火法冶煉廠一般都需要對(duì)精礦進(jìn)行干燥。干燥是一個(gè)高能耗、多污染的單元操作。隨著能源的日益緊張和環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，低能耗、高環(huán)保的新技術(shù)、新工藝被不斷地應(yīng)用到冶煉工藝中。鎳精礦是火法冶煉生產(chǎn)金屬鎳的主要原料，在鎳精礦冶煉過(guò)程中，干燥工段是工廠特別需要強(qiáng)化和提高的工藝段，應(yīng)用節(jié)能降耗的新技術(shù)、新設(shè)備就成為技術(shù)人員的工作目標(biāo)。
     為提高干燥物料的能力，降低能源消耗，減少污染，以適應(yīng)節(jié)能環(huán)保的要求，我們專(zhuān)門(mén)進(jìn)行了為期一周的干燥試驗(yàn)，主要考察盤(pán)式連續(xù)干燥器的干燥能力、環(huán)保效果，為籌建新廠選擇合適的干燥設(shè)備。
1盤(pán)式連續(xù)干燥器與回轉(zhuǎn)窯干燥機(jī)的工作原理
1.1工作原理[1，2]
      盤(pán)式連續(xù)干燥器由干燥盤(pán)、耙臂、裝在耙臂上的耙葉、碾滾、主軸、傳動(dòng)裝置和外殼等組成。中空的干燥盤(pán)內(nèi)通入加熱介質(zhì)。干燥盤(pán)分為大盤(pán)和小盤(pán)兩種，物料在干燥器內(nèi)呈水平層式分布。干燥盤(pán)靜止不動(dòng)，物料靠大盤(pán)上的耙葉推動(dòng)由外向里運(yùn)動(dòng)，由大盤(pán)的里緣落入小盤(pán)的里緣，物料在小盤(pán)上由里向外運(yùn)動(dòng)，由小盤(pán)的外緣落入大盤(pán)。物料在干燥盤(pán)面上由耙葉輸送、翻動(dòng)，呈阿基米德螺線軌跡運(yùn)動(dòng)。在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中被干燥盤(pán)加熱，進(jìn)行傳熱傳質(zhì)干燥作業(yè)；根據(jù)物料的產(chǎn)量、性質(zhì)、初始及最終含水量確定干燥盤(pán)數(shù)即干燥面積，盤(pán)式干燥器立式工作，濕物料由頂部加料口加入，通過(guò)每層干燥盤(pán)后由干燥器的底部排出。整個(gè)過(guò)程密閉操作，從物料中釋放出的水蒸氣由干燥器頂部的排氣管通過(guò)除塵器后再由引風(fēng)機(jī)排入大氣；該尾氣主要成分是水蒸氣、因加熱介質(zhì)是水蒸氣、故因熱風(fēng)和粉塵分離不好而隨尾氣夾帶造成的產(chǎn)品損失較少、也沒(méi)有二次污染，如果條件允許也可以采用冷凝器對(duì)盤(pán)式連續(xù)干燥器產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)行回收利用。
      回轉(zhuǎn)窯干燥機(jī)由筒體、支撐、滾圈、揚(yáng)板、鏈條、窯頭、窯尾等組成，中空的筒體內(nèi)通過(guò)加入加熱介質(zhì)。加熱方式可以分為順流加熱和逆流加熱兩種，物料在回轉(zhuǎn)窯窯尾進(jìn)入，通過(guò)筒體并用鏈條打碎塊狀物料、揚(yáng)板翻料，使物料不斷地滾動(dòng)前行，最后從回轉(zhuǎn)窯窯頭排出。物料與爐氣逆向或順向運(yùn)行，物料與加熱介質(zhì)通過(guò)氣-固反應(yīng)，物料首先與窯尾溫度較低、硫勢(shì)略高的煙氣接觸，隨著物料向窯頭運(yùn)行而溫度逐步升高，依次進(jìn)行水分蒸發(fā)、部分結(jié)晶脫硫等過(guò)程。但同時(shí)需要控制爐氣溫度，如果溫度過(guò)高，便會(huì)達(dá)到物料的著火溫度，使物料燃燒。因物料與爐氣直接接觸，所以產(chǎn)生的蒸汽夾帶著物料的小顆粒，一起進(jìn)入除塵器后再由引風(fēng)機(jī)排入大氣；該尾氣主要成分是大量水蒸氣和物料的混合物，并且含有一定的硫，故只能采用濕式除塵系統(tǒng)或干式除塵與濕式除塵的聯(lián)合系統(tǒng)，所以收塵系統(tǒng)非常龐大且及易造成二次污染。
1.2半工業(yè)化實(shí)驗(yàn)
1.2.1實(shí)驗(yàn)設(shè)備
GDPG1200/8C型盤(pán)式連續(xù)干燥器，干燥面積：6.6 m2。
1.2.2實(shí)驗(yàn)原料
     硫化鎳精礦：黑色、塊狀、較粘、初始水分50%左右和紅色、塊狀、特粘、初始水分40%左右（其中含20%左右的結(jié)晶水）。
1.2.3實(shí)驗(yàn)流程
     采用人工加料方式按0.5～2.0 
     t/h的量將物料加到對(duì)輥齒加料器中對(duì)物料進(jìn)行初步破碎，然后進(jìn)入盤(pán)式連續(xù)干燥器或回轉(zhuǎn)窯干燥機(jī)進(jìn)行干燥。工藝流程如圖1所示。
    

圖1 工藝流程圖
1.2.4試驗(yàn)過(guò)程
（1）將含水35.9%的工業(yè)浸出渣47.5 kg分批加入直徑1200 mm 8盤(pán)的小型干燥機(jī)內(nèi)，通入0.35MPa的飽和蒸汽，主軸轉(zhuǎn)速300～400 r/min，經(jīng)過(guò)24 min的試驗(yàn)，47.5kg工業(yè)浸出渣全部干燥完畢。物料含水達(dá)8%。此次試驗(yàn)蒸汽單耗0.033 t/kg、干燥器脫水能力4.93kg/（h·m2）、干燥能力6.82 kg/（h·m2）、物料溫度80℃。紅色工業(yè)浸出渣含結(jié)晶水較多、有硬塊、用盤(pán)式連續(xù)干燥器干燥不粘盤(pán)、無(wú)粉塵、干燥后呈粉末狀。
（2）將含水25.7%的自產(chǎn)硫化鎳精礦67.5 kg分批加入直徑1200 mm 8盤(pán)的小型干燥機(jī)內(nèi)，通入0.35MPa的飽和蒸汽，主軸轉(zhuǎn)速400 r/min，經(jīng)過(guò)39 min試驗(yàn)，67.5kg自產(chǎn)硫化鎳精礦干燥完畢，物料含水8%，此次試驗(yàn)蒸汽單耗0.023 t/kg，脫水能力2.79 kg/（h·m2），干燥能力15.73kg/（h·m2），物料溫度85℃。自產(chǎn)硫化鎳精礦表面水較多，發(fā)粘，用盤(pán)式連續(xù)干燥器干燥時(shí)不粘盤(pán)，上3層干燥盤(pán)上顆粒較多而大，但下幾層顆粒被碾滾碾碎，干燥效果較好。
(3)工業(yè)浸出渣46 kg與自產(chǎn)精礦60 kg混合后總重106 kg，含水30.13%，分批加入直徑1200 mm 8盤(pán)小型干燥器內(nèi)，通入0.3 5MPa飽和蒸汽，主軸轉(zhuǎn)速300～400 r/min，經(jīng)過(guò)50min試驗(yàn)物料干燥完畢，物料含水達(dá)8.3%，物料溫度86 ℃。此次試驗(yàn)蒸汽單耗0.019 t/kg，脫水能力4.21kg/（h·m2），干燥能力19.27kg/（h·m2），混合后物料發(fā)粘，其中既有結(jié)晶水又有表面水，用盤(pán)式連續(xù)干燥器干燥不粘盤(pán)，上3層干燥盤(pán)上顆粒較多，下幾層顆粒被碾碎，干燥效果較好。
(4)工業(yè)浸出渣與自產(chǎn)精礦按1：1混合后在水中浸泡18 h后取出干燥，總重33 kg，含水48.7%，分批加入直徑1200 mm 8盤(pán)小型干燥器。通入0.35 MPa飽和蒸汽，主軸轉(zhuǎn)速300 r/min，經(jīng)過(guò)47 min，33 kg物料干燥完畢。此次試驗(yàn)物料含水達(dá)8%，蒸汽單耗0.057 t/kg，脫水能力2.598 kg/（h·m2），干燥能力6.38 kg/（h·m2），物料溫度86 ℃。經(jīng)過(guò)18h水浸泡的混合料表面水、結(jié)晶水都較多，發(fā)粘，用盤(pán)式干燥器干燥不粘盤(pán)，上3層干燥盤(pán)上顆粒較多，下幾層顆粒被碾碎，干燥效果較好。
1.2.5數(shù)據(jù)對(duì)比
     用兩種設(shè)備分別對(duì)含水量42%～45%的60 t的物料進(jìn)行干燥，干燥數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。
         

由表1數(shù)據(jù)可以看出盤(pán)式連續(xù)干燥器對(duì)氧化鎳礦與硫化鎳礦混合干燥，蒸汽單耗低，干燥能力大，所以可以選擇混合干燥。

2盤(pán)式連續(xù)干燥器設(shè)備選型參數(shù)
2.1按干燥40 t/h干礦計(jì)算，物料原始條件：（按自產(chǎn)精礦80%，工業(yè)浸出渣20%配料）                       
                                                                                
                                                                     
            物料名稱(chēng)：混合物料
            初始含水量：a1=27.8%
            最終含水量：a2=8%
            濕物料流量：G1=49875 kg/h
            干物料流量：G2=40000 kg/h
            絕干物料流量：Gc=36800 kg/h
            物料初始溫度：t1=10℃
            物料干燥溫度：t2=80℃
            熱源：0.6 MPa（表壓）飽和水蒸氣
            2.2 通過(guò)工藝計(jì)算，干燥系統(tǒng)設(shè)備選型見(jiàn)表2。
                                                        表2 盤(pán)式連續(xù)干燥系統(tǒng)一覽表
           

3 回轉(zhuǎn)窯干燥機(jī)設(shè)備選型參數(shù)
3．1按干燥40t/h干礦計(jì)算，回轉(zhuǎn)窯干燥設(shè)備見(jiàn)表4。
                                                    表4 回轉(zhuǎn)窯干燥設(shè)備一覽表
           

4回轉(zhuǎn)窯干燥與盤(pán)式連續(xù)干燥主體設(shè)備對(duì)比
    5t橋式天車(chē)、水管道、基礎(chǔ)等輔助設(shè)施等在兩種干燥方式中都需要投入，這里不做詳細(xì)比較，主體設(shè)備對(duì)比見(jiàn)表6。
                                               表6兩種系統(tǒng)的主體設(shè)備對(duì)比
         

5 結(jié)  論
      通過(guò)對(duì)盤(pán)式連續(xù)干燥器的模生產(chǎn)擬數(shù)據(jù)和回轉(zhuǎn)窯的實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)的分析比較，證明了應(yīng)用盤(pán)式連續(xù)干燥器干燥鎳精礦具有一定的優(yōu)越性。
（1）回轉(zhuǎn)窯干燥機(jī)：回轉(zhuǎn)窯干燥主體設(shè)備投資略小，但占地面積大，配置復(fù)雜，設(shè)備基礎(chǔ)復(fù)雜，綜合能耗高，熱風(fēng)損失和粉塵飛揚(yáng)損失大，勞動(dòng)環(huán)境較差。
（2）盤(pán)式連續(xù)干燥器：盤(pán)式連續(xù)干燥主體設(shè)備投資略大，但密閉操作，蒸發(fā)強(qiáng)度大，濕度呈階梯式分布，占地面積小，配置簡(jiǎn)單，設(shè)備基礎(chǔ)用普通水泥地面即可，綜合能耗低，熱損失和煙塵飛揚(yáng)損失小，勞動(dòng)環(huán)境較好，具備節(jié)能環(huán)保發(fā)展趨勢(shì)。
      通過(guò)對(duì)盤(pán)式連續(xù)干燥機(jī)和回轉(zhuǎn)窯干燥機(jī)的全面比較，認(rèn)為盤(pán)式連續(xù)干燥機(jī)在技術(shù)上可行，所以我們決定在15
kt鎳新建冶煉廠中采用盤(pán)式連續(xù)干燥工藝。
            
            參考文獻(xiàn)
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            [2] 何煥華，蔡喬方等. 中國(guó)鎳鈷冶金[M]. 北京:冶金工業(yè)出版社,2000,7.
            
            作者簡(jiǎn)介
            周  鏑（1978—），女，東北大學(xué)工程碩士，吉林吉恩鎳業(yè)股份有限公司助理工程師。