Egenskaper og mangler ved dobbeltkonisk vakuumtørkeutstyr

Denne artikkelen tar kobbersulfidkonsentrat som et eksempel for å illustrere tørkeegenskapene til konsentratet, valget av tørkeutstyr og dets industrielle anvendelser.

Metalliske sulfidmalmer (pyritt, kalkpyritt, galena og sfaleritt, etc.) er viktige råvarer for svovelsyre- og metallurgisk industri. Konsentrater etter flotasjon (sulfidkonsentrat, kobberkonsentrat, nikkelkonsentrat, molybdenkonsentrat, og sinkkonsentrat, etc.) må tørkes før de går inn i påfølgende steke- og smelteutstyr. I mitt land, med bygging av-storskala pyrittbrenning og smelteanlegg for ikke--jernholdige metaller, er det et presserende behov for å øke enkelt-enhetsbehandlingskapasiteten til konsentrattørkeutstyr og å implementere dyptørking av konsentratet.

1. Tørkeegenskaper og krav til konsentrater

Fuktig kobbersulfidkonsentrat er vanligvis gråaktig-brunt med en partikkelstørrelse på omtrent 200 mesh (74 μm). På grunn av det høye metallinnholdet og bulktettheten er den svært slitende på utstyr. W(H2O)-innholdet i konsentrat produsert ved flotasjon er vanligvis 10–15 %. Når w(H20)-innholdet er rundt 10 %, er konsentratet relativt løst; når w(H2O)-innholdet er høyere, er konsentratet mer viskøst. Videre er sulfider i konsentratet utsatt for syrekorrosjon under oppvarming.

Vanninnholdet i konsentratet som mates inn i ovnen har en betydelig innvirkning på smelteoperasjonen. Vanligvis krever smelteprosesser et aw(H2O)-innhold på 6 %-8 % i konsentratet som mates inn i ovnen, og noen krever enda lavere innhold, slik som flash-ovnssmelting, som krever et aw(H2O)-innhold på mindre enn 0,3 % i kobberkonsentratet som mates inn i ovnen. For høyt vanninnhold vil resultere i dårlig flytbarhet av konsentrat, blokkering av matetrakten [L2], og er også skadelig for smelting av ikke-jernholdige metaller. I tillegg har smelteoperasjoner også visse krav til partikkelstørrelsen til det tørkede konsentratet.

2. Tørkemetoder og utstyr

Tørking av metallsulfidkonsentrater er generelt delt inn i to metoder: direkte tørking og indirekte tørking.

2.1 Direkte tørking

Direkte tørking av konsentrat refererer til tørkeprosessen der tørkemediet kommer i kontakt med konsentratet under tørkeprosessen, for eksempel sylindertørking og luftstrømstørking. Direkte tørking bruker vanligvis varm luft eller varm røykgass som oppvarmingsmedium, og involverer ett eller to trinn med tørking avhengig av prosesskrav. Tidlige smelteverk brukte vanligvis sylindrisk tørking eller luftstrømstørking, med luftstrømstørking videre delt inn i to-trinn (merdspreder + tørkerør) og tre-trinn (kort sylindrisk tørker + merdspreder + tørkerør). Selv om disse to metodene tilbyr høy konsentratbehandlingskapasitet og produserer jevn partikkelstørrelse, lider de av lav termisk effektivitet, stort fotavtrykk og komplekse prosesser.

Videre bruker luftstrømstørkere betydelig strøm på grunn av den vertikale materialtransporten til roterovnen; merdsprederen, på grunn av sin høye-rotasjonshastighet (250-300 r/min), opplever rotorslitasje, noe som resulterer i omfattende vedlikehold og krever sveisereparasjoner hver 2.-3. uke [3]. Av disse grunner har noen produsenter de siste årene begynt å bruke roterende flash-tørkere for å tørke visse konsentrater (som molybdenkonsentrat). Imidlertid bruker roterende flash-tørkere vanligvis høytemperaturgass som tørkemedium, som lett danner SO₂ og forårsaker korrosjon på utstyret. I tillegg roterer den nedre agitatoren med høye hastigheter, noe som fører til slitasje. I tillegg lider roterende flash-tørkere også av lav termisk effektivitet og liten prosesseringskapasitet. Det er spesielt viktig å merke seg at direkte tørkemetoder generelt involverer problemer med eksosbehandling. Avgasstrømningshastigheten er stor, og støvinnholdet er høyt; feil behandling kan lett forårsake miljøforurensning.

2.2 Indirekte tørking

Indirekte tørking av konsentrater refererer til en tørkeprosess der tørkemediet ikke kommer i kontakt med konsentratet under tørkeprosessen. Utstyret som brukes inkluderer flerlags dampspiraltørkere, skivetørkere, skovltørkere og roterende damprørtørkere. Indirekte tørkere bruker vanligvis mettet damp som oppvarmingsmedium, og deres termiske effektivitet er mye høyere enn for direkte tørking. Videre produserer de mindre avgass og har lavere støvinnhold, noe som gir en relativt enklere prosess. Flerlags dampspiraltørkere var tidlige indirekte tørkere som ble brukt til å tørke konsentrater. De består av en multi-spiralrotor og et fast skall, med konsentratet drevet fremover mens rotoren roterer. På grunn av konsentratets høye abrasive egenskaper er spiralskader, slitasje på beskyttelsesplatene og skrapene osv. utsatt for å oppstå, noe som krever hyppig vedlikehold. Under normale omstendigheter stenges tørketrommelen for inspeksjon en gang i uken. Skivetørkere ble en gang brukt til tørking av svovelkonsentrat, men det oppsto mange produksjonsproblemer: materialskorper på de øvre tørkeskivene, materiale som lett falt direkte fra ytterkanten av tørkeskiven til bunnskiven og forårsaket kortslutninger, og rivebladene ble lett slitt ned, noe som førte til at rivestangen brekker. Disse problemene påvirket tørkeeffekten og den normale driften av tørkeutstyret direkte, og tvang produsentene til å forhåndstørke materialet før det ble sendt til skivetørkeren, noe som ikke bare forlenget prosessen, men også økte investeringene. Videre er prosesseringskapasiteten relativt liten. Padletørker er spesielt egnet for tørking av viskøse og deigaktige materialer. I følge eksperimentelle studier har skovltørkere en meget god tørkeeffekt på kraftfôr. På grunn av padlenes selvrensende effekt har materialet praktisk talt ingen vedheft, god flytbarhet, og fuktighetsinnholdet og partikkelstørrelsen til utgangsproduktet oppfyller industrielle krav. På grunn av egenskapene til materialet er imidlertid padlene utsatt for slitasje og strømforbruket er relativt høyt, noe som gjør dem uegnet for stor{20}}installasjon. Damprørsroterende tørkere, på grunn av deres energi-besparende og miljøvennlige fordeler, stor prosesseringskapasitet for én-enhet og lavt strømforbruk, har gradvis blitt det primære utstyret for konsentrattørking. Følgende avsnitt fokuserer på damprøret roterende tørketrommel.

3. Steam Tube Rotary Dryer

Et visst selskap innen tørketeknologi begynte sin forskning og utvikling i 1992 for å lokalisere rotasjonstørkeren med damprør for høy-polyetylen-anlegg (HDPE). Gjennom kontinuerlig forbedring og optimalisering utviklet den sin egen patenterte teknologi. Selskapet har suksessivt fullført lokaliseringen av damprør-roterende tørkere for stor- HDPE- og PTA- (tereftalsyre)-anlegg og vellykket brukt denne teknologien til tørking av våte konsentrater i metallurgisk industri.

3.1 Struktur og arbeidsprinsipp

Som nevnt tidligere, er damprøret roterende tørketrommel en roterende tørketrommel av indirekte oppvarmingstype, og dens struktur er vist i figur 1. Damprøret roterende tørketrommel består hovedsakelig av et sylindrisk legeme, damprør, en mateskrue, en mateendetetning, en utløpsendeforsegling, et dampsystem, et transmisjonssystem og bærende komponenter. Dampvarmevekslerrørene er anordnet i konsentriske sirkler inne i sylinderen, som går gjennom hele tørketrommelen. Varmen som kreves for tørking tilveiebringes av dampen som føres inn i varmevekslerrørene. I tillegg tilføres en liten mengde bæregass (luft) inn i sylinderen for å føre fuktigheten som fordampes under tørkeprosessen til utsiden av sylinderen.

3.2 Tørkeprosessflyt

Den roterende damptørkeren bruker mettet damp med middels-lavtrykk som oppvarmingsmedium, noe som resulterer i en lavere tørketemperatur, og forhindrer dermed dekomponering og oksidasjon av sulfider i konsentratet. Prosessstrømmen til kobberkonsentratrotasjonstørkeren er som følger: Vått konsentrat kommer inn i tørketrommelen gjennom en skruemater. Tørkesylinderen har en viss helling, og materialet faller og beveger seg fremover mens sylinderen roterer, og utveksler varme med damprørene som er anordnet rundt sylinderen og tørkes. Det tørkede konsentratet slippes ut gjennom utløpsboksen. En liten mengde bæregass kommer inn i tørkeutstyret fra utløpsenden, bærer med seg fuktigheten som fordampes under tørkeprosessen og går ut av tilførselsenden. Etter fjerning av støv med et posefilter, slippes avgassen ut i atmosfæren, og det oppsamlede støvet føres tilbake til mateskruen. Denne prosessen har fordeler som enkel flyt, mindre utstyr, lav investering, høy termisk effektivitet, lavt støv- og skadelig gassutslipp og enkel drift og vedlikehold.