金屬硫化物精礦的幹燥設備（bèi）特性及選型

本文以硫化銅精礦為例（lì），說（shuō）明精礦的幹燥特性、幹燥設備的選型及（jí）工業應用情況。
    金屬硫化物礦石(硫鐵礦、黃銅礦、方（fāng）鉛礦和閃鋅礦等)是硫酸工業（yè）和冶金工業的（de）重要原料，浮選後的精礦(硫精礦、銅精礦、鎳精礦、鉬精礦和鋅精礦等)需要進行幹燥才能進入後續的焙燒和熔煉設備。在我國，隨著大型硫鐵礦焙燒及（jí）有色金屬冶煉（liàn）裝置的建設，迫切要求提高精礦幹燥設（shè）備的單台處理能力，並要求對精礦實施深度幹燥。

1 精（jīng）礦的幹燥特性及幹燥要求
    潮濕的硫化銅精礦（kuàng）一般為灰（huī）褐色，粒度約200目(74 m)。由於金屬含量較高（gāo），堆密度（dù）較大，對設備的磨損性較強。經（jīng）浮選法生（shēng）產的精礦，其W(H₂O)一般為10％ 一15％ 。當W(H₂O)為10％左右時，精（jīng）礦（kuàng）比較鬆散；當w(H：O)更高（gāo）時，精礦比較粘。此（cǐ）外，精礦中的硫化物（wù）在（zài）加熱過程中易造（zào）成酸（suān）性腐蝕（shí）。 
    入爐精礦的水含量（liàng）對熔煉作業有很大的（de）影響。一般的熔煉過程要（yào）求入（rù）爐精礦W(H：O)為6％ 一8％ ，有的則要求（qiú）更低（dī），如閃速爐熔煉（liàn）要求入爐（lú）銅精礦W(H：O)低於0．3％。水含（hán）量過高會造成精礦流動性差，堵塞加料鬥L2]，也不利於有色金屬的熔煉。另外，熔煉作業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幹燥和間（jiān）接幹燥兩種方式。
2．1 直接幹燥
    精（jīng）礦的直接幹（gàn）燥是指（zhǐ）在幹燥（zào）過程中幹燥介質與精礦（kuàng）發生接觸的幹燥過（guò）程，如圓筒幹（gàn）燥和氣流幹燥。直接幹燥（zào）一般采用熱（rè）空氣（qì）或（huò）熱煙氣為加熱介質，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)和三段式(短圓筒幹燥機+鼠籠打散機+幹燥管)。這兩種方法雖（suī）然（rán）精礦處理（lǐ）能力較大且產品粒（lì）度均勻，但都（dōu）存在著（zhe）熱效率低、占地麵積大和流程複雜的缺點。
    此外，氣流（liú）幹燥機由於垂直輸送物料（liào），回轉窯動力消耗（hào）很（hěn）高；其中的鼠籠打散（sàn）機由於高速旋轉(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（hàn）一次-3]。鑒於上述原因，近些年部分廠家（jiā）開始采用旋轉閃蒸幹燥機來幹燥（zào）某些精礦(如鉬精礦（kuàng）)。但旋轉閃蒸（zhēng）幹燥（zào）機一般采用高溫氣體作為幹燥介質，易形成SO：，對設備造成（chéng）腐蝕，而且下部攪拌器的轉速較高，容易（yì）發（fā）生磨損。另外（wài），旋轉閃蒸幹燥機同樣存在熱效率低和處理能力小的問題。特別需要指（zhǐ）出的是，直接幹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（zào）成環境汙染。
2．2 間接幹燥
    精礦的間接幹燥是指在幹燥過程中幹燥介質不（bú）與精礦發生接（jiē）觸的幹燥過程，其設備有多層蒸汽盤管幹燥機、盤式幹（gàn）燥機（jī）、槳葉幹燥機和蒸汽管回轉幹燥（zào）機等。間接幹燥機一般采用飽和蒸汽為加熱（rè）介質，其熱效率遠高於直接幹燥，且尾氣量小、粉塵含量低，因而流程相對簡（jiǎn）單。多層蒸汽盤管幹燥（zào）機是^早用來幹燥精礦的間接幹（gàn）燥（zào）機（jī）。它由一個多盤管結構的轉子和一個（gè）固定殼體構成，精礦隨著轉子的轉動向前推進。由於精礦的磨損性較強，易發生盤管破損、護（hù）板及刮板磨損等，檢修工作^頻繁。一般情況下，幹燥機每周停機檢查一次。盤式幹燥機曾用於幹燥硫精砂，但出（chū）現了很多生產故障：上部（bù）幾層幹燥盤上的物料結疤，物料容易從（cóng）幹燥盤外沿直接掉落到底盤而短（duǎn）路，以及耙（pá）葉易磨損造成耙杆斷（duàn）裂。這些問（wèn）題直接（jiē）影響了幹燥效果（guǒ）和幹燥設備的正常運行，^後廠（chǎng）家被迫對物料進行預幹燥（zào）後再（zài）將其送入盤式幹（gàn）燥機幹燥，不但工藝流程加長，而且投資增加。另外，它的處理能力（lì）也較（jiào）小。槳（jiǎng）葉幹燥機（jī）特別適合於幹燥粘性及膏狀物料 。根據試驗研究（jiū），槳葉幹燥機（jī）對精礦（kuàng）的幹燥效果很好，由於槳葉的自清理（lǐ）作用，物料基本沒有粘結情況，流（liú）動狀態良好，出口產品的含濕量（liàng）和粒度均能（néng）滿足工業要求。但由於物料的特性，槳葉（yè）易磨損且動（dòng）力消耗較大（dà），不適用於大型裝置。蒸汽管回（huí）轉幹燥機由於其節能環保，單台處理（lǐ）能力大和動力消耗低等（děng）優點，已（yǐ）逐（zhú）漸成為（wéi）精礦幹燥的^設（shè）備。下（xià）麵重點介紹蒸汽管（guǎn）回轉幹燥機.
3 蒸汽管回轉幹燥（zào）機
    蘭州（zhōu）瑞（ruì）德幹燥技術有限公司從1992年（nián）開始進行高密度聚乙烯（xī）(HDPE)裝（zhuāng）置蒸汽管回轉幹燥機的國（guó）產化攻（gōng）關，經過不斷地改（gǎi）進和優化，形成了自己的專利技術。該公司先後完成了大型HDPE和PTA(對精苯二甲酸)裝置蒸汽（qì）管回轉幹燥機的國產化，並將該技術成功地應用於冶（yě）金行業濕精礦的幹（gàn）燥。
3．1 結構和工作原理
    如（rú）前（qián）所述，蒸汽管回轉（zhuǎn）幹燥機是一種間接加熱型回轉幹燥（zào）機，其結構（gòu）如圖1所示。蒸汽管回轉幹燥（zào）機主要由簡體、蒸汽管、進（jìn）料螺旋、進（jìn）料端密封、出料（liào）端密封、蒸汽係（xì）統、傳動係統和支撐（chēng）件等組成。蒸汽換熱管以同心圓方式排成若（ruò）幹圈，布置在筒體內，貫（guàn）穿（chuān）整個幹燥機。幹燥所需的熱量由通入換熱管內（nèi）的蒸汽提供。另外（wài），向簡體內通入少量載氣(空氣（qì）)，將幹燥過程蒸發出來的水分攜帶到筒外。
3 2 試驗研究
    天華化（huà）工機械及自動化研究設計院采用蒸汽管回轉幹燥機，對銅精礦的幹燥進行了詳細的試驗研究。幹燥機規格為（wéi） 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（shuǐ）量物料的流動、粘結情況，以及幹燥後物料的粒徑分布情況。試驗采用廠家提供（gòng）的國內外共5種原料（liào），其W(H 0)為5％ 一6％。由於水（shuǐ）含量較低，幹燥過程中（zhōng）沒有（yǒu）粘壁現象，物料的流（liú）動性很好，產品能滿足閃速（sù）爐熔煉的水含量（liàng）要求，但幹燥（zào）前後銅精礦（kuàng）的粒（lì）度分布變化不大。銅精礦幹燥曲線和幹（gàn）燥速率曲線分別見圖2和圖3。由圖2可見，停留時間在30 rain左右即可使產品的(H₂O)達到0．3％ 以下。
    從試驗研究來（lái）看，蒸汽管（guǎn）回（huí）轉幹燥機具有處理能（néng）力大（dà）和功耗低的優勢，隻要適當（dāng）控製進料的濕含量就可以滿（mǎn）足粒度要求。如果幹燥後產（chǎn）品采用氣力輸送，幹燥時（shí）形成的疏鬆顆粒完全可以被打散，對後續設備沒有不利影響。
3．3 幹燥工藝流程
    蒸汽管回轉（zhuǎn）幹燥機（jī）以中（zhōng）低（dī）壓飽和蒸汽作（zuò）為（wéi）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。銅精礦回轉幹燥機的工藝流程（chéng）如下：濕精礦通過螺旋進料器進入幹燥機內部，幹燥機筒體具有一定的斜度，物料隨著筒（tǒng）體的轉（zhuǎn）動一邊翻滾向前移（yí）動，一邊與沿簡體四周布置的蒸汽管進行換熱而被幹（gàn）燥，幹燥（zào）後的精礦經過出料箱排出；少量載氣從出料端進入（rù）幹燥機內部，攜帶幹燥過程蒸發的水分從進料端排出（chū）；經過布袋（dài）除（chú）塵器分離除塵後，尾氣排空，收集的粉塵（chén）返回進料螺旋。該工藝具有流程（chéng）簡單、設備（bèi）數量少（shǎo）、投資低、熱（rè）效率高、粉塵及有（yǒu）害（hài）氣體排放量（liàng）小、便於（yú）操作及維護管（guǎn）理等優點。
3．4 工（gōng）業（yè）應用
    天華化工機械及自動化研究設計院（yuàn）為金川公司研製的銅精礦蒸汽管回轉閃蒸幹燥機規格為 ．2m X 17．5 m，處理能力超過100 t／h。該幹燥（zào）設備應用於（yú）該公司250 kt／a銅（tóng）合成爐工程（chéng），是當前國內研製（zhì）的^大規格的蒸汽管回轉幹燥機，也是冶金行業第一台與引（yǐn）進閃（shǎn）速爐配（pèi）套的大型（xíng）國產精礦幹燥設備。它采用廢熱（rè）鍋爐的中低壓蒸汽作為熱源，節能效果^明顯（xiǎn）。自2005年9月開車以（yǐ）來，幹燥（zào）機運行狀態良好。它的成功應用為國家節約外（wài）匯近4 000萬人民幣。2006年8月，銅陵有（yǒu）色金屬(集團)有限公司400 kt／a硫酸項目試車成功。此項目在國內（nèi）首次采用蒸汽管回轉噴霧幹燥設備幹燥硫精砂，設備規（guī）格為 ．4 m X 21 m，處理能力（lì）65 t／h L1 。實踐證明，蒸汽管回（huí）轉幹燥機非常適合對精礦（kuàng）進行大（dà）批量處（chù）理和深度幹燥，並且具有（yǒu）環保和節能的優點，值得推廣.