ویژگی ها و کاستی های تجهیزات خشک کن خلاء مخروطی دوبل

این مقاله کنسانتره سولفید مس را به عنوان مثال برای نشان دادن ویژگی های خشک کردن کنسانتره، انتخاب تجهیزات خشک کردن و کاربردهای صنعتی آن در نظر می گیرد.

سنگ معدن سولفید فلزی (پیریت، کالکوپیریت، گالن و اسفالریت و غیره) مواد اولیه مهم برای صنایع اسید سولفوریک و متالورژی است. کنسانتره های بعد از فلوتاسیون (کنسانتره سولفید، کنسانتره مس، کنسانتره نیکل، کنسانتره مولیبدن و کنسانتره روی و غیره) باید قبل از ورود به تجهیزات برشته کردن و ذوب بعدی خشک شوند. در کشور من، با ساخت کارخانه‌های-برشته کردن پیریت و ذوب فلزات غیرآهنی در مقیاس بزرگ، نیاز فوری به افزایش ظرفیت پردازش واحد- تجهیزات خشک‌کن کنسانتره و اجرای خشک‌کردن عمیق کنسانتره وجود دارد.

1. ویژگی های خشک کردن و نیازهای کنسانتره

کنسانتره سولفید مس مرطوب عموماً قهوه ای مایل به خاکستری- با اندازه ذرات تقریباً 200 مش (74 میکرومتر) است. به دلیل محتوای فلزی بالا و چگالی ظاهری آن، در برابر تجهیزات بسیار ساینده است. محتوای W(H2O) کنسانتره تولید شده توسط فلوتاسیون معمولاً 10 تا 15 درصد است. هنگامی که محتوای w(H2O) حدود 10٪ است، کنسانتره نسبتا شل است. هنگامی که محتوای w(H2O) بیشتر باشد، کنسانتره چسبناک تر است. علاوه بر این، سولفیدهای موجود در کنسانتره مستعد خوردگی اسیدی در هنگام گرم شدن هستند.

محتوای آب کنسانتره وارد شده به کوره تأثیر قابل توجهی بر عملیات ذوب دارد. به طور کلی، فرآیندهای ذوب به محتوای aw(H2O) 6%-8% در کنسانتره وارد شده به کوره نیاز دارند، و برخی از آنها به محتوای کمتری نیز نیاز دارند، مانند ذوب کوره فلاش، که به محتوای aw(H2O) کمتر از 0.3% در کنسانتره مسی وارد شده به کوره نیاز دارد. محتوای بیش از حد آب منجر به جریان پذیری ضعیف کنسانتره، مسدود شدن قیف خوراک [L2] می شود و همچنین برای ذوب فلزات غیر آهنی مضر است. علاوه بر این، عملیات ذوب نیز الزامات خاصی در اندازه ذرات کنسانتره خشک شده دارد.

2. روش ها و تجهیزات خشک کردن

خشک کردن کنسانتره سولفید فلزی به طور کلی به دو روش خشک کردن مستقیم و خشک کردن غیر مستقیم تقسیم می شود.

2.1 خشک کردن مستقیم

خشک کردن مستقیم کنسانتره به فرآیند خشک کردن اطلاق می شود که در آن محیط خشک کن در طی فرآیند خشک کردن با کنسانتره تماس پیدا می کند، مانند خشک کردن سیلندر و خشک کردن جریان هوا. خشک کردن مستقیم معمولاً از هوای داغ یا گاز دودکش داغ به عنوان وسیله گرمایش استفاده می کند و بسته به نیاز فرآیند شامل یک یا دو مرحله خشک کردن است. کارخانه‌های ذوب اولیه معمولاً از خشک کردن استوانه‌ای یا خشک کردن جریان هوا استفاده می‌کردند که خشک کردن جریان هوا به دو روش-مرحله‌ای (پراکنده قفس + لوله خشک‌کن) و سه مرحله- (خشک‌کن استوانه‌ای کوتاه + پخش‌کننده قفس + لوله خشک‌کن) تقسیم می‌شود. در حالی که این دو روش ظرفیت پردازش کنسانتره بالایی را ارائه می‌کنند و اندازه ذرات یکنواخت را تولید می‌کنند، از بازده حرارتی پایین، ردپای بزرگ و فرآیندهای پیچیده رنج می‌برند.

علاوه بر این، خشک کن های جریان هوا به دلیل حمل و نقل عمودی مواد کوره دوار، انرژی قابل توجهی مصرف می کنند. پراکنده قفس، به دلیل سرعت بالای چرخش-ش (250-300 دور در دقیقه)، سایش روتور را تجربه می‌کند، در نتیجه تعمیرات گسترده انجام می‌شود و هر 2 تا 3 هفته نیاز به تعمیر جوش دارد [3]. به همین دلایل، در سال های اخیر برخی از تولیدکنندگان شروع به استفاده از فلاش خشک کن های چرخشی برای خشک کردن برخی کنسانتره ها (مانند کنسانتره مولیبدن) کرده اند. با این حال، فلاش خشک کن های چرخشی معمولاً از گاز با دمای بالا به عنوان محیط خشک کننده استفاده می کنند که به راحتی SO2 را تشکیل می دهد و باعث خوردگی تجهیزات می شود. علاوه بر این، همزن پایینی با سرعت بالا می چرخد ​​و منجر به سایش می شود. علاوه بر این، فلاش خشک کن های چرخشی نیز از راندمان حرارتی پایین و ظرفیت پردازش کم رنج می برند. توجه به این نکته به ویژه مهم است که روش های خشک کردن مستقیم معمولاً شامل مسائل مربوط به تصفیه گازهای خروجی است. سرعت جریان گاز خروجی زیاد است و محتوای گرد و غبار زیاد است. درمان نادرست به راحتی می تواند باعث آلودگی محیط زیست شود.

2.2 خشک کردن غیر مستقیم

خشک کردن غیرمستقیم کنسانتره به فرآیند خشک کردن اطلاق می شود که در آن محیط خشک کن در طول فرآیند خشک کردن با کنسانتره تماس پیدا نمی کند. تجهیزات مورد استفاده شامل خشک کن های چندلایه کویل بخار، خشک کن های دیسکی، خشک کن های پارویی، و خشک کن های دوار لوله بخار می باشد. خشک کن های غیرمستقیم معمولا از بخار اشباع به عنوان محیط گرمایش استفاده می کنند و راندمان حرارتی آنها بسیار بالاتر از خشک کردن مستقیم است. علاوه بر این، آنها گاز خروجی کمتری تولید می کنند و محتوای گرد و غبار کمتری دارند و در نتیجه فرآیند نسبتاً ساده تری دارند. خشک کن های کویل بخار چند لایه، خشک کن های غیر مستقیم اولیه بودند که برای خشک کردن کنسانتره استفاده می شدند. آنها از یک روتور چند سیم پیچ و یک پوسته ثابت تشکیل شده اند که با چرخش روتور، کنسانتره به جلو حرکت می کند. به دلیل سایندگی بالای کنسانتره، آسیب سیم پیچ، سایش صفحات محافظ و خراش ها و غیره مستعد رخ دادن هستند که نیاز به تعمیر و نگهداری مکرر دارند. در شرایط عادی، خشک کن برای بازرسی هفته ای یکبار خاموش می شود. زمانی از خشک کن های دیسکی برای خشک کردن کنسانتره گوگرد استفاده می شد، اما مشکلات زیادی در تولید به وجود آمد: پوسته شدن مواد روی دیسک های خشک کن بالایی، مواد به راحتی مستقیماً از لبه بیرونی دیسک خشک کن به دیسک پایین می افتند و باعث اتصال کوتاه می شدند، و تیغه های چنگک به راحتی فرسوده می شوند که منجر به شکستن میله چنگک می شد. این مشکلات مستقیماً تأثیر خشک کردن و عملکرد عادی تجهیزات خشک کردن را تحت تأثیر قرار داد و سازندگان را وادار کرد تا مواد را قبل از ارسال به خشک کن دیسک از قبل-خشک کنند، که نه تنها فرآیند را طولانی تر کرد بلکه سرمایه گذاری را نیز افزایش داد. علاوه بر این، ظرفیت پردازش آن نسبتاً کوچک است. خشک کن های پارویی مخصوصاً برای خشک کردن مواد چسبناک و خمیری مناسب هستند. طبق مطالعات تجربی، خشک کن های پارویی اثر خشک کنندگی بسیار خوبی روی کنسانتره ها دارند. به دلیل{18}اثر خود تمیز کنندگی پاروها، این ماده عملاً هیچ چسبندگی، جریان پذیری خوب، و میزان رطوبت و اندازه ذرات محصول خروجی را برآورده می کند. با این حال، به دلیل ویژگی‌های مواد، پاروها مستعد ساییدگی هستند و مصرف انرژی نسبتاً زیاد است، که آنها را برای نصب{20}در مقیاس بزرگ نامناسب می‌کند. خشک کن های دوار لوله بخار، به دلیل-صرفه جویی در انرژی و مزایای سازگار با محیط زیست، ظرفیت پردازش تک واحدی بزرگ-و مصرف انرژی کم، به تدریج به تجهیزات اولیه خشک کردن کنسانتره تبدیل شده اند. بخش زیر بر روی خشک کن چرخشی لوله بخار تمرکز دارد.

3. خشک کن روتاری لوله بخار

یک شرکت فناوری خشک کردن مشخص، تلاش های تحقیق و توسعه خود را در سال 1992 برای بومی سازی خشک کن دوار لوله بخار برای کارخانه های پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE) آغاز کرد. از طریق بهبود مستمر و بهینه سازی، فناوری ثبت اختراع خود را توسعه داد. این شرکت به طور متوالی بومی سازی خشک کن های دوار لوله بخار برای کارخانه های HDPE و PTA (اسید ترفتالیک) در مقیاس بزرگ را تکمیل کرده است و با موفقیت از این فناوری برای خشک کردن کنسانتره های مرطوب در صنعت متالورژی استفاده می کند.

3.1 ساختار و اصل کار

همانطور که قبلا ذکر شد، خشک کن دوار لوله بخار یک خشک کن چرخشی از نوع گرمایش غیر مستقیم است و ساختار آن در شکل 1 نشان داده شده است. خشک کن دوار لوله بخار عمدتاً از یک بدنه استوانه ای، لوله های بخار، یک پیچ تغذیه، یک مهر و موم انتهای تغذیه، یک مهر و موم انتهای تخلیه، یک سیستم بخار، و یک قطعه انتقال تشکیل شده است. لوله های مبادله حرارتی بخار به صورت دایره های متحدالمرکز در داخل سیلندر قرار گرفته اند و از کل خشک کن عبور می کنند. گرمای مورد نیاز برای خشک کردن از طریق بخار وارد شده به لوله های تبادل حرارتی تامین می شود. علاوه بر این، مقدار کمی گاز حامل (هوا) به داخل سیلندر وارد می شود تا رطوبت تبخیر شده در طول فرآیند خشک کردن را به بیرون سیلندر برساند.

3.2 جریان فرآیند خشک کردن

خشک کن بخار دوار از بخار اشباع شده با فشار متوسط{0} به عنوان محیط گرمایشی استفاده می کند که در نتیجه دمای خشک شدن کمتری دارد، بنابراین از تجزیه و اکسید شدن سولفیدها در کنسانتره جلوگیری می کند. جریان فرآیند خشک کن روتاری کنسانتره مس به شرح زیر است: کنسانتره مرطوب از طریق یک فیدر پیچ وارد خشک کن می شود. سیلندر خشک کن تمایل خاصی دارد و با چرخش سیلندر مواد غلت می زند و به سمت جلو حرکت می کند و با لوله های بخار که در اطراف سیلندر چیده شده اند گرما را مبادله می کند و خشک می شود. کنسانتره خشک شده از طریق جعبه تخلیه تخلیه می شود. مقدار کمی گاز حامل از انتهای تخلیه وارد تجهیزات خشک کن می شود و رطوبت تبخیر شده در طول فرآیند خشک کردن را حمل می کند و از انتهای تغذیه خارج می شود. پس از حذف گرد و غبار توسط فیلتر کیسه ای، گاز خروجی به اتمسفر تخلیه می شود و گرد و غبار جمع آوری شده به پیچ تغذیه بازگردانده می شود. این فرآیند دارای مزایایی مانند جریان ساده، تجهیزات کمتر، سرمایه گذاری کم، راندمان حرارتی بالا، انتشار کم گرد و غبار و گازهای مضر و سهولت بهره برداری و نگهداری است.