金屬硫化物精礦的幹（gàn）燥設備特性（xìng）及（jí）選型

本（běn）文以硫（liú）化銅精礦為例，說明精礦的幹燥（zào）特性、幹燥設備的選型（xíng）及工（gōng）業應用情（qíng）況。
    金屬硫化物礦石(硫鐵礦（kuàng）、黃銅礦、方鉛礦（kuàng）和閃鋅礦等)是硫酸工業和冶金工業的重（chóng）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（cái）能進入後續的焙燒和熔煉設備。在我國，隨著大型（xíng）硫鐵礦焙（bèi）燒及有（yǒu）色金屬冶煉裝（zhuāng）置的建設，迫切要求提高精礦幹燥設備的單（dān）台（tái）處理能力，並要求對精礦實施深度幹燥。

1 精礦的幹燥特性及幹燥要（yào）求
    潮濕的硫（liú）化銅（tóng）精礦一般為灰褐色，粒度約（yuē）200目(74 m)。由於金屬含量較（jiào）高，堆密度較（jiào）大，對設備的磨損性較強。經浮選法生產的精礦，其W(H₂O)一（yī）般（bān）為10％ 一15％ 。當W(H₂O)為10％左右時，精礦比較鬆散；當w(H：O)更高時，精礦比較粘。此外（wài），精礦中的硫（liú）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（róng）煉作業有（yǒu）很（hěn）大的影響。一般的熔煉過（guò）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（jīng）礦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]，也不利於有（yǒu）色金屬的熔煉。另（lìng）外，熔煉作業對幹燥後精礦的粒（lì）度也有一定的要求。
2 幹燥方法及設（shè）備
    金屬硫化物精礦的幹燥一般分直接幹燥和間接幹燥兩（liǎng）種方式。
2．1 直接幹燥
    精礦的（de）直接（jiē）幹燥是指（zhǐ）在幹燥過程中幹燥（zào）介質與精礦發生接觸的（de）幹燥過程，如圓（yuán）筒（tǒng）幹燥和氣流幹燥。直接幹燥一般采用熱（rè）空氣或（huò）熱煙氣為加熱介質，根據工（gōng）藝要（yào）求進行一級或二級幹燥。早期，冶煉廠一般采用圓筒（tǒng）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)。這兩種方法雖然精礦處理能力較大且產品粒度均勻，但（dàn）都存在著熱效率（lǜ）低、占地麵積大和流程複雜的缺點。
    此外，氣流幹燥機由於（yú）垂直輸送物（wù）料，回（huí）轉窯動力（lì）消耗很高；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（gōng）作量大，一般2—3星期即需補焊一次-3]。鑒於（yú）上述原因，近些年部分廠家開始采用旋轉閃（shǎn）蒸幹燥機來幹燥某些精礦（kuàng）(如（rú）鉬精礦)。但旋轉（zhuǎn）閃蒸（zhēng）幹燥機一般采用高溫氣體作為幹燥介質，易形成SO：，對設備造成腐蝕，而且下部攪拌器的轉速較高，容易發生磨（mó）損。另外，旋轉閃蒸幹燥（zào）機同樣存在熱（rè）效率低和處理（lǐ）能力小的（de）問題。特別需要指出的是，直（zhí）接幹燥法普遍存在（zài）尾氣處理問題。其（qí）尾氣流量大，粉塵含量高，處（chù）理不當易造（zào）成環境汙染。
2．2 間接幹燥
    精礦的間接（jiē）幹燥是指在幹（gàn）燥（zào）過程中幹燥介質（zhì）不與精礦發生接觸（chù）的幹燥過程，其設備有多層（céng）蒸汽盤管幹燥機（jī）、盤式幹燥機、槳葉幹燥機和蒸汽管回轉幹（gàn）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（jiē）幹燥，且（qiě）尾氣量小、粉塵含量低，因而流（liú）程相對簡單。多層蒸汽盤管幹燥機是^早用來幹燥精礦的間接幹燥機。它由一個多盤管結構的轉子和一個固（gù）定殼體構成，精礦隨著轉子的轉動（dòng）向（xiàng）前推進。由於精礦的磨損性較強，易發生盤管破損、護板及刮板磨（mó）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（jīng）砂，但（dàn）出現了很多（duō）生產故障（zhàng）：上部幾層（céng）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（zhí）接影響了幹燥效果和幹燥設備的正常運行，^後廠家被迫對物料進行預幹燥後再將（jiāng）其送入盤式幹燥機（jī）幹燥，不但（dàn）工藝流程加（jiā）長，而且投資（zī）增加。另外，它（tā）的處理能力也較小。槳葉幹燥機特別適合（hé）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效果很好，由於槳葉的自清理作用（yòng），物料基本沒有粘結（jié）情況，流（liú）動狀態良好，出口產品的含濕量和粒度均（jun1）能滿足工業要（yào）求（qiú）。但由於物（wù）料的特性（xìng），槳葉易磨損且（qiě）動力消耗（hào）較大，不適用於大型（xíng）裝置。蒸汽管回（huí）轉（zhuǎn）幹燥機由於其節能環保，單台處（chù）理能力（lì）大和動力消耗低等優（yōu）點（diǎn），已逐漸成為精礦幹燥的^設備（bèi）。下麵重點介紹蒸汽管回轉幹燥機（jī）.
3 蒸汽管回轉幹燥（zào）機
    蘭州瑞德幹燥技術有限公司（sī）從1992年開始進行高密度聚乙烯(HDPE)裝置蒸汽管回轉幹燥機的國產化攻關，經過不斷地改進和優化，形成了自己的專利技術。該公司先後完成（chéng）了大（dà）型HDPE和PTA(對（duì）精苯二甲酸)裝置蒸汽管回轉幹燥機的國（guó）產化，並將該技（jì）術成功地應用於冶金行（háng）業濕精礦的幹燥。
3．1 結構（gòu）和工作原理
    如前所述，蒸（zhēng）汽管回轉幹燥（zào）機是一種間接加熱（rè）型回轉幹燥機，其結構如圖1所示。蒸汽管回轉幹（gàn）燥機主要由簡體、蒸汽管、進料螺旋、進料端密封（fēng）、出料端密封、蒸（zhēng）汽（qì）係統、傳動係統和支撐件（jiàn）等組成。蒸汽換熱管以同心圓方式排成若幹圈（quān），布置在筒體（tǐ）內，貫穿整個幹燥機。幹燥所需的熱量由通入換熱管內的蒸汽提（tí）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（shuǐ）分攜帶到筒外。
3 2 試驗（yàn）研究
    天華化工機械及自動化研究設計院采用（yòng）蒸汽管回轉幹燥（zào）機，對銅精礦的幹燥進行了詳細的試（shì）驗研究。幹燥機規（guī）格為（wéi） 00 mm X 3 500 mm，采（cǎi）用飽和（hé）蒸（zhēng）汽為加熱介質。試驗目的在於（yú）了解不同含水量物料的流動、粘結情況，以（yǐ）及幹燥後物料的粒徑分布（bù）情況。試驗采用（yòng）廠家提供的國內外共5種原料，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（bì）現象（xiàng），物料的流動性很好，產品能滿（mǎn）足閃速爐熔煉的（de）水（shuǐ）含量要求，但幹燥（zào）前後銅精礦的粒度分布變化不大（dà）。銅精礦幹燥曲線和幹燥（zào）速率曲線分別見圖（tú）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。
    從試驗研究來看，蒸汽管回（huí）轉幹燥（zào）機具有處理能力大和功耗低的優勢，隻要適當控製進料的濕含量就可（kě）以滿足粒度要求。如果幹燥（zào）後產品采用氣力輸送（sòng），幹燥時形成（chéng）的疏鬆顆（kē）粒完全可以被打散，對後續設備沒有（yǒu）不利影響。
3．3 幹燥工藝流程
    蒸汽管（guǎn）回轉幹燥機以中低壓飽和蒸汽作為加熱介質，幹燥溫度較低，因此不會造成精礦中硫化（huà）物的分解和氧化。銅精礦回轉幹燥機的工藝流程如下：濕精（jīng）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，物料隨著筒體的轉動一邊翻滾向前（qián）移動，一邊與沿簡體四周布置的蒸汽管（guǎn）進行換熱（rè）而被幹燥，幹燥後的精礦經過出料箱排出；少量載氣從出料端進入幹燥機內部，攜帶幹燥過程（chéng）蒸發的水分從進料端（duān）排出；經過布（bù）袋除塵器分離除塵後，尾氣排（pái）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、熱效率高、粉塵（chén）及有（yǒu）害氣（qì）體排放量小、便於（yú）操作及（jí）維護（hù）管理（lǐ）等優點。
3．4 工業應用（yòng）
    天（tiān）華化工機械及自動化研究設計院為金川公司研製的銅精（jīng）礦蒸（zhēng）汽管回轉閃（shǎn）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）設備應用於該公司250 kt／a銅合成（chéng）爐工程，是當前國內研製的^大規格的蒸汽管回（huí）轉幹燥機，也是（shì）冶金行（háng）業第一台（tái）與引進閃速爐配套的大型國（guó）產（chǎn）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）行狀態良好。它的成功應用為國家節約外匯近4 000萬人民（mín）幣。2006年8月，銅陵有（yǒu）色金屬(集團)有（yǒu）限公司400 kt／a硫酸項目試車成功。此項（xiàng）目在國內首次采（cǎi）用蒸汽管回轉噴霧幹燥設備幹燥硫精砂（shā），設備規格為 ．4 m X 21 m，處理能力65 t／h L1 。實踐證明，蒸汽管回轉幹燥機非常適合（hé）對精礦進行（háng）大批（pī）量處理和深度（dù）幹燥，並且（qiě）具有（yǒu）環保和節能的優點，值得推廣.