盘式连续干燥器与回转窑干燥机干燥镍精矿的比较

     火法冶炼厂一般都需要对精矿进行干燥。干燥是一个高能耗、多污染的单元操作。随着能源的日益紧张和环保意识的增强，低能耗、高环保的新技术、新工艺被不断地应用到冶炼工艺中。镍精矿是火法冶炼生产金属镍的主要原料，在镍精矿冶炼过程中，干燥工段是工厂特别需要强化和提高的工艺段，应用节能降耗的新技术、新设备就成为技术人员的工作目标。
     为提高干燥物料的能力，降低能源消耗，减少污染，以适应节能环保的要求，我们专门进行了为期一周的干燥试验，主要考察盘式连续干燥器的干燥能力、环保效果，为筹建新厂选择合适的干燥设备。
1盘式连续干燥器与回转窑干燥机的工作原理
1.1工作原理[1，2]
      盘式连续干燥器由干燥盘、耙臂、装在耙臂上的耙叶、碾滚、主轴、传动装置和外壳等组成。中空的干燥盘内通入加热介质。干燥盘分为大盘和小盘两种，物料在干燥器内呈水平层式分布。干燥盘静止不动，物料靠大盘上的耙叶推动由外向里运动，由大盘的里缘落入小盘的里缘，物料在小盘上由里向外运动，由小盘的外缘落入大盘。物料在干燥盘面上由耙叶输送、翻动，呈阿基米德螺线轨迹运动。在运动过程中被干燥盘加热，进行传热传质干燥作业；根据物料的产量、性质、初始及最终含水量确定干燥盘数即干燥面积，盘式干燥器立式工作，湿物料由顶部加料口加入，通过每层干燥盘后由干燥器的底部排出。整个过程密闭操作，从物料中释放出的水蒸气由干燥器顶部的排气管通过除尘器后再由引风机排入大气；该尾气主要成分是水蒸气、因加热介质是水蒸气、故因热风和粉尘分离不好而随尾气夹带造成的产品损失较少、也没有二次污染，如果条件允许也可以采用冷凝器对盘式连续干燥器产生的蒸汽进行回收利用。
      回转窑干燥机由筒体、支撑、滚圈、扬板、链条、窑头、窑尾等组成，中空的筒体内通过加入加热介质。加热方式可以分为顺流加热和逆流加热两种，物料在回转窑窑尾进入，通过筒体并用链条打碎块状物料、扬板翻料，使物料不断地滚动前行，最后从回转窑窑头排出。物料与炉气逆向或顺向运行，物料与加热介质通过气-固反应，物料首先与窑尾温度较低、硫势略高的烟气接触，随着物料向窑头运行而温度逐步升高，依次进行水分蒸发、部分结晶脱硫等过程。但同时需要控制炉气温度，如果温度过高，便会达到物料的着火温度，使物料燃烧。因物料与炉气直接接触，所以产生的蒸汽夹带着物料的小颗粒，一起进入除尘器后再由引风机排入大气；该尾气主要成分是大量水蒸气和物料的混合物，并且含有一定的硫，故只能采用湿式除尘系统或干式除尘与湿式除尘的联合系统，所以收尘系统非常庞大且及易造成二次污染。
1.2半工业化实验
1.2.1实验设备
GDPG1200/8C型盘式连续干燥器，干燥面积：6.6 m2。
1.2.2实验原料
     硫化镍精矿：黑色、块状、较粘、初始水分50%左右和红色、块状、特粘、初始水分40%左右（其中含20%左右的结晶水）。
1.2.3实验流程
     采用人工加料方式按0.5～2.0 
     t/h的量将物料加到对辊齿加料器中对物料进行初步破碎，然后进入盘式连续干燥器或回转窑干燥机进行干燥。工艺流程如图1所示。
    

图1 工艺流程图
1.2.4试验过程
（1）将含水35.9%的工业浸出渣47.5 kg分批加入直径1200 mm 8盘的小型干燥机内，通入0.35MPa的饱和蒸汽，主轴转速300～400 r/min，经过24 min的试验，47.5kg工业浸出渣全部干燥完毕。物料含水达8%。此次试验蒸汽单耗0.033 t/kg、干燥器脱水能力4.93kg/（h·m2）、干燥能力6.82 kg/（h·m2）、物料温度80℃。红色工业浸出渣含结晶水较多、有硬块、用盘式连续干燥器干燥不粘盘、无粉尘、干燥后呈粉末状。
（2）将含水25.7%的自产硫化镍精矿67.5 kg分批加入直径1200 mm 8盘的小型干燥机内，通入0.35MPa的饱和蒸汽，主轴转速400 r/min，经过39 min试验，67.5kg自产硫化镍精矿干燥完毕，物料含水8%，此次试验蒸汽单耗0.023 t/kg，脱水能力2.79 kg/（h·m2），干燥能力15.73kg/（h·m2），物料温度85℃。自产硫化镍精矿表面水较多，发粘，用盘式连续干燥器干燥时不粘盘，上3层干燥盘上颗粒较多而大，但下几层颗粒被碾滚碾碎，干燥效果较好。
(3)工业浸出渣46 kg与自产精矿60 kg混合后总重106 kg，含水30.13%，分批加入直径1200 mm 8盘小型干燥器内，通入0.3 5MPa饱和蒸汽，主轴转速300～400 r/min，经过50min试验物料干燥完毕，物料含水达8.3%，物料温度86 ℃。此次试验蒸汽单耗0.019 t/kg，脱水能力4.21kg/（h·m2），干燥能力19.27kg/（h·m2），混合后物料发粘，其中既有结晶水又有表面水，用盘式连续干燥器干燥不粘盘，上3层干燥盘上颗粒较多，下几层颗粒被碾碎，干燥效果较好。
(4)工业浸出渣与自产精矿按1：1混合后在水中浸泡18 h后取出干燥，总重33 kg，含水48.7%，分批加入直径1200 mm 8盘小型干燥器。通入0.35 MPa饱和蒸汽，主轴转速300 r/min，经过47 min，33 kg物料干燥完毕。此次试验物料含水达8%，蒸汽单耗0.057 t/kg，脱水能力2.598 kg/（h·m2），干燥能力6.38 kg/（h·m2），物料温度86 ℃。经过18h水浸泡的混合料表面水、结晶水都较多，发粘，用盘式干燥器干燥不粘盘，上3层干燥盘上颗粒较多，下几层颗粒被碾碎，干燥效果较好。
1.2.5数据对比
     用两种设备分别对含水量42%～45%的60 t的物料进行干燥，干燥数据见表1。
         

由表1数据可以看出盘式连续干燥器对氧化镍矿与硫化镍矿混合干燥，蒸汽单耗低，干燥能力大，所以可以选择混合干燥。

2盘式连续干燥器设备选型参数
2.1按干燥40 t/h干矿计算，物料原始条件：（按自产精矿80%，工业浸出渣20%配料）                       
                                                                                
                                                                     
            物料名称：混合物料
            初始含水量：a1=27.8%
            最终含水量：a2=8%
            湿物料流量：G1=49875 kg/h
            干物料流量：G2=40000 kg/h
            绝干物料流量：Gc=36800 kg/h
            物料初始温度：t1=10℃
            物料干燥温度：t2=80℃
            热源：0.6 MPa（表压）饱和水蒸气
            2.2 通过工艺计算，干燥系统设备选型见表2。
                                                        表2 盘式连续干燥系统一览表
           

3 回转窑干燥机设备选型参数
3．1按干燥40t/h干矿计算，回转窑干燥设备见表4。
                                                    表4 回转窑干燥设备一览表
           

4回转窑干燥与盘式连续干燥主体设备对比
    5t桥式天车、水管道、基础等辅助设施等在两种干燥方式中都需要投入，这里不做详细比较，主体设备对比见表6。
                                               表6两种系统的主体设备对比
         

5 结  论
      通过对盘式连续干燥器的模生产拟数据和回转窑的实际生产数据的分析比较，证明了应用盘式连续干燥器干燥镍精矿具有一定的优越性。
（1）回转窑干燥机：回转窑干燥主体设备投资略小，但占地面积大，配置复杂，设备基础复杂，综合能耗高，热风损失和粉尘飞扬损失大，劳动环境较差。
（2）盘式连续干燥器：盘式连续干燥主体设备投资略大，但密闭操作，蒸发强度大，湿度呈阶梯式分布，占地面积小，配置简单，设备基础用普通水泥地面即可，综合能耗低，热损失和烟尘飞扬损失小，劳动环境较好，具备节能环保发展趋势。
      通过对盘式连续干燥机和回转窑干燥机的全面比较，认为盘式连续干燥机在技术上可行，所以我们决定在15
kt镍新建冶炼厂中采用盘式连续干燥工艺。
            
            参考文献
            [1] 潘永康，王喜忠等. 现代干燥技术[M]. 北京:化学工业出版社,1996.
            [2] 何焕华，蔡乔方等. 中国镍钴冶金[M]. 北京:冶金工业出版社,2000,7.
            
            作者简介
            周  镝（1978—），女，东北大学工程硕士，吉林吉恩镍业股份有限公司助理工程师。