干燥系统培训教材
- 格式：doc
- 大小：336.50 KB
- 文档页数：46
第一节 物料干燥的概况
在前面的章节中我们已经学习了矿物组成特点及镍精矿的成份特点，为了满足火法冶炼工序对物料的物理质性的要求，必须对含水的精矿进行干燥或焙烧处理。
1 精矿的物理特征
精矿是矿石经过选矿工艺过程产出的富集有价金属的物料。根据选矿工艺的不同，其有以下特征：
1.1 水份
精矿水份是衡量精矿质量的标准之一，根据选矿方法的不同，精矿水份一般在10～25％。精矿所含水份有四种：
A、毛细水份
B、重力水份
C、薄膜水份
D、吸湿水份
1.2 粒度
它是表示精矿颗粒大小的物理量，通常以“目”表示。它是指每英寸（相当于25.4毫米）长度内所具有的孔数目。筛上物为“+”，筛下物为“-”。例如：-200目›80％即表示筛网 每英寸长度内有200个孔，筛孔尺寸为0.074毫米，有80％可通过此筛网，筛孔大小与筛孔实际尺寸见表1.1.
表5-1 筛孔大小与实际尺寸关系
筛孔大小（目） 筛孔实际尺寸（mm） 筛孔大小（目） 筛孔实际尺寸（mm）
3 6.680 35 0.417
4 4.699 48 0.295
6 3.327 65 0.208
8 2.362 100 0.147
10 1.651 150 0.104
14 1.168 200 0.074
20 0.833 270 0.053
28 0.589 400 0.037
1.3 堆比重
单位体积的物料在自然堆积条件下所具有的重量，称为堆比重。干精矿（含水小于0.3％，粒度-200目大于80％）的堆比重通常为1.6～1.8t/m3，不同的水分和粒度，对物料的堆比重值有直接影响。
1.4 安息角
物料漏出时得到的圆锥状堆积底角，称为安息角，湿精矿的安息角为45o，干精矿为30o。
2 精矿的干燥
2.1 干燥的目的
干燥生产工序的目的是对选矿产出的湿精矿进行干燥脱水、制粒处理。沸腾炉焙烧工艺则要求干燥后的精矿水分为5～7％，粒度为3～7mm；闪速炉熔炼工艺经过干燥后的精矿含水要求小于0.3％，粒度要求-200目大于80％。
2.2 干燥的过程
A、干燥就是利用介质热能使固体物料中的水份汽化，随之水汽脱离物料被气流带走的过程。固体含水物料即为被干燥的物料；气体被称为干燥介质。
B、按照热能传给湿物料的方式，干燥过程可分为：对流干燥，传导干燥，辐射干燥和介电加热干燥等。
a、对流干燥：热能以对流的方式由热气体传给与其直接接触的湿物料。转筒干燥即属于对流干燥。在对流干燥中，作为干燥介质的热空气，既是载热体又是载湿体。
b、传导干燥：热能以传导的方式传给湿物料。湿物料与加热介质不能直接接触，如蒸汽干燥等。
c、辐射干燥：热能以电磁波的形式投射到物料表面使水份汽化，这种方法又称为红外线干燥。
d、介电加热干燥：此法是将电极插入物料中，电极供以变频交流电，物料靠介电损失所产生的内部热源进行干燥。
C、干燥设备
冶金工业中的干燥设备种类繁多，有转筒干燥器、气流干燥器、沸腾干燥器以及厢式耙式、喷雾干燥器。
a、转筒干燥器是把湿物料送入干燥器使其与热气流接触，从而获得干燥产品。芬兰即采用转筒干燥器。
b、气流干燥法是将泥状、颗粒状的湿物料送入热气流中，与之并流接触，从而获得分散成粉粒状的干燥产品。日本全部采用气流干燥，我国的贵溪和金川都采用的是集干燥和打散于一体的三段式气流干燥方法。
c、喷雾干燥是将液体物料通过雾化器喷洒成细小的液滴，以增大它与热空气的接触面积，从而强化干燥过程。采用这一方法的有澳大利亚、博茨瓦纳以及前苏联。
d、沸腾干燥是通过热风使物料形成稳定的流态化沸腾层，与热风充分接触促进干燥。加拿大国际镍公司钢铁冶炼厂采用这种干燥方法。
e、蒸汽干燥是将湿精矿加入夹套式蒸汽干燥器中使水份汽化，从而获得干燥产品的一种方法。蒸汽干燥是芬兰最新采用的干燥方法。我国的贵溪和金川在铜冶金工艺中也有应用。
f、远红外线干燥是近年发展起来是一项新技术，它是利用物体吸收红外线后物体分子产生共振现象，从而使物质变热，达到干燥的目的。它以干燥速度快、生产效率高、节约能源、制造简便等优点得到广泛应用。
2.3 转筒干燥过程的基本原理
转筒干燥过程分为逆流式和顺流式。逆流式是湿物料由加料管进入窑尾，空气经风机吸入经加热至一定温度后进入窑头。湿物料与热气流进行定向逆流接触，热空气将热量以对流的方式传给物料；同时物料中汽化的水份被空气带走。
干燥介质一方面作为载热体将热量传给湿物料；另一方面又作为载湿体将汽化后的水份带走。
顺流式干燥与逆流式的不同之处即是物料与热空气从同一侧进入干燥机内，其热传热方式相同。
2.4 影响干燥过程的主要因素有：
A、湿物料的物理及化学特征； B、湿物料的水份及温度。物料的水份越高，干燥能力越低。物料温度越低，相应干燥能力也将降低。
C、干燥介质的温度。干燥介质温度高，干燥能力就大。但是，干燥介质的温度不能任意提高，一般应低于物料的变质温度。
D、干燥介质的气流速度。
E、湿物料与干燥介质的接触情况。
F、干燥设备结构。
第二节 精矿气流干燥系统
1 工艺流程
1.1概述
金川闪速炉系统精矿干燥采用了气流干燥工艺，设备设施主要由干燥窑、鼠笼打散机和气流干燥管组成，故又称“三段式气流干燥”。干燥的介质为粉煤燃烧室产出的热烟气，热烟气可用三次风稀释降温，将干燥窑入口烟气温度控制在400℃～800℃,使含水为8%～11.5%的铜镍混合湿精矿经干燥窑干燥，含水降至5%～7%后进入鼠笼打散机。在鼠笼内精矿被高速旋转的鼠笼转子打散呈悬浮状态，干燥效果十分显著。然后精矿由后部的排烟机将精矿与热烟气吸入气流干燥管中，精矿与烟气以18m/s～20m/s的速度流动，使精矿脱水干燥至含水0.3%以下。此时精矿再经两段旋涡收尘器捕集后由旋涡灰斗底部溢流螺旋、刚性给料器及料管运进干精矿仓存放，干燥后的烟气则经过干燥电收尘捕集后排空，干燥烟灰由仓式泵送往闪速炉烟灰仓存放。
1.2配料
闪速炉要求入炉物料的物理、化学性质均匀且稳定，因此对加入的物料首先要进行配料。所谓配料就是将各种不同品位的精矿或各种不同种类的物料按一定比例混合，使之物理、化学性质满足冶炼工艺要求。配料方式有两种：一种是仓式配料法，一种是堆式配料法。 仓式配料是将几种品位不同的精矿或各种不同种类的物料分别存入各自的料仓内，料仓底部配有可调速可计量的卸料装置，通过调速计量来实现配料，配料比率可由现场设定或由闪速炉中央控制室计算机进行自动调节。闪速炉系统采用的是仓式配料法，将精矿、熔剂和烟灰等由各自的风根秤实现仓式配料。
1.3干燥过程及方法
1.3.1闪速熔炼对精矿的要求：
闪速熔炼是将精矿与200℃的预热空气或富氧空气按一定比例在精矿喷嘴内混合后垂直喷入反应塔内，精矿呈悬浮状态并被高温炉膛加热，与反应空气在2～3秒内进行反应，很快达到所要求的温度并迅速熔化，熔融物落入沉淀池进行沉降分离。由于反应的时间很短，为保证冶炼过程的顺利进行，闪速熔炼对精矿提出了比较严格的要求：
1.3.1.1精矿含水必须在0.3%以下。若水份大于0.3%，在冶炼过程中，精矿颗粒表面会形成一层水蒸汽薄膜，阻碍精矿反应的进行。因此，要求精矿进行深度脱水干燥。
1.3.1.2闪速炉要求处理高品位的精矿，即要求处理高硫低镁的铜镍混合湿精矿。因为精矿含硫高，将使熔炼反应有足够的热放出，以减少外界补充燃料的消耗；因为氧化镁熔点高，生产过程中需要保持较高的操作温度，所以要求精矿中氧化镁含量低于6.5%。
1.3.1.3精矿粒度必须是-200目（0.074mm）＞80%，以保证精矿与反应空气能够良好的接触，以利于熔炼反应的进行。 1.3.2干燥过程简介：
所谓干燥，就是利用介质热能使固体物料中的水份汽化，随之水汽脱离物料被气流带走的过程。固体含水物料即为被干燥的物料；气体被称为干燥介质。按照热能传给湿物料的方式，干燥过程可分为：对流干燥、传导干燥、辐射干燥和介电加热干燥等。
对流干燥：热能以对流的方式由热气体传给与其接触的湿物料。这种干燥方法包括气流干燥、沸腾干燥、喷雾干燥、回转窑干燥等。在对流干燥中，作为干燥介质的热空气，即是载热体又是载湿体。
传导干燥：热能以传导的方式传给湿物料，湿物料与加热介质不是直接接触。这种干燥方式有蒸气干燥器干燥。
辐射干燥：热能以辐射的形式投射到物料表面使水份汽化，这种方干燥方法又称为红外线干燥。
介电加热干燥：即将电极插入物料中，电极供给变频交流电，物料靠介电损失所产生的内部热源进行干燥。
1.3.3干燥方法简介：
由于闪速炉要求入炉物料的水份小于0.3%，因此，物料在入炉前必须进行干燥处理，闪速熔炼物料干燥的方法一般有：回转窑干燥、气流干燥、喷雾干燥、沸腾干燥以及蒸汽干燥，以上几种干燥方法都能把精矿水份干燥到0.3%以下。镍闪速炉采用气流干燥，铜合成炉采用蒸汽干燥，镍顶吹炉采用气流预干燥。这里主要介绍气流干燥。
所谓气流干燥：是指将湿物料送入热烟气中，通过与热烟气接触换热，使其中的大部分水份汽化后被带走，最终得到分散成粉状的含水较低的干燥物料。日本全部采用气流干燥，我国的贵溪冶炼厂和金川镍闪速炉也采用这种干燥方法。气流干燥工艺的特点是：被干燥的物料与热烟气直接接触，并且呈均匀、分散、悬浮状态，固相与气相之间的传热、传质条件极为良好。它与其它干燥方法相比具有以下四个方面的优点：
1）气流干燥是一种低温快速干燥方法，它可广泛利用各种冶炼废气，因此燃料消耗少。2）气流干燥速度快，干燥强度大，处理量大，热效率高，与回转窑干燥相比，气流干燥的热耗值仅1000kcal/kg水，而回转窑干燥的热耗值则高达1300 kcal/kg水～1400 kcal/kg水。3）由于采用负压操作，环保条件好，干燥过程易于控制，能实现自动化连续作业。4）在干燥的同时将物料提升到炉顶，将干燥与输送两个过程合二为一，省去了提升设备，投资少，经济效益好。
气流干燥的主要缺点是：系统设备磨损快，设备庞大，动力消耗大。
1.4工艺流程
闪速炉气流干燥工艺可分为精矿上料和精矿干燥两个部分，其工艺流程见下面两幅图。
2 基本原理
2.1气流干燥工艺的基本原理
金川精矿气流干燥分为短窑干燥、鼠笼打散机干燥和气流干燥管干燥三个过程，是一种低温、大风的干燥工艺（即干燥过程风矿比为
