Сушка концентратов и кеков цинка
|
Как правило, сушке подвергают концентраты, предварительно обезвоженные в сгустителях и вакуум-фильтрах обогатительных фабрик. Обычно сушку концентратов производят непосредственно на обогатительных фабриках, но иногда сушилки для отфильтрованных концентратов или шихт сооружают на заводах вблизи металлургических агрегатов. В России сушка концентратов практикуется на большинстве цинковых заводов, а сушка цинковых кеков — на всех цинкэлектролитных заводах. Сушка должна обеспечивать такую влажность, которая отвечала бы требованиям удобной перевозки концентрата с обогатительной фабрики на металлургический завод, а также технологии металлургического агрегата, в котором концентрат или кек должны перерабатываться. Допустимая влажность цинковых концентратов перед обжигом в печах кипящего слоя находится в пределах 10/6, а кеков перед вельцеванием 15—18%. Повышенная влажность концентрата вызывает зависание его в бункерах, нарушение равномерности питания обжиговых печей и ухудшение работы транспортирующих механизмов; излишек влаги в кеках затрудняет шихтовку, вызывает переувлажнение газов вельц-печей, снижает производительность. He менее важна сушка на обогатительных фабриках, так как излишняя влага — дорогостоящий балласт при железнородорожных перевозках. Подсчитано, что каждый процент перевозимой влаги увеличивает стоимость продукции на один процент. Большие трудности возникают при перевозке влажных концентратов в зимнее время, так как при содержании более 5% влаги концентраты смерзаются и разгрузка их из вагонов становится сложной и дорогой операцией. В настоящее время в отечественной цветней металлургии наибольшее распространение получили барабанные сушилки, работающие при непосредственном контактировании горячих газов и материала. Имеются и другие способы сушки, которые также будут описаны ниже. Почти все сушилки барабанного типа являются установками прямоточного типа, в которых движение горячих газов и материала происходит в одном направлении при их непосредственном контакте.  На рис. 6 приведен общий вид установки стандартной прямоточной барабанной сушилки. Она состоит из топки 1, барабана 2, разгрузочной камеры 3, сухого пылеуловителя 4 (это может быть пылевая камера, циклон, электрофильтр, на приведенном рисунке — циклон), дымососной установки 5 и мокрого циклона 6. Загрузочное устройство состоит из бункера 7 и тарельчатых питателей 8. Элеватор 9 служит для перегрузки высушенного материала в расходный бункер 10. В барабанных сушилках в качестве топлива используют уголь, мазут и природный газ, которые обычно сжигают в выносных топках различных конструкций. В последние годы на цинковых заводах в России распространился способ сжигания мазута и природного газа в барабанных сушилках без выносных топок. Имеются данные, что это позволило повысить производительность сушилок. Загрузочные устройства барабанных сушилок должны обеспечивать равномерность поступления материала в барабаны при условии достаточной герметичности, так как в противном случае нарушаются тепловой и аэродинамический режим установки и, как следствие, ухудшается сушка. Иногда над сушильными барабанами устанавливают расходные бункера, в других случаях питание осуществляется непосредственно с транспортеров. При наличии бункеров наиболее рационально использование тарельчатых питателей, один из которых показан на рис. 7. Питатель состоит из цилиндрического кожуха 1, вращающегося стола 2, привода 8, ворошителя 4 и фартука 5. Изменением числа оборотов стола и величины зазора между столом и кожухом регулируется подача материала, а ворошитель предотвращает зависание материала. Иногда для этой цели (например, на Челябинском заводе для подачи цинковых кеков с влажностью до 35%) успешно применяют шнеки из нержавеющей стали диаметром 300 мм и с шагом лопастей 200 мм. Устройство кессонированной течки для подачи материала в сушильную печь показано на рис. 8.  Барабан — рабочий орган сушилки. Он устанавливается под углом 3—5° и вращается со скоростью 1,5— 2 об/мин. Снаружи барабан оборудован двумя бандажами, катящимися по опорным роликам, для уменьшения потерь тепла его обычно изолируют. Своими торцами барабан входит в скользящие кольцевые устройства загрузочной и разгрузочной камер. Иногда загрузочная камера отсутствует и уплотняющее устройство монтируют на задней стенке топки. Уплотняющие устройства часто работают неудовлетворительно и не защищают от подсосов. Для улучшения перемешивания материала в барабане и предотвращения налипания его на стенки применяют различные устройства — полки, цепи и пр. На Усть-Каменогорском заводе и заводе «Электроцинк» для очистки стенок от налипшего материала применяют лопастной, перекатывающийся на катках шнек — «ерш».  За барабанными сушилками устанавливают одно- или двухступенчатые системы пылеулавливания. На отечественных цинковых заводах в большинстве случаев используют двухступенчатую очистку и для этой цели применяют сухие одиночные или групповые циклоны типа НИИОГАЗ, СИОТ и ЛИОТ и мокрые пылеуловители (скрубберы ВТИ или ударного действия). Изредка применяют электрофильтры или мокрые пылеуловители, из которых пульпа насосами подается в сгустители и вакуум-фильтры. В качестве мокрых пылеуловителей наряду со скрубберами ВТИ и мокрыми циклонами используют пенные пылеуловители и скрубберы ударного действия. Особенности техники сушки на разных предприятиях и различие подвергающихся сушке материалов приводит к разнообразию технико-экономических показателей работы сушилок. В табл. 14 приведены средние показатели работы барабанных сушилок.  Исходная влажность концентратов колеблется в пределах 10—13% и кеков 35—45%. Конечная влажность этих продуктов равна соответственно 7—8 и 15—17 процентов. Начальная температура горячих газов достигает 750—1000 °С и на выходе колеблется в пределах 110—200°С. На заводах «Укрцинк», «Электроцинк» и Усть-Каменогорском она достигает 260—275°С. Производительность сушилок колеблется в пределах 20—40 т/ч и по испаренной влаге достигает 1200—1400 кг/ч. Важнейший показатель работы сушилок — напряжение барабанов по испаренной влаге, т. е. часовое ее количество, отнесенное к 1 объема, колеблется для цинковых концентратов и кеков в пределах 25—65 кг/(м3*ч). Удельные затраты тепла при сушке близки к 1000 ккал/кг. На ряде зарубежных предприятий применяют барабанные сушилки типа Риглз-Колз, схема которой приведена на рис. 9.  Внутри барабана сушилки с размерами 1,8x18 м по его оси расположена жестко закрепленная труба, по которой газы из топки направляются к противоположному торцу, затем поворачивают обратно и движутся в пространстве, оборудованном лопастями. Материал загружается по течке со стороны топки в это пространство и при вращении барабана перемещается к разгрузочной камере. Процесс сушки в такой сушилке проходит сначала при косвенном нагреве материала, а затем при непосредственном контактировании с ним горячих газов. Сушилка, в отличие от обычных прямоточных, является агрегатом смешанного действия. На фабрике Брансуик в Канаде в такой сушилке сушат цинковый концентрат до содержания 8—9% влаги. На фабрике Булиден в Швеции применяют барабанные прямоточные сушилки 1,5x10 м. Скорость вращения барабанов около 6 об/мин. Исходная влажность 10—15%, конечная 6%. Топки работают на мазуте, угле или торфе. На фабрике Виллибальд в ФРГ для сушки концентрата с 17—18 до 5—6% влаги используют турбинную сушилку фирмы Бютнер, общий вид которой приведен на рис. 10.  Внутри корпуса 1 на валу, вращающемся со скоростью 60 об/мин, жестко закреплены крыльчатые колеса 4, осуществляющие циркуляцию горячих газов вдоль слоя концентрата, лежащего на горизонтальных дисках 5, состоящих из секторов 6 и вращающихся со скоростью 1—2 об/мин. Концентрат поступает на секторы верхнего диска и после одного его оборота сбрасывается неподвижным ножом 7 через зазоры S на следующий диск и гак движется до разгрузочного устройства. Производительность этой установки 10 т/ч сухого концентрата и 1450 кг/ч по испаренной влаге. Нa цинковом дистилляционном заводе в штате Вирджиния (пущенном в 1962 г.) шихту перед обжигом в кипящем слое окатывают в чашевом грануляторе, полученные гранулы стабилизируют в барабанном грануляторе и после этого с влажностью 7—9% сушат в кипящем слое в агрегате фирмы Линк Белт, общий вид которой приведен на рис. И. Высушенные гранулы разгружают через боковой порог на виброгрохот, где они разделяются на три фракции. Гранулы мельче 0,83 мм возвращаются в шихтовку, гранулы крупнее 4,7 мм доизмельчаются и также направляются в шихтарник. Фракцию — 4,7 +0,83 мм загружают на конвейерную сушилку, на которой материал досушивается до нулевой влаги. Завод перерабатывает 300 т концентратов в сутки.  На зарубежных предприятиях, так же как и в России, наиболее распространены барабанные прямоточные сушилки. Длина их колеблется в пределах 5—30 м, диаметр 0,9—3 м (соотношения длины к диаметру 4:11). В России последняя величина и длина барабанов не превышают соответственно 5—7 и 22 м. Скорость вращения барабанов на зарубежных заводах 6—7 об/мин, в России 3—5 об/мин. |
