金屬硫化物礦石(硫鐵礦、黃銅礦、方鉛礦和閃鋅礦等)是硫酸工業(yè)和冶金工業(yè)的重要原料,浮選后的精礦(硫精礦、銅精礦、鎳精礦、鉬精礦和鋅精礦等)需要進行干燥才能進入后續(xù)的焙燒和熔煉設(shè)備。在我國,隨著大型硫鐵礦焙燒及有色金屬冶煉裝置的建設(shè),迫切要求提高精礦干燥設(shè)備的單臺處理能力,并要求對精礦實施深度干燥。
 
      精礦的干燥特性及干燥要求
       潮濕的硫化銅精礦一般為灰褐色,粒度約200目(74 m)。由于金屬含量較高,堆密度較大,對設(shè)備的磨損性較強。經(jīng)浮選法生產(chǎn)的精礦,其W(H2O)一般為10% 一15% 。當W(H2O)為10%左右時,精礦比較松散;當w(H:O)更高時,精礦比較粘。此外,精礦中的硫化物在加熱過程中易造成酸性腐蝕。
入爐精礦的水含量對熔煉作業(yè)有很大的影響。一般的熔煉過程要求入爐精礦W(H:O)為6% 一8% ,有的則要求更低,如閃速爐熔煉要求入爐銅精礦W(H:O)低于0.3%。水含量過高會造成精礦流動性差,堵塞加料斗L2],也不利于有色金屬的熔煉。另外,熔煉作業(yè)對干燥后精礦的粒度也有一定的要求。
干燥方法及設(shè)備
金屬硫化物精礦的干燥一般分直接干燥和間接干燥兩種方式。
1.直接干燥
       精礦的直接干燥是指在干燥過程中干燥介質(zhì)與精礦發(fā)生接觸的干燥過程,如圓筒干燥和氣流干燥。直接干燥一般采用熱空氣或熱煙氣為加熱介質(zhì),根據(jù)工藝要求進行一級或二級干燥。早期,冶煉廠一般采用圓筒干燥或氣流干燥,其中氣流干燥又分二段式(鼠籠打散機+干燥管)和三段式(短圓筒干燥機+鼠籠打散機+干燥管)。這兩種方法雖然精礦處理能力較大且產(chǎn)品粒度均勻,但都存在著熱效率低、占地面積大和流程復(fù)雜的缺點。
此外,氣流干燥機由于垂直輸送物料,回轉(zhuǎn)窯動力消耗很高;其中的鼠籠打散機由于高速旋轉(zhuǎn)(250—300 r/rain),轉(zhuǎn)子易磨損,檢修工作量大,一般2—3星期即需補焊一次-3]。鑒于上述原因,近些年部分廠家開始采用旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機來干燥某些精礦(如鉬精礦)。但旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機一般采用高溫氣體作為干燥介質(zhì),易形成SO:,對設(shè)備造成腐蝕,而且下部攪拌器的轉(zhuǎn)速較高,容易發(fā)生磨損。另外,旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機同樣存在熱效率低和處理能力小的問題。特別需要指出的是,直接干燥法普遍存在尾氣處理問題。其尾氣流量大,粉塵含量高,處理不當易造成環(huán)境污染。
2. 間接干燥
       精礦的間接干燥是指在干燥過程中干燥介質(zhì)不與精礦發(fā)生接觸的干燥過程,其設(shè)備有多層蒸汽盤管干燥機、盤式干燥機、槳葉干燥機和蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥機等。間接干燥機一般采用飽和蒸汽為加熱介質(zhì),其熱效率遠高于直接干燥,且尾氣量小、粉塵含量低,因而流程相對簡單。多層蒸汽盤管干燥機是最早用來干燥精礦的間接干燥機。它由一個多盤管結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子和一個固定殼體構(gòu)成,精礦隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動向前推進。由于精礦的磨損性較強,易發(fā)生盤管破損、護板及刮板磨損等,檢修工作十分頻繁。一般情況下,干燥機每周停機檢查一次。盤式干燥機曾用于干燥硫精砂,但出現(xiàn)了很多生產(chǎn)故障:上部幾層干燥盤上的物料結(jié)疤,物料容易從干燥盤外沿直接掉落到底盤而短路,以及耙葉易磨損造成耙桿斷裂。這些問題直接影響了干燥效果和干燥設(shè)備的正常運行,最后廠家被迫對物料進行預(yù)干燥后再將其送入盤式干燥機干燥,不但工藝流程加長,而且投資增加。另外,它的處理能力也較小。槳葉干燥機特別適合于干燥粘性及膏狀物料 。根據(jù)試驗研究,槳葉干燥機對精礦的干燥效果很好,由于槳葉的自清理作用,物料基本沒有粘結(jié)情況,流動狀態(tài)良好,出口產(chǎn)品的含濕量和粒度均能滿足工業(yè)要求。但由于物料的特性,槳葉易磨損且動力消耗較大,不適用于大型裝置。蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥機由于其節(jié)能環(huán)保,單臺處理能力大和動力消耗低等優(yōu)點,已逐漸成為精礦干燥的首選設(shè)備。下面重點介紹蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥機.
3.蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥機
       我們公司從1992年開始進行高密度聚乙烯(HDPE)裝置蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥機攻關(guān)(主要是通過國外樣機進行逆向研發(fā)),經(jīng)過不斷地改進和優(yōu)化,形成了自己的專利技術(shù)。我們先后完成了大型HDPE和PTA(對精苯二甲酸)裝置蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥機的國產(chǎn)化,并將該技術(shù)成功地應(yīng)用于冶金行業(yè)濕精礦的干燥。
結(jié)構(gòu)和工作原理
       如前所述,蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥機是一種間接加熱型回轉(zhuǎn)干燥機,其結(jié)構(gòu)如圖1所示。蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥機主要由簡體、蒸汽管、進料螺旋、進料端密封、出料端密封、蒸汽系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)和支撐件等組成。蒸汽換熱管以同心圓方式排成若干圈,布置在筒體內(nèi),貫穿整個干燥機。干燥所需的熱量由通入換熱管內(nèi)的蒸汽提供。另外,向簡體內(nèi)通入少量載氣(空氣),將干燥過程蒸發(fā)出來的水分攜帶到筒外。
干燥工藝流程
       蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥機以中低壓飽和蒸汽作為加熱介質(zhì),干燥溫度較低,因此不會造成精礦中硫化物的分解和氧化。銅精礦回轉(zhuǎn)干燥機的工藝流程如下:濕精礦通過螺旋進料器進入干燥機內(nèi)部,干燥機筒體具有一定的斜度,物料隨著筒體的轉(zhuǎn)動一邊翻滾向前移動,一邊與沿簡體四周布置的蒸汽管進行換熱而被干燥,干燥后的精礦經(jīng)過出料箱排出;少量載氣從出料端進入干燥設(shè)備內(nèi)部,攜帶干燥過程蒸發(fā)的水分從進料端排出;經(jīng)過布袋除塵器分離除塵后,尾氣排空,收集的粉塵返回進料螺旋。該工藝具有流程簡單、設(shè)備數(shù)量少、投資低、熱效率高、粉塵及有害氣體排放量小、便于操作及維護管理等優(yōu)點。
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