金屬硫化物精礦的幹（gàn）燥設備特性及選型

本文以硫化銅精礦為（wéi）例（lì），說明精（jīng）礦的幹燥特性、幹燥設備的選型及工業應用（yòng）情況。
    金屬硫化物礦石(硫鐵（tiě）礦、黃（huáng）銅礦、方鉛礦和閃鋅礦等)是硫酸（suān）工業（yè）和冶金工業的重要原料，浮（fú）選後的精礦(硫精礦、銅精礦、鎳精礦、鉬（mù）精礦和（hé）鋅精礦等)需要進行幹（gàn）燥才能進入後（hòu）續的焙燒和熔煉設備。在我國，隨著大型硫鐵礦焙燒及有色金（jīn）屬冶（yě）煉裝置的建設，迫切要求提高精礦幹燥設備的單台處理能力，並要求對精礦實（shí）施深度幹燥。

1 精礦的幹燥特性（xìng）及幹燥要（yào）求
    潮濕的硫化銅精礦一般為灰褐色，粒度（dù）約（yuē）200目(74 m)。由於金屬含量較高，堆（duī）密度較（jiào）大，對設備的（de）磨損性較強。經浮選法生產的精礦，其W(H₂O)一（yī）般為10％ 一15％ 。當W(H₂O)為（wéi）10％左右時（shí），精礦比較鬆散；當（dāng）w(H：O)更高（gāo）時，精礦比較粘。此外，精礦中的硫化物（wù）在加熱過程中易（yì）造成酸性腐蝕。 
    入爐精礦的水含量對熔煉（liàn）作業有很大的影響。一般的（de）熔（róng）煉過（guò）程要求入爐精礦（kuàng）W(H：O)為6％ 一8％ ，有的則要求更低，如閃速爐（lú）熔（róng）煉要求入（rù）爐銅精礦W(H：O)低於（yú）0．3％。水含量過高會造成精（jīng）礦流動性差，堵塞加料鬥L2]，也（yě）不利（lì）於（yú）有色金屬的熔煉（liàn）。另外，熔煉作業對幹燥後（hòu）精礦的粒度也有一定的要求。
2 幹燥方法及設備
    金屬（shǔ）硫化物精礦的幹燥一般分直接幹燥和間接幹燥兩種方式。
2．1 直接（jiē）幹燥
    精礦的直接幹燥是指在幹燥過（guò）程中幹燥介質與精礦發生接（jiē）觸的幹（gàn）燥過程，如圓筒幹燥和氣流幹燥（zào）。直接幹燥一般采用熱空氣或熱煙氣為（wéi）加（jiā）熱介質，根據工藝要求進行一級或二級幹燥。早期，冶煉廠一般采用（yòng）圓筒幹燥或氣流幹燥，其中氣流幹燥又分（fèn）二段式(鼠籠打（dǎ）散機+幹燥（zào）管)和三（sān）段式(短圓筒（tǒng）幹燥機+鼠籠打（dǎ）散機+幹燥管)。這兩種方法雖然（rán）精礦處理（lǐ）能力較大且產品粒度均勻，但都存在著熱效率低（dī）、占地麵積大（dà）和流程複雜的缺點。
    此外，氣流幹燥機由於垂直輸送物（wù）料，回（huí）轉窯（yáo）動力消耗很高；其（qí）中的鼠籠打散機由於高（gāo）速旋轉(250—300 r／rain)，轉子易磨損，檢修工作量（liàng）大，一般2—3星期即需補焊一次-3]。鑒於上述原因，近些年部分廠家開始采用（yòng）旋轉閃蒸（zhēng）幹燥機（jī）來幹（gàn）燥某些精礦(如鉬精礦)。但旋轉閃蒸幹燥機一般（bān）采用（yòng）高溫氣（qì）體作為幹（gàn）燥介質，易形成SO：，對設備造成腐（fǔ）蝕，而且（qiě）下部攪拌器的轉速較高，容易發生磨損。另外，旋轉閃蒸幹燥機同（tóng）樣存在熱效率低和（hé）處（chù）理能力小（xiǎo）的問題。特別需要指出的（de）是，直接幹燥法普遍存在尾氣處理問（wèn）題。其尾氣（qì）流量大，粉塵含量高，處理不當易造成環（huán）境汙染。
2．2 間接幹燥
    精礦的間接幹燥是指在幹燥（zào）過程中幹燥介質不與精礦發（fā）生接觸的幹燥（zào）過程，其設備有多層蒸汽盤管幹燥機、盤式幹燥機、槳葉幹燥機和蒸汽管回轉幹燥機等。間接幹燥機一般采用飽和蒸汽為加熱介質，其熱效率遠高於直接幹燥，且尾氣（qì）量（liàng）小、粉塵含量低（dī），因而流程相對簡單。多層蒸汽盤管幹燥機是（shì）^早用（yòng）來幹燥精礦的間接幹燥機。它由一個多盤管結構的轉子（zǐ）和一個固定殼體構成，精礦隨著轉子的（de）轉動向前（qián）推進。由於精礦的磨損性較強，易發生盤管破損、護板（bǎn）及刮板磨損等，檢修工作^頻繁（fán）。一般情況下，幹（gàn）燥機每周停機檢查一次。盤式幹燥機曾用於（yú）幹燥硫（liú）精砂（shā），但出現（xiàn）了很多生產故障：上部幾層幹燥盤上的物料結疤，物料容易從幹燥（zào）盤外沿直接掉（diào）落（luò）到底盤而短（duǎn）路，以及耙葉易磨損（sǔn）造成耙杆斷裂。這（zhè）些（xiē）問題直接影響了幹燥效果和幹燥設備的正常運行，^後廠家被迫對物（wù）料進行預幹燥後再將其送入盤式幹（gàn）燥機幹（gàn）燥，不但工藝流程加（jiā）長，而且投資增加（jiā）。另外，它的處理能力也（yě）較小。槳葉幹燥（zào）機特別適合於幹燥粘（zhān）性及膏狀物料 。根據試驗研究，槳葉幹燥機對精礦的幹燥效果很好，由於槳葉的自清（qīng）理作用，物料基本沒有粘結（jié）情況，流動狀態良好（hǎo），出口產品（pǐn）的含濕量和粒度均能滿足工業（yè）要求。但由於物（wù）料的特性，槳葉易磨損且動力消耗較大，不適用於大型裝置。蒸（zhēng）汽管回轉幹燥機由於其節能環（huán）保，單台處理能力大和動力消耗低等（děng）優點，已逐漸成為精礦幹燥的^設備。下麵重點介紹蒸汽管回轉幹燥機.
3 蒸汽管回轉幹（gàn）燥機
    蘭州瑞（ruì）德幹燥技（jì）術（shù）有限公司（sī）從1992年開始進行高密度聚乙烯（xī）(HDPE)裝置蒸汽管回轉幹燥機的國產化攻關，經過不（bú）斷地改（gǎi）進和優化，形（xíng）成了自己的專利技術。該（gāi）公司先（xiān）後完成了大型（xíng）HDPE和PTA(對（duì）精苯二甲酸)裝置蒸汽管回（huí）轉幹燥機的國產化，並將該技術成功地（dì）應用於冶金行業濕（shī）精礦的幹燥。
3．1 結構和工作原理
    如前所述，蒸汽管回（huí）轉幹燥機是一種間接加熱型回轉幹（gàn）燥（zào）機，其結構如圖1所示。蒸（zhēng）汽（qì）管回（huí）轉幹燥機（jī）主要由簡體、蒸汽管、進料螺旋、進料端密封、出料端密封、蒸汽係統、傳動係統和支撐件等組（zǔ）成。蒸（zhēng）汽換熱管以同心圓方式（shì）排成（chéng）若幹圈，布（bù）置在（zài）筒體內，貫穿整個幹燥（zào）機。幹燥（zào）所需的熱量由通入換熱管內的蒸汽提供。另外，向簡體內通入少量載氣(空氣)，將幹燥過程蒸發出來的水分攜帶到筒外。
3 2 試驗（yàn）研究
    天（tiān）華化工機械及自動化研究設計院采用蒸汽管回轉幹（gàn）燥（zào）機，對銅精礦的幹燥進行了詳細（xì）的試驗研究。幹（gàn）燥機規格為 00 mm X 3 500 mm，采用飽（bǎo）和蒸汽為加熱介質。試驗目的在於了解不同含水量物料的流動、粘結情況（kuàng），以（yǐ）及幹燥後物料的（de）粒徑分布情況。試驗采用廠家提供的國內外共5種原（yuán）料，其W(H 0)為5％ 一6％。由於水含量較低，幹（gàn）燥過程中沒有（yǒu）粘壁現象，物料的流動性很好，產品能滿足閃速（sù）爐（lú）熔煉（liàn）的水（shuǐ）含量要求，但幹燥前後銅精礦的粒度分布變化不（bú）大。銅精（jīng）礦幹燥曲線和幹燥速率曲線分別見圖2和圖3。由圖（tú）2可見，停留（liú）時間在30 rain左右即（jí）可使產品的(H₂O)達到0．3％ 以下。
    從（cóng）試驗研究來看，蒸汽管回轉幹燥機具有處理能力大和功耗低的（de）優（yōu）勢，隻要適當控製進料的濕含量就可以滿足（zú）粒度要求（qiú）。如果幹燥後產品采（cǎi）用氣力輸送，幹燥時形成的疏鬆顆粒完全可以被打（dǎ）散，對後續設備沒有（yǒu）不利影響。
3．3 幹燥工藝流程
    蒸汽（qì）管回轉幹燥機以中低壓飽和蒸汽作為加熱介質，幹燥（zào）溫度較低，因此不會造成精礦中硫化物的分解和氧化。銅（tóng）精礦回轉幹燥機的工藝流程如下：濕精礦通過螺旋進料器進入幹燥機內部，幹燥機筒體具（jù）有一定的斜度，物料隨著筒體的轉動（dòng）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幹燥，幹燥後的精礦經過出料箱排出；少（shǎo）量載氣從出料端進入幹燥（zào）機內部，攜帶幹燥過程蒸發的（de）水（shuǐ）分從進料端排出（chū）；經（jīng）過布袋除塵器分離除塵後，尾氣排空，收集的粉塵返回（huí）進料螺（luó）旋。該工藝具有流程簡單、設備數量（liàng）少、投資低、熱效（xiào）率高、粉塵及有害氣體排放量小（xiǎo）、便於操作及維護管理等優點。
3．4 工業應用（yòng）
    天華化（huà）工機械及自動化研究設計院為金川公（gōng）司研製的銅精礦（kuàng）蒸（zhēng）汽管回（huí）轉閃蒸幹燥機規格為 ．2m X 17．5 m，處理能力超過100 t／h。該幹燥設備應用於該公司250 kt／a銅合成爐（lú）工程，是當前國內研製（zhì）的^大規格的蒸汽（qì）管回轉幹（gàn）燥機，也是冶金行業第一台與引進閃速爐配套的大型國產精礦（kuàng）幹燥設（shè）備。它（tā）采用（yòng）廢熱鍋（guō）爐的中低壓蒸汽作為熱源，節能效果^明顯。自2005年9月開車以來，幹燥機運行狀態良（liáng）好。它的（de）成功應（yīng）用為國家節約外匯近4 000萬人民幣。2006年8月（yuè），銅陵有色金屬(集團)有限公司400 kt／a硫酸（suān）項（xiàng）目試車（chē）成功。此項目在國內首次采用蒸汽管回轉噴霧幹燥（zào）設備幹燥硫精砂，設備規格為 ．4 m X 21 m，處理能力（lì）65 t／h L1 。實踐證明，蒸汽管回轉幹燥機非常適合對精礦進（jìn）行大批量處理和深度幹燥，並且具（jù）有環保和節（jiē）能的優點，值得推廣.