金屬硫化（huà）物精礦的幹燥設備特（tè）性及選型

本文（wén）以硫化銅精礦（kuàng）為例，說明精礦的幹（gàn）燥特性、幹燥設備的選型及工業應用情況。
    金屬（shǔ）硫化物礦石(硫鐵礦、黃銅礦、方鉛（qiān）礦和閃鋅礦等)是硫酸工業和（hé）冶金工業的重要原料，浮選（xuǎn）後的（de）精（jīng）礦（kuàng）(硫精礦、銅精礦、鎳精礦（kuàng）、鉬精礦和鋅精礦等)需要進行幹燥才能進入後續的焙（bèi）燒和熔煉設（shè）備。在我國，隨著大型硫（liú）鐵礦焙燒及有色金屬冶煉裝置的建設，迫切要求（qiú）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（gàn）燥。

1 精（jīng）礦的幹燥特性及幹燥要求
    潮濕的硫化銅精礦一般為灰褐色，粒度約200目(74 m)。由於金屬含量較高，堆密度較大，對設備的磨損性較強。經浮選法生產的精礦，其W(H₂O)一般為10％ 一15％ 。當W(H₂O)為（wéi）10％左右時，精礦比較鬆散；當w(H：O)更高時，精礦比較粘。此（cǐ）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（de）水含（hán）量對熔煉（liàn）作業有很大的影響。一般的熔煉（liàn）過程要求入爐精礦W(H：O)為6％ 一8％ ，有的（de）則要求更低，如閃（shǎn）速（sù）爐（lú）熔煉要求入爐銅精礦（kuàng）W(H：O)低於0．3％。水含量過高會造成精礦（kuàng）流動性差，堵塞加料鬥L2]，也（yě）不利於有色金屬的熔煉。另外（wài），熔煉作業（yè）對幹燥後精礦的粒度（dù）也有一定的要求。
2 幹燥方法及設備
    金屬硫化物精礦的幹燥一般分直接（jiē）幹燥和間接幹燥兩種方式。
2．1 直接幹燥
    精礦的直接幹（gàn）燥是指在幹燥過（guò）程中幹燥介質與精礦發生接觸的幹（gàn）燥過程，如圓（yuán）筒幹燥和氣流幹燥。直接幹燥一般采用熱空氣或熱煙（yān）氣為加熱介質，根據工藝要求進行一級或二級幹燥。早期，冶煉（liàn）廠一般采用圓筒幹燥或氣流幹燥，其中氣流幹燥又分二段式(鼠籠打散機+幹燥管)和三段（duàn）式(短圓筒幹燥（zào）機+鼠籠打散機（jī）+幹燥管)。這兩種方法雖然精礦處理能力較大且產品粒度均勻，但都存在著熱效率低、占（zhàn）地麵積大和流程複雜（zá）的缺點。
    此外，氣流幹燥機由於垂直（zhí）輸送物料，回轉窯動力消（xiāo）耗很高；其中的鼠籠打散機（jī）由於（yú）高速（sù）旋轉（zhuǎn）(250—300 r／rain)，轉子易磨損，檢修工作量大，一般2—3星期即需補焊一次-3]。鑒於上述（shù）原（yuán）因，近些年部分廠家開始采用旋轉閃蒸幹燥機來（lái）幹燥某些精礦(如鉬精礦（kuàng）)。但旋轉閃蒸幹燥機一般采（cǎi）用高溫氣體作（zuò）為幹（gàn）燥介質，易形成SO：，對設備造成腐蝕，而（ér）且下部攪拌器的轉速較高，容易發生磨損。另外，旋轉閃蒸幹燥機同樣存在熱效率（lǜ）低和處理（lǐ）能力小的問題。特別（bié）需要指（zhǐ）出的是，直接幹燥法普（pǔ）遍存在尾氣（qì）處理問題。其尾氣（qì）流量大，粉塵含（hán）量高，處理不當易造（zào）成環境汙染。
2．2 間接幹燥
    精礦的間接幹燥是（shì）指在幹燥過程中幹燥（zào）介質不（bú）與精礦發生接觸的幹燥（zào）過程，其（qí）設備（bèi）有多（duō）層（céng）蒸汽盤管幹燥機、盤式幹燥機、槳葉幹燥機和蒸汽管（guǎn）回轉幹燥（zào）機等。間接幹燥機一般采用飽和蒸汽為加（jiā）熱介質，其熱效率遠（yuǎn）高於直（zhí）接幹燥，且尾氣量小、粉塵含量低，因（yīn）而流程相對簡單。多層蒸汽盤管（guǎn）幹燥機是^早用來幹燥精（jīng）礦的（de）間接幹燥機。它由一個多盤（pán）管（guǎn）結構的轉子（zǐ）和一個固定（dìng）殼體構成，精礦隨著轉子（zǐ）的轉動向前推進。由於精礦的磨（mó）損性較強，易發生盤管（guǎn）破損、護板及刮板磨損等（děng），檢修工作^頻繁。一般情況下，幹燥機每周停機檢查一次。盤式幹燥機曾用（yòng）於幹燥硫精砂，但出現（xiàn）了（le）很多生產故障（zhàng）：上部幾（jǐ）層幹燥盤上的物料結疤，物料容易從幹燥盤外沿直接掉落到底盤而短路，以及耙葉易磨損造成耙杆斷裂。這些問題直接影響（xiǎng）了幹燥效果和（hé）幹燥（zào）設備的正常（cháng）運行，^後廠（chǎng）家（jiā）被迫對物料進行預幹燥後再將其送入盤式幹燥機幹燥，不但（dàn）工藝流程加長，而且投資增加。另外，它的處（chù）理能力也較小。槳葉幹燥機特別適（shì）合於幹燥粘性及膏狀物料 。根據試驗研究，槳葉幹燥機對精礦的幹燥（zào）效果很好，由於槳葉的自清理作用，物（wù）料基本沒（méi）有（yǒu）粘結情（qíng）況，流（liú）動狀態良好，出口產品的（de）含濕量和粒度均能滿足工業要求。但由於物料的特性，槳葉易磨損（sǔn）且動力消耗較大，不適（shì）用於大型裝置。蒸汽管（guǎn）回轉（zhuǎn）幹燥機由於其節（jiē）能環（huán）保，單台（tái）處理能力大和動力消耗低等優點，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 蒸汽管回轉幹燥機
    蘭州瑞德（dé）幹燥技術有限（xiàn）公司從1992年開始（shǐ）進行高密度聚乙烯(HDPE)裝置（zhì）蒸汽管回轉幹燥機的國產化攻關，經過不（bú）斷地改進和（hé）優化，形成了自己的專（zhuān）利技術。該公司先後（hòu）完成了大（dà）型HDPE和PTA(對精苯（běn）二甲酸)裝置蒸（zhēng）汽（qì）管回（huí）轉幹燥機的國產化，並將該技術成功地應用於冶（yě）金行業濕精（jīng）礦的幹燥。
3．1 結構和工作原理
    如前所述，蒸汽管（guǎn）回轉幹燥機是一（yī）種間接加熱型（xíng）回轉幹燥機，其結構如圖1所示。蒸汽管回轉幹燥機主要由簡體、蒸汽管、進（jìn）料螺旋、進料端密封、出（chū）料端密封、蒸汽（qì）係統、傳動係統和支撐件等組成。蒸汽換熱管以同心（xīn）圓方式排成若幹圈，布置在筒體內，貫穿整個幹燥（zào）機。幹燥所需的熱量由通入換熱管內（nèi）的蒸汽提供（gòng）。另外，向簡體（tǐ）內通入（rù）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 試驗研（yán）究
    天華化工機械及自動化研究設計院采用蒸汽管回轉幹（gàn）燥機，對銅精礦的幹（gàn）燥進行了詳細的試驗（yàn）研究。幹燥機規格為 00 mm X 3 500 mm，采用飽和蒸汽為加熱介質。試驗目的在於了解不同含水量物料的流動、粘結情況，以及幹燥後物料的（de）粒徑分布情況。試驗采用廠家提供（gòng）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，幹燥過（guò）程中沒有粘壁現象，物（wù）料（liào）的（de）流（liú）動性很好，產品能滿足閃速爐熔煉的水含量要求，但幹燥（zào）前後銅精礦（kuàng）的粒度分布變化不大。銅精礦幹燥曲線和幹燥速率（lǜ）曲線分別見圖2和圖（tú）3。由圖2可見，停留時間在30 rain左右即可使產品的(H₂O)達到（dào）0．3％ 以（yǐ）下。
    從試驗研（yán）究（jiū）來看，蒸汽管（guǎn）回轉幹燥機具有處（chù）理能力大和功耗低的優勢，隻要（yào）適當控（kòng）製進料（liào）的濕含量就可以滿足粒度要求。如果幹燥後產品（pǐn）采用氣力輸（shū）送，幹燥時形成的疏鬆顆粒完全可以被打散（sàn），對後續設（shè）備沒有不利影響。
3．3 幹燥工藝流程
    蒸汽管回轉幹燥機（jī）以中低壓飽和（hé）蒸汽作為加熱介質（zhì），幹燥溫度較低，因此不會造成精礦中硫化物的分解和氧（yǎng）化。銅精礦（kuàng）回轉幹燥（zào）機（jī）的工藝流（liú）程如下：濕精礦通過螺旋進料器進入幹（gàn）燥機（jī）內部，幹燥機筒體具有一定的斜度，物（wù）料（liào）隨著筒（tǒng）體的轉動一邊翻滾向前移動，一邊與沿簡體四周布置的蒸汽（qì）管進行換（huàn）熱而被幹燥，幹燥後的精（jīng）礦經過出料箱（xiāng）排出；少量載氣從出料端進入幹燥（zào）機內部，攜帶幹燥過程蒸發的水分從進料端排出；經過布袋除塵器分離（lí）除塵後，尾氣（qì）排空，收集的粉塵返回進料螺旋（xuán）。該工藝具有流程簡單、設備數量少、投資低、熱（rè）效率高、粉塵及有害氣體排放（fàng）量（liàng）小、便於操作及維護管理等優點。
3．4 工業應用
    天華化工（gōng）機械（xiè）及自動化研究設計院為金川公司研製的銅（tóng）精礦蒸汽管回轉閃蒸幹燥機規格為 ．2m X 17．5 m，處理能力超（chāo）過100 t／h。該幹（gàn）燥設備應用於該公司250 kt／a銅（tóng）合成爐工程，是當前國內研製的^大規格的蒸汽（qì）管回轉幹燥（zào）機，也是冶金行業第一台與引（yǐn）進閃速爐配套的大型國產精礦幹燥設備。它采用廢熱鍋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（yùn）行狀態良（liáng）好（hǎo）。它的成功應用為國家節約外匯近4 000萬人民幣。2006年8月，銅陵有色金屬(集（jí）團（tuán）)有限（xiàn）公司400 kt／a硫酸項目試車成功。此項目在國內首次（cì）采（cǎi）用蒸汽管回轉噴霧幹燥設備幹燥硫精砂，設備規格為 ．4 m X 21 m，處理能力65 t／h L1 。實（shí）踐證明，蒸汽管回轉幹燥（zào）機非常適合對精（jīng）礦進行大批（pī）量處理和深度幹燥（zào），並且具有環保和節能的優點，值得推廣.