Značilnosti in pomanjkljivosti dvokonusne vakuumske sušilne opreme

Ta članek vzame koncentrat bakrovega sulfida kot primer za ponazoritev sušilnih lastnosti koncentrata, izbire sušilne opreme in njegove industrijske uporabe.

Kovinske sulfidne rude (pirit, halkopirit, galenit in sfalerit itd.) so pomembne surovine za industrijo žveplove kisline in metalurško industrijo. Koncentrate po flotaciji (koncentrat sulfida, koncentrat bakra, koncentrat niklja, koncentrat molibdena in koncentrat cinka itd.) je treba posušiti, preden vstopijo v nadaljnjo opremo za praženje in taljenje. V moji državi je z izgradnjo obsežnih-obratov za praženje pirita in taljenje barvnih kovin nujno treba povečati-zmogljivost obdelave posamezne-enote opreme za sušenje koncentrata in izvesti globoko sušenje koncentrata.

1. Sušilne lastnosti in zahteve za koncentrate

Vlažen koncentrat bakrovega sulfida je običajno sivkasto-rjave barve z velikostjo delcev približno 200 mesh (74 μm). Zaradi visoke vsebnosti kovin in nasipne gostote je zelo abraziven za opremo. Vsebnost W(H₂O) v koncentratu, proizvedenem s flotacijo, je običajno 10–15 %. Ko je vsebnost w(H₂O) okoli 10 %, je koncentrat razmeroma ohlapen; ko je vsebnost w(H₂O) višja, je koncentrat bolj viskozen. Poleg tega so sulfidi v koncentratu med segrevanjem nagnjeni k kislinski koroziji.

Vsebnost vode v koncentratu, ki se dovaja v peč, pomembno vpliva na postopek taljenja. Na splošno procesi taljenja zahtevajo vsebnost aw(H₂O) 6 %-8 % v koncentratu, ki se dovaja v peč, nekateri pa zahtevajo celo nižjo vsebnost, kot je taljenje v bliskovni peči, ki zahteva vsebnost aw(H₂O) manj kot 0,3 % v koncentratu bakra, ki se dovaja v peč. Prekomerna vsebnost vode bo povzročila slabo pretočnost koncentrata, zamašitev dovodnega lijaka [L2] in je tudi škodljiva za taljenje neželeznih kovin. Poleg tega imajo postopki taljenja določene zahteve glede velikosti delcev posušenega koncentrata.

2. Sušilne metode in oprema

Sušenje koncentratov kovinskega sulfida na splošno delimo na dve metodi: direktno sušenje in indirektno sušenje.

2.1 Neposredno sušenje

Neposredno sušenje koncentrata se nanaša na postopek sušenja, pri katerem pride sušilni medij v stik s koncentratom med postopkom sušenja, kot je sušenje v cilindru in sušenje z zračnim tokom. Neposredno sušenje običajno uporablja vroč zrak ali vroče dimne pline kot ogrevalni medij in vključuje eno ali dve stopnji sušenja, odvisno od zahtev procesa. Prve talilnice so na splošno uporabljale cilindrično sušenje ali sušenje s pretokom zraka, pri čemer je bilo sušenje s pretokom zraka nadalje razdeljeno na dvo-stopenjske (razpršilec v kletki + sušilna cev) in tri-stopenjske (kratek cilindrični sušilnik + razpršilnik v kletki + sušilna cev). Medtem ko ti dve metodi ponujata visoko zmogljivost predelave koncentrata in proizvajata enotno velikost delcev, imata nizko toplotno učinkovitost, velik odtis in zapletene procese.

Poleg tega sušilniki z zračnim tokom porabijo veliko energije zaradi navpičnega transporta materiala v rotacijski peči; razpršilnik v kletki se zaradi visoke-hitrosti vrtenja (250-300 vrt/min) obrabi rotorja, kar povzroči obsežno vzdrževanje in zahteva popravila z varjenjem vsake 2-3 tedne [3]. Zaradi teh razlogov so v zadnjih letih nekateri proizvajalci začeli uporabljati rotacijske bliskovne sušilnike za sušenje nekaterih koncentratov (kot je koncentrat molibdena). Vendar rotacijski bliskovni sušilniki na splošno uporabljajo visokotemperaturni plin kot sušilni medij, ki zlahka tvori SO₂, kar povzroča korozijo opreme. Poleg tega se spodnji mešalnik vrti pri visokih hitrostih, kar vodi do obrabe. Poleg tega imajo rotacijski bliskovni sušilniki tudi nizko toplotno učinkovitost in majhno predelovalno zmogljivost. Posebej pomembno je omeniti, da metode neposrednega sušenja na splošno vključujejo težave z obdelavo izpušnih plinov. Stopnja pretoka izpušnih plinov je velika in vsebnost prahu visoka; nepravilno ravnanje lahko zlahka povzroči onesnaženje okolja.

2.2 Posredno sušenje

Posredno sušenje koncentratov se nanaša na postopek sušenja, pri katerem sušilni medij med postopkom sušenja ne pride v stik s koncentratom. Uporabljena oprema vključuje več{1}}slojne sušilnike s parno tuljavo, diskaste sušilnike, lopatne sušilnike in rotacijske sušilnike s parno cevjo. Indirektni sušilniki na splošno uporabljajo nasičeno paro kot grelni medij, njihova toplotna učinkovitost pa je veliko večja kot pri neposrednem sušenju. Poleg tega proizvajajo manj izpušnih plinov in imajo nižjo vsebnost prahu, zaradi česar je postopek razmeroma enostavnejši. Več-slojni sušilniki s parno tuljavo so bili prvi indirektni sušilniki, ki so se uporabljali za sušenje koncentratov. Sestavljeni so iz več-tuljavnega rotorja in fiksne lupine, pri čemer se koncentrat med vrtenjem rotorja poganja naprej. Zaradi visoke abrazivnosti koncentrata lahko pride do poškodb tuljav, obrabe zaščitnih plošč in strgal itd., kar zahteva pogosto vzdrževanje. V normalnih okoliščinah se sušilnik enkrat tedensko izklopi zaradi pregleda. Nekoč so za sušenje žveplovega koncentrata uporabljali diskaste sušilnike, vendar so se pojavile številne težave pri proizvodnji: kraste materiala na zgornjih sušilnih kolutih, material, ki zlahka pade neposredno z zunanjega roba sušilnega diska na spodnji disk, kar je povzročilo kratke stike, rezila grabljic pa so se hitro obrabila, kar je povzročilo zlom grabljične palice. Te težave so neposredno vplivale na učinek sušenja in normalno delovanje sušilne opreme, zaradi česar so bili proizvajalci prisiljeni predhodno-sušiti material, preden so ga poslali v sušilni stroj na plošče, kar ni le podaljšalo postopka, temveč tudi povečalo naložbe. Poleg tega je njegova zmogljivost obdelave relativno majhna. Sušilni stroji so še posebej primerni za sušenje viskoznih in pastoznih materialov. Eksperimentalne študije kažejo, da imajo lopatični sušilniki zelo dober učinek sušenja koncentratov. Zaradi samo{18}}istilnega učinka lopatic material praktično nima oprijema, ima dobro pretočnost, vsebnost vlage in velikost delcev izhodnega izdelka pa izpolnjujeta industrijske zahteve. Vendar pa so lopatice zaradi lastnosti materiala nagnjene k obrabi in poraba energije je razmeroma visoka, zaradi česar niso primerne za-inštalacije velikega obsega. Rotacijski sušilniki s parno cevjo so zaradi svoje varčevanja z energijo-in okolju prijaznih prednosti, velike zmogljivosti obdelave-enote ter nizke porabe energije postopoma postali primarna oprema za sušenje koncentratov. Naslednji razdelek se osredotoča na rotacijski sušilnik s parno cevjo.

3. Rotacijski sušilnik s parno cevjo

Določeno podjetje za tehnologijo sušenja se je leta 1992 začelo ukvarjati z raziskavami in razvojem, da bi lokaliziralo rotacijski sušilnik s parno cevjo za obrate za-polietilen visoke gostote (HDPE). Z nenehnim izboljševanjem in optimizacijo je razvil lastno patentirano tehnologijo. Podjetje je uspešno zaključilo lokalizacijo rotacijskih sušilnikov s parno cevjo za velike-obrate HDPE in PTA (tereftalne kisline) in to tehnologijo uspešno uporabilo za sušenje mokrih koncentratov v metalurški industriji.

3.1 Zgradba in princip delovanja

Kot smo že omenili, je rotacijski sušilnik s parno cevjo rotacijski sušilnik s posrednim ogrevanjem, njegova zgradba pa je prikazana na sliki 1. Rotacijski sušilnik s parno cevjo je v glavnem sestavljen iz cilindričnega telesa, parnih cevi, dovodnega vijaka, tesnila na koncu dovoda, tesnila na koncu izpusta, parnega sistema, prenosnega sistema in podpornih komponent. Cevi za izmenjavo toplote s paro so razporejene v koncentričnih krogih znotraj valja in potekajo skozi celoten sušilnik. Toploto, potrebno za sušenje, zagotavlja para, dovedena v cevi za izmenjavo toplote. Poleg tega se v jeklenko vnese majhna količina nosilnega plina (zraka), da prenese vlago, ki je med sušenjem izhlapela, na zunanjo stran jeklenke.

3.2 Potek postopka sušenja

Rotacijski parni sušilnik kot grelni medij uporablja srednje{0}}nizkotlačno nasičeno paro, kar ima za posledico nižjo temperaturo sušenja in tako preprečuje razgradnjo in oksidacijo sulfidov v koncentratu. Procesni tok rotacijskega sušilnika bakrovega koncentrata je naslednji: mokri koncentrat vstopi v sušilnik skozi polžni podajalnik. Sušilni valj ima določen naklon, material pa se med vrtenjem valja premika in premika naprej, pri čemer izmenjuje toploto s parnimi cevmi, razporejenimi okoli valja, in se suši. Posušen koncentrat se odvaja skozi izpustno škatlo. Majhna količina nosilnega plina vstopi v sušilno opremo z odvodnega konca, prenaša vlago, ki je med postopkom sušenja izhlapela, in izstopa iz dovodnega konca. Po odstranitvi prahu z vrečastim filtrom se izpušni plini odvajajo v ozračje, zbrani prah pa se vrne na dovodni polž. Ta proces ima prednosti, kot so preprost pretok, manj opreme, nizke naložbe, visoka toplotna učinkovitost, nizke emisije prahu in škodljivih plinov ter enostavnost delovanja in vzdrževanja.