+ 1.0+ 1.0 + 1.7
= 5.0m
式中： h1 --- 池子超高，取0.3m；
h2 --- 斜板区上部水深，取1.0m；
h3 --- 斜板高度，取1.0m；
h4 --- 斜板区底部缓冲层高度，取1.0m；
h5 --- 污泥斗高度，已计算为1.7m。
(6) 管道设计
因为只有一个污泥斗。设一条排泥管，采用静水压重力排泥方式，排泥时间为24h，设排泥流速为0.01m/s,则排泥管径d为：
m＝79mm 取mm
3.2湿银泥中回收银
3.2.1湿银泥总量与总含银量计算
沉淀池中得到的湿银泥的含银量为（假设银的损失量为0.15%）
吨= 79.9kg
湿银泥（含银1.7%）的质量为
吨
故处理的湿银泥的总量为
吨
湿银泥总含银量
吨= 249.9kg
3.2.2混料
1、设计说明
由于碳酸钠与干银泥中卤化银的接触不充分，致使焙烧时卤化银转化为金属银不彻底，而且混料过程中粉尘大，操作环境不好，因此改干混为湿混。湿银泥含水分高，加入固体碳酸钠后，由于碱的作用混合料变稀，碳酸钠溶于水后可渗透到银泥中，与卤化银充分接触，使卤化银在焙烧过程中能更好地转化为金属银，同时具备无粉尘，操作环境好等优点。
2、碳酸钠投加量计算
湿银泥分七批处理，则每批处理量为2.1吨。
每批银泥（主要含银成分是溴化银）中含银的物质的量为
kmol
按卤化银和碳酸钠摩尔比1：1投加碳酸钠，故投加的碳酸钠的质量为
kg
3、配置设施
碾砂机两台，一备一用切换，利于操作及稳定运行。
3.2.3烘干
1、设计说明
将湿银泥与碳酸钠的混合料置于蒸汽烘箱中烘干，除去水分，以达到干燥的目的。
2、烘箱设计与选型
(1) 选型说明
因为箱式干燥器有着结构简单，成本低廉，便于维修等优点，故本设计的干燥设备选用箱式干燥器。
(2) 箱式干燥器的特点
箱式干燥器的结构简单，在化工干燥中使用较为广泛。依生产物料的性质，可使用不锈钢或普通碳素钢制作。箱式干燥器的外层为保温绝热层。干燥器放置盛装湿物料的托盘。这些托盘可至于箱内预先焊制的固定架上，也可以放置在托盘小车上。每个小车可盛放数十个托盘，连同小车一道推到干燥器内。托盘可由不锈钢板制成。托盘内物料传热以对流方式为主，新鲜空气由风机送入，经加热器预热后均匀地在物料上方掠过而起干燥作用，部分废气经排出管排出，余下的循环使用，以提高热利用率。废气循环量可以用吸入口及排出口的挡板进行调节。空气的速度一般在1～10m/s。
3、托盘设计
物料密度为1100kg/m3，物料的体积为
m3
托盘的尺寸：1000×800×50mm
每个托盘的容量为
m3
因而，干燥器内必须放置个盘子。
4、烘干银泥的主要成分
(1) 烘干银泥的质量
kg
(2) 银泥烘干后的主要成分
表3.4 烘干银泥主要成分
Ag
AlCl3
Al2O3
SiO2
Fe
Na2CO3
其它成分
14.57%
33.49%
12.69%
7.29%
2.58%
14.28%
15.1%
3.2.4焙烧
1、设计说明
由于银泥中的银以卤化银状态存在，并含有大量的明胶，为除去有机杂质，同时使部分卤化银转化为金属银，设定了焙烧工序，将湿银泥与碳酸钠按一定比例混合，烘干后焙烧。焙烧的温度、时间及配料比要根据银泥的成分确定。
2、设计计算
将烘干料置于不锈钢盘中，送入焙烧炉，升温至620℃，升温速率以控制烟气不外溢为准。焙烧涉及的主要化学方程式有：
4AgX+2Na2CO3 = 2Ag2O+2CO2+4NaX
2Ag2O = 4Ag+O2
混合料中AgX的物质的量为
kmol
焙烧使部分卤化银转化为金属银，并可除去混合料中的有机成分，焙烧后混合料的质量约为原质量的80%，即
kg
3、配置设施
规格为300cm×200cm×4cm的不锈钢盘，SR-JX-12-Q型箱式电阻炉两台，一备一用切换，利于操作及稳定运行。
3.2.5水洗－酸洗－水洗
1、设计说明
焙烧后的银泥中Ag得到了富集，除去了有机物，但还存在Al、Fe、Ni等杂质及过量的Na2CO3，还有少量的NaAlO2，Na2SiO3等，为了除去这部分杂质，采用了水洗――酸洗――水洗工序，反应温度控制在80℃左右，洗涤时间分别为0.5小时，2小时，0.5小时，有效地去除了无机杂质，洗涤后干料的含银量75%左右。
2、设计计算
(1) 第一次注水量
按固液比（质量比）1：8注水入搪瓷反应釜
故注水量为
kg
(2) 注酸量
按固液比（质量比）1：8注入2mol/L的盐酸，其质量为
kg
2mol/L的盐酸的质量分数约为
投加工业盐酸（质量分数为35%）的量为
kg
配制2mol/L的盐酸的用水量为
kg
(3) 第二次注水量
第二次注水量与第一次注水量一样，为1567.84kg
3、反应设备设计计算与选型
(1) 设计说明
反应釜是用于实现化工、石油、医药等工业生产中化学反应的设备，可分为开式与闭式结构，加热采用夹套（含电加热）半盘管或内盘管，搅拌器为浆式、框式、涡轮式等，材质为碳钢、不锈钢等。设计温度：-20～350℃，设计压力0-9.9Mpa。
(2) 釜体设计
①确定筒体直径
选取反应釜装料系数，由，可得设备容积
m3
对液－固相类型选取，估计筒体的内径为
m
将计算结果圆整至公称直径标准系列，选取筒体内径mm。
②确定筒体高度
当mm时查表得标准椭圆封头曲面高度mm，直边高度mm，封头容积m3，表面积m2。由表查得每一米高的筒体容积m3，表面积m2。
m
筒体高度圆整为mm。
于是，复核结果基本符合原定范围。
(3) 夹套设计
①确定夹套内径和高度
夹套内径Di可根据釜体直径按下表选取
表3.5 夹套内径与釜体直径关系
mm
Di
500～600
700～1800
2000～3000
Di
Di+50
Di+100
Di+200
对于筒体内径，夹套的内径为，
因此mm，符合压力容器公称直径。
估算夹套的高度为
m
选取夹套高度mm，则mm，这样便于筒体法兰螺栓装拆。
②确定夹套的材料和壁厚
选用Q235－A(即A3钢)为夹套材料，查手册板厚为4.5－16mm时得Q235－A、（A3）设计温度为100℃的许用应力［σ］t = 113MPa，夹套加热蒸汽系统装有安全阀，选取夹套设计压力，即MPa，夹套筒体与内筒的环焊缝因无法双面焊和作相应的探伤检查，从安全考虑，夹套上所有焊缝均取焊缝系数，取壁厚附加量中的钢板厚度负偏差mm，单面腐蚀取腐蚀裕量mm。
夹套的厚度计算如下：
mm
凸形封头的壁厚附加量也只考虑c1和c2，加工成型的减薄量由制造厂根据加工条件来确定，以保证壁厚符合图纸数值，设计计算时可不作考虑。取mm，mm，标准椭圆夹套封头的壁厚为
mm
圆整至钢板规格厚度并查阅封头标准，选取夹套的筒体和封头的壁厚均为8mm。
(4) 搅拌装置的设计选用
在反应釜中，为增加反应速率、强化传质或传热效果以及加强混合等作用，常装设搅拌装置。搅拌装置由搅拌器与搅拌轴组成，搅拌器型式很多，通常由工艺要求确定。
根据工艺条件要求，选取搅拌器外径700mm，搅拌轴直径mm的平桨式搅拌器，标记为：
搅拌器700－50 HG5－220－65
4、配置设施
SS1500型三足式离心机两台, 一备一用切换，利于操作及稳定运行。
3.2.6硫脲－铁置换
1、设计说明
由于焙烧过程中仍有部分卤化银未转变成金属银，因此采用了硫脲浸出－－铁置换的工序，使卤化银彻底转化为金属银。反应温度控制在35℃左右，浸置后银泥的含银量约为88%。
2、设计计算
经水洗－酸洗－水洗后焙烧渣的质量约为原来的24%，即
kg
(1) 硫脲投入量计算
按固液比（质量比）1：8加入硫脲质量分数为1%的水溶液，发生的化学反应如下：
2AgX+4CS（NH2）2 = 2Ag［2CS（NH2）2］X2
加入的硫脲水溶液的质量为
kg
其中硫脲的质量为
kg
故需工业硫脲（含量为99%）的质量为
kg
配制1%的硫脲水溶液所需水量为
kg
(2) 铁粉投入量计算
焙烧过程未转化为金属银的卤化银的物质的量为（假设有30%的卤化银未转化）
kmol
置换反应方程式为：
2Ag［2CS（NH2）2］X2+Fe = 2Ag+Fe［2CS（NH2）2］X2
需投加的铁粉的重量为
kg
3、反应釜设计计算与选型
(1) 釜体设计
①确定筒体直径
选取反应釜装料系数，由，可得设备容积
m3
对液－固相类型选取，估计筒体的内径为
m
将计算结果圆整至公称直径标准系列，选取筒体内径mm。
②确定筒体高度
当mm时查表得标准椭圆封头曲面高度mm，直边高度mm，封头容积m3，表面积m2。由表查得每一米高的筒体容积m3，表面积m2。
m
筒体高度圆整为mm。
于是，复核结果基本符合原定范围。
(2) 夹套设计
①确定夹套内径和高度
对于筒体内径，夹套的内径为，
因此mm，符合压力容器公称直径。
估算夹套的高度为
m
选取夹套高度mm，则mm，这样便于筒体法兰螺栓装拆。
②确定夹套的材料和壁厚
选用Q235－A(即A3钢)为夹套材料，查手册板厚为4.5－16mm时得Q235－A、（A3）设计温度为100℃的许用应力［σ］t = 113MPa，夹套加热蒸汽系统装有安全阀，选取夹套设计压力，即MPa，夹套筒体与内筒的环焊缝因无法双面焊和作相应的探伤检查，从安全考虑，夹套上所有焊缝均取焊缝系数，取壁厚附加量中的钢板厚度负偏差mm，单面腐蚀取腐蚀裕量mm。
夹套的厚度计算如下：
mm
凸形封头的壁厚附加量也只考虑c1和c2，加工成型的减薄量由制造厂根据加工条件来确定，以保证壁厚符合图纸数值，设计计算时可不作考虑。取mm，mm，标准椭圆夹套封头的壁厚为
mm
圆整至钢板规格厚度并查阅封头标准，选取夹套的筒体和封头的壁厚均为5mm。
(3) 搅拌装置的设计选用
在反应釜中，为增加反应速率、强化传质或传热效果以及加强混合等作用，常装设搅拌装置。搅拌装置由搅拌器与搅拌轴组成，搅拌器型式很多，通常由工艺要求确定。
根据工艺条件要求，选取搅拌器外径500mm，搅拌轴直径mm的平桨式搅拌器，标记为：
搅拌器500－40 HG5－220－65
3.2.7硫酸洗涤
1、设计说明
为进一步去除无机杂质及浸置过程带入的铁，设定硫酸洗涤工序，反应温度控制在50℃左右，洗涤后即得到粗银粉，其含银量约90%左右。
2、设计计算
经过硫脲－铁置换过程得到的置换渣质量为
kg
按固液比（质量比）1：1加入1.5mol/L的硫酸溶液,则加入的溶液质量为
kg
1.5mol/L的硫酸的密度约为1.07g/mL，故加入的硫酸体积为
L
硫酸溶液中溶质的物质的量为
kmol
硫酸溶液溶质的质量分数为
需工业硫酸（工业硫酸的质量分数为98%，密度为1.84 g/mL）的质量为
kg
配制1.5mol/L硫酸溶液所需水量为
kg
3.2.8铸锭
1、设计说明
粗银粉中还含有湿法不能除去的硅、碳等杂质，为进一步提纯，将粗银粉配入一定比例的硼砂、碳酸钠等熔剂在感应电炉中熔炼，升温至1100℃，恒温1h，去除上浮渣，将银注入钢铁模中，即得银锭，银锭纯度可达到99.9%左右。
2、设计计算
滤渣经过烘干后得到粗银粉，粗银粉的质量为
kg
配入适量的熔剂（碳酸钠和硼砂），烘干粗银粉与烘干的碳酸钠和硼砂按质量
1：0.02：0.08装入感应电炉，所需加入的碳酸钠的质量为
kg
所需加入的硼砂的质量为
kg
所得的银锭的质量约为粗银粉质量的91%，即
kg
3、设备选型
本设计采用感应电炉进行熔炼。
(1) 感应电炉熔炼的优缺点及其应用
优缺点：与冲天炉熔炼相比，感应电炉熔炼的优点是熔炼过程中不会有增碳和增硫现象，而且熔炼过程可以造渣覆盖铁液，在一定程度上能防止铁液中硅、锰及合金元素的氧化，并减少铁液从炉气中吸收气体，从而使铁液比较纯净。这种熔炼方法的缺点是电能耗费大。
应用： 感应电炉适用于熔炼高质量灰铸铁、合金铸铁、球墨铸铁及蠕墨铸铁等。无芯感应电炉能够直接熔化固体炉料，而且开炉及停炉比较方便，适合于间断性生产条件。有芯感应电炉开炉及停炉不便，适合于连续性生产。这种炉子熔化固体炉料的热效率低，而对过热铁液的热效率高，故适于与冲天炉配合使用。目前这两种形式的感应电炉在铸(2) 感应电炉选型
SPZ-45 45kw熔炼炉两台，一备一用切换，利于操作及稳定运行。
3.2.9银回收设计结果分析
1、银平衡数据分析
(1) 数据列表
表3.6 银平衡数据
湿银泥
焙烧渣
水洗－酸洗－水洗渣
质
量
/kg
银 含
量
/%
银 质
量
/kg
质
量
/kg
银 含
量
/%
质
量
/kg
银 含
量
/%
2100
1.7
35.7
195.98
18.21
47.04
75.81
置换渣
硫酸洗渣
银锭
质
量
/kg
银 含
量
/%
质
量
/kg
银 含
量
/%
质
量
/kg
银 含
量
/%
银 质
量
/kg
39.67
89.84
39.12
91.08
35.6
99.92
35.57
(2) 数据分析
由银平衡数据表可得银回收率为
2、银损失数据分析
(1) 数据列表
表3.7 银损失数据
焙烧渣
水洗－酸洗－水洗废水
银损失
/g
水洗银损失
/g
盐酸洗银损失
/g
水洗银损失
/g
12
6
15
6
置换废水
硫酸洗废水
铸锭浮渣
银损失
/g
银损失
/g
银损失
/g
21
10
60
(2) 数据分析
由银损失数据表可得银损失总量为
g = 0.13kg
银总损失率为
银回收率为
3.3废水处理
3.3.1废水量计算
1、工业企业职工的生活用水和沐浴用水量
已知该企业职工人数为90人，用水量为平均每人每天0.25m3，故该企业职工一天用水总量为
m3/d
2、每天生产产生的废水量
(1) 水洗－酸洗－水洗过程产生的废水量为
kg/d＝4.7m3/d
(2) 置换过程产生的废水量为
kg/d＝0.376m3/d
(3) 硫酸洗涤过程产生的废水量为
kg/d＝0.04m3/d
(4) 每天生产产生
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