Karakteristike i nedostaci opreme za vakuumsko sušenje s dvostrukim konusom

Ovaj članak uzima koncentrat bakrenog sulfida kao primjer za ilustraciju karakteristika sušenja koncentrata, odabir opreme za sušenje i njegove industrijske primjene.

Metalne sulfidne rude (pirit, kalkopirit, galenit i sfalerit itd.) važne su sirovine za industriju sumporne kiseline i metaluršku industriju. Koncentrati nakon flotacije (koncentrat sulfida, koncentrat bakra, koncentrat nikla, koncentrat molibdena i koncentrat cinka itd.) moraju se osušiti prije ulaska u naknadnu opremu za prženje i taljenje. U mojoj zemlji, s izgradnjom velikih-postrojenja za prženje pirita i taljenje obojenih metala, postoji hitna potreba za povećanjem-kapaciteta prerade jedne jedinice opreme za sušenje koncentrata i provedbom dubokog sušenja koncentrata.

1. Karakteristike sušenja i zahtjevi koncentrata

Vlažni koncentrat bakrenog sulfida općenito je sivkasto-smeđe boje s veličinom čestica od približno 200 mesh (74 μm). Zbog visokog sadržaja metala i nasipne gustoće, vrlo je abrazivan za opremu. Sadržaj W(H₂O) u koncentratu proizvedenom flotacijom općenito je 10%–15%. Kada je sadržaj w(H₂O) oko 10%, koncentrat je relativno rastresit; kada je sadržaj w(H₂O) veći, koncentrat je viskozniji. Nadalje, sulfidi u koncentratu skloni su kiseloj koroziji tijekom zagrijavanja.

Sadržaj vode u koncentratu koji se dovodi u peć ima značajan utjecaj na postupak taljenja. Općenito, procesi taljenja zahtijevaju sadržaj aw(H₂O) od 6%-8% u koncentratu koji se dovodi u peć, a neki zahtijevaju još niži sadržaj, kao što je taljenje u brzoj peći, koje zahtijeva sadržaj aw(H₂O) manji od 0,3% u koncentratu bakra koji se dovodi u peć. Prekomjerni sadržaj vode rezultirat će slabom tečnošću koncentrata, začepljenjem spremnika za punjenje [L2], a također je štetan za taljenje obojenih metala. Osim toga, postupci taljenja također imaju određene zahtjeve u pogledu veličine čestica osušenog koncentrata.

2. Metode i oprema za sušenje

Sušenje koncentrata metalnih sulfida općenito se dijeli na dvije metode: izravno sušenje i neizravno sušenje.

2.1 Izravno sušenje

Izravno sušenje koncentrata odnosi se na proces sušenja u kojem medij za sušenje dolazi u kontakt s koncentratom tijekom procesa sušenja, kao što je sušenje cilindra i sušenje protokom zraka. Izravno sušenje obično koristi vrući zrak ili vrući dimni plin kao medij za zagrijavanje i uključuje jednu ili dvije faze sušenja, ovisno o zahtjevima procesa. Rane talionice općenito su koristile cilindrično sušenje ili sušenje strujanjem zraka, pri čemu je sušenje strujanjem zraka dalje podijeljeno na dvo-fazne metode (kavezni raspršivač + cijev za sušenje) i tri-faze (kratki cilindrični sušač + kavezni raspršivač + cijev za sušenje). Dok ove dvije metode nude visok kapacitet obrade koncentrata i proizvode jednoliku veličinu čestica, pate od niske toplinske učinkovitosti, velikog otiska i složenih procesa.

Nadalje, sušare s protokom zraka troše značajnu energiju zbog vertikalnog transporta materijala rotacijske peći; kavezni raspršivač, zbog velike-brzine rotacije (250-300 o/min), trpi trošenje rotora, što rezultira opsežnim održavanjem i zahtijeva popravke zavarivanjem svaka 2-3 tjedna [3]. Iz tih razloga, posljednjih su godina neki proizvođači počeli koristiti rotacijske flash sušilice za sušenje određenih koncentrata (kao što je koncentrat molibdena). Međutim, rotacijske flash sušilice općenito koriste plin visoke temperature kao medij za sušenje, koji lako stvara SO₂, uzrokujući koroziju opreme. Dodatno, donja mješalica rotira velikom brzinom, što dovodi do trošenja. Osim toga, rotacijske flash sušilice također pate od niske toplinske učinkovitosti i malog kapaciteta obrade. Posebno je važno napomenuti da metode izravnog sušenja općenito uključuju probleme obrade ispušnih plinova. Brzina protoka ispušnih plinova je velika, a sadržaj prašine visok; neodgovarajući tretman može lako uzrokovati onečišćenje okoliša.

2.2 Neizravno sušenje

Neizravno sušenje koncentrata odnosi se na proces sušenja u kojem medij za sušenje ne dolazi u kontakt s koncentratom tijekom procesa sušenja. Oprema koja se koristi uključuje više-slojne sušače s parnom zavojnicom, sušače s diskovima, sušače s lopaticama i rotacijske sušače s parnom cijevi. Neizravni sušači općenito koriste zasićenu paru kao medij za zagrijavanje, a njihova je toplinska učinkovitost mnogo veća nego kod izravnog sušenja. Nadalje, proizvode manje ispušnih plinova i imaju manji sadržaj prašine, što rezultira relativno jednostavnijim procesom. Više-slojne parne sušilice bile su rane neizravne sušilice korištene za sušenje koncentrata. Sastoje se od više-zavojnog rotora i fiksne ljuske, s koncentratom koji se pomiče prema naprijed dok rotor rotira. Zbog visoke abrazivnosti koncentrata, sklona je pojava oštećenja zavojnice, trošenja zaštitnih ploča i strugača itd., što zahtijeva često održavanje. U normalnim okolnostima, sušilica se gasi radi pregleda jednom tjedno. Diskovi za sušenje su se nekoć koristili za sušenje koncentrata sumpora, ali pojavili su se mnogi proizvodni problemi: krasta materijala na gornjim diskovima za sušenje, materijal koji je lako padao izravno s vanjskog ruba diska za sušenje na donji disk uzrokujući kratke spojeve, a noževi grabulja lako su se istrošili, što je dovodilo do loma šipke grabulje. Ovi problemi izravno su utjecali na učinak sušenja i normalan rad opreme za sušenje, prisiljavajući proizvođače da prethodno osuše materijal prije nego što ga pošalju u disk sušionicu, što ne samo da je produžilo proces, već je i povećalo ulaganja. Nadalje, njegov kapacitet obrade je relativno mali. Sušilice s lopaticom posebno su prikladne za sušenje viskoznih i pastoznih materijala. Prema eksperimentalnim studijama, sušare s lopaticom imaju vrlo dobar učinak sušenja koncentrata. Zbog učinka samo{18}}čišćenja lopatica, materijal praktički nema prianjanja, ima dobru tečnost, a sadržaj vlage i veličina čestica izlaznog proizvoda zadovoljavaju industrijske zahtjeve. Međutim, zbog karakteristika materijala, lopatice su sklone trošenju i potrošnja energije je relativno visoka, što ih čini neprikladnima za -instalacije velikih razmjera. Rotacijske sušilice s parnim cijevima, zbog svoje -uštede energije i ekološki prihvatljivih prednosti, velikog-kapaciteta obrade jedne jedinice i niske potrošnje energije, postupno su postale primarna oprema za sušenje koncentrata. Sljedeći odjeljak fokusira se na rotacijsku sušilicu s parnom cijevi.

3. Parna cijevna rotacijska sušilica

Određena tvrtka za tehnologiju sušenja započela je svoje istraživačke i razvojne napore 1992. kako bi lokalizirala rotacijsku sušilicu s parnom cijevi za postrojenja za polietilen visoke gustoće (HDPE). Kroz kontinuirano poboljšanje i optimizaciju, razvila je vlastitu patentiranu tehnologiju. Tvrtka je sukcesivno dovršila lokalizaciju rotacijskih sušara s parnom cijevi za velika-postrojenja HDPE i PTA (tereftalne kiseline) i uspješno primijenila ovu tehnologiju na sušenje mokrih koncentrata u metalurškoj industriji.

3.1 Struktura i princip rada

Kao što je ranije spomenuto, parna cijevna rotacijska sušilica je rotacijska sušilica s neizravnim grijanjem, a njegova je struktura prikazana na slici 1. Parna cijevna rotacijska sušilica uglavnom se sastoji od cilindričnog tijela, cijevi za paru, dovodnog vijka, brtve na kraju dovoda, brtve na kraju pražnjenja, sustava pare, prijenosnog sustava i potpornih komponenti. Cijevi za izmjenu topline pare raspoređene su u koncentričnim krugovima unutar cilindra, prolazeći kroz cijelu sušilicu. Toplina potrebna za sušenje osigurava se parom koja se uvodi u cijevi za izmjenu topline. Osim toga, mala količina plina nosača (zraka) uvodi se u cilindar kako bi se vlaga isparila tijekom procesa sušenja odvela prema van cilindra.

3.2 Tijek procesa sušenja

Rotaciona parna sušilica koristi srednje{0}}niskotlačnu zasićenu paru kao medij za grijanje, što rezultira nižom temperaturom sušenja, čime se sprječava razgradnja i oksidacija sulfida u koncentratu. Tijek procesa rotacijske sušionice koncentrata bakra je sljedeći: Vlažni koncentrat ulazi u sušionicu kroz pužni dodavač. Cilindar sušilice ima određeni nagib, a materijal se vrti i pomiče naprijed kako se cilindar okreće, izmjenjujući toplinu s parnim cijevima raspoređenim oko cilindra i sušeći se. Osušeni koncentrat se ispušta kroz kutiju za pražnjenje. Mala količina plina nosača ulazi u opremu za sušenje s ispusnog kraja, noseći vlagu koja je isparila tijekom procesa sušenja i izlazi iz dovodnog kraja. Nakon uklanjanja prašine vrećastim filtrom, ispušni plin se ispušta u atmosferu, a skupljena prašina se vraća na dovodni puž. Ovaj proces ima prednosti kao što su jednostavan protok, manje opreme, mala ulaganja, visoka toplinska učinkovitost, niske emisije prašine i štetnih plinova te jednostavnost rada i održavanja.