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金属硫化物精矿的干燥设备特性及选型

2013-03-23 | 浏览量: 376 常州市荣发干燥设备有限公司
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    本文以硫化铜精矿为例,说明精矿的干燥特性、干燥设备的选型及工业应用情况。
    金属硫化物矿石(硫铁矿、黄铜矿、方铅矿和闪锌矿等)是硫酸工业和冶金工业的重要原料,浮选后的精矿(硫精矿、铜精矿、镍精矿、钼精矿和锌精矿等)需要进行干燥才能进入后续的焙烧和熔炼设备。在我国,随着大型硫铁矿焙烧及有色金属冶炼装置的建设,迫切要求提高精矿干燥设备的单台处理能力,并要求对精矿实施深度干燥。

1 精矿的干燥特性及干燥要求
    潮湿的硫化铜精矿一般为灰褐色,粒度约200目(74 m)。由于金属含量较高,堆密度较大,对设备的磨损性较强。经浮选法生产的精矿,其W(H2O)一般为10% 一15% 。当W(H2O)为10%左右时,精矿比较松散;当w(H:O)更高时,精矿比较粘。此外,精矿中的硫化物在加热过程中易造成酸性腐蚀。

    入炉精矿的水含量对熔炼作业有很大的影响。一般的熔炼过程要求入炉精矿W(H:O)为6% 一8% ,有的则要求更低,如闪速炉熔炼要求入炉铜精矿W(H:O)低于0.3%。水含量过高会造成精矿流动性差,堵塞加料斗L2],也不利于有色金属的熔炼。另外,熔炼作业对干燥后精矿的粒度也有一定的要求。

2 干燥方法及设备
    金属硫化物精矿的干燥一般分直接干燥和间接干燥两种方式。

2.1 直接干燥
    精矿的直接干燥是指在干燥过程中干燥介质与精矿发生接触的干燥过程,如圆筒干燥和气流干燥。直接干燥一般采用热空气或热烟气为加热介质,根据工艺要求进行一级或二级干燥。早期,冶炼厂一般采用圆筒干燥或气流干燥,其中气流干燥又分二段式(鼠笼打散机+干燥管)和三段式(短圆筒干燥机+鼠笼打散机+干燥管)。这两种方法虽然精矿处理能力较大且产品粒度均匀,但都存在着热效率低、占地面积大和流程复杂的缺点。
    此外,气流干燥机由于垂直输送物料,回转窑动力消耗很高;其中的鼠笼打散机由于高速旋转(250—300 r/rain),转子易磨损,检修工作量大,一般2—3星期即需补焊一次-3]。鉴于上述原因,近些年部分厂家开始采用旋转闪蒸干燥机来干燥某些精矿(如钼精矿)。但旋转闪蒸干燥机一般采用高温气体作为干燥介质,易形成SO:,对设备造成腐蚀,而且下部搅拌器的转速较高,容易发生磨损。另外,旋转闪蒸干燥机同样存在热效率低和处理能力小的问题。特别需要指出的是,直接干燥法普遍存在尾气处理问题。其尾气流量大,粉尘含量高,处理不当易造成环境污染。

2.2 间接干燥
    精矿的间接干燥是指在干燥过程中干燥介质不与精矿发生接触的干燥过程,其设备有多层蒸汽盘管干燥机、盘式干燥机、桨叶干燥机和蒸汽管回转干燥机等。间接干燥机一般采用饱和蒸汽为加热介质,其热效率远高于直接干燥,且尾气量小、粉尘含量低,因而流程相对简单。多层蒸汽盘管干燥机是最早用来干燥精矿的间接干燥机。它由一个多盘管结构的转子和一个固定壳体构成,精矿随着转子的转动向前推进。由于精矿的磨损性较强,易发生盘管破损、护板及刮板磨损等,检修工作十分频繁。一般情况下,干燥机每周停机检查一次。盘式干燥机曾用于干燥硫精砂,但出现了很多生产故障:上部几层干燥盘上的物料结疤,物料容易从干燥盘外沿直接掉落到底盘而短路,以及耙叶易磨损造成耙杆断裂。这些问题直接影响了干燥效果和干燥设备的正常运行,最后厂家被迫对物料进行预干燥后再将其送入盘式干燥机干燥,不但工艺流程加长,而且投资增加。另外,它的处理能力也较小。桨叶干燥机特别适合于干燥粘性及膏状物料 。根据试验研究,桨叶干燥机对精矿的干燥效果很好,由于桨叶的自清理作用,物料基本没有粘结情况,流动状态良好,出口产品的含湿量和粒度均能满足工业要求。但由于物料的特性,桨叶易磨损且动力消耗较大,不适用于大型装置。蒸汽管回转干燥机由于其节能环保,单台处理能力大和动力消耗低等优点,已逐渐成为精矿干燥的首选设备。下面重点介绍蒸汽管回转干燥机.

3 蒸汽管回转干燥机
    兰州瑞德干燥技术有限公司从1992年开始进行高密度聚乙烯(HDPE)装置蒸汽管回转干燥机的国产化攻关,经过不断地改进和优化,形成了自己的专利技术。该公司先后完成了大型HDPE和PTA(对精苯二甲酸)装置蒸汽管回转干燥机的国产化,并将该技术成功地应用于冶金行业湿精矿的干燥。

3.1 结构和工作原理
    如前所述,蒸汽管回转干燥机是一种间接加热型回转干燥机,其结构如图1所示。蒸汽管回转干燥机主要由简体、蒸汽管、进料螺旋、进料端密封、出料端密封、蒸汽系统、传动系统和支撑件等组成。蒸汽换热管以同心圆方式排成若干圈,布置在筒体内,贯穿整个干燥机。干燥所需的热量由通入换热管内的蒸汽提供。另外,向简体内通入少量载气(空气),将干燥过程蒸发出来的水分携带到筒外。

3 2 试验研究
    天华化工机械及自动化研究设计院采用蒸汽管回转干燥机,对铜精矿的干燥进行了详细的试验研究。干燥机规格为 00 mm X 3 500 mm,采用饱和蒸汽为加热介质。试验目的在于了解不同含水量物料的流动、粘结情况,以及干燥后物料的粒径分布情况。试验采用厂家提供的国内外共5种原料,其W(H 0)为5% 一6%。由于水含量较低,干燥过程中没有粘壁现象,物料的流动性很好,产品能满足闪速炉熔炼的水含量要求,但干燥前后铜精矿的粒度分布变化不大。铜精矿干燥曲线和干燥速率曲线分别见图2和图3。由图2可见,停留时间在30 rain左右即可使产品的(H20)达到0.3% 以下。

    从试验研究来看,蒸汽管回转干燥机具有处理能力大和功耗低的优势,只要适当控制进料的湿含量就可以满足粒度要求。如果干燥后产品采用气力输送,干燥时形成的疏松颗粒完全可以被打散,对后续设备没有不利影响。

3.3 干燥工艺流程
    蒸汽管回转干燥机以中低压饱和蒸汽作为加热介质,干燥温度较低,因此不会造成精矿中硫化物的分解和氧化。铜精矿回转干燥机的工艺流程如下:湿精矿通过螺旋进料器进入干燥机内部,干燥机筒体具有一定的斜度,物料随着筒体的转动一边翻滚向前移动,一边与沿简体四周布置的蒸汽管进行换热而被干燥,干燥后的精矿经过出料箱排出;少量载气从出料端进入干燥机内部,携带干燥过程蒸发的水分从进料端排出;经过布袋除尘器分离除尘后,尾气排空,收集的粉尘返回进料螺旋。该工艺具有流程简单、设备数量少、投资低、热效率高、粉尘及有害气体排放量小、便于操作及维护管理等优点。

3.4 工业应用
    天华化工机械及自动化研究设计院为金川公司研制的铜精矿蒸汽管回转闪蒸干燥机规格为 .2m X 17.5 m,处理能力超过100 t/h。该干燥设备应用于该公司250 kt/a铜合成炉工程,是当前国内研制的最大规格的蒸汽管回转干燥机,也是冶金行业第一台与引进闪速炉配套的大型国产精矿干燥设备。它采用废热锅炉的中低压蒸汽作为热源,节能效果十分明显。自2005年9月开车以来,干燥机运行状态良好。它的成功应用为国家节约外汇近4 000万人民币。2006年8月,铜陵有色金属(集团)有限公司400 kt/a硫酸项目试车成功。此项目在国内首次采用蒸汽管回转喷雾干燥设备干燥硫精砂,设备规格为 .4 m X 21 m,处理能力65 t/h L1 。实践证明,蒸汽管回转干燥机非常适合对精矿进行大批量处理和深度干燥,并且具有环保和节能的优点,值得推广.

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