Карактеристике и недостаци опреме за вакуумско сушење са двоструким конусом

Овај чланак узима концентрат бакар сулфида као пример да би илустровао карактеристике сушења концентрата, избор опреме за сушење и његове индустријске примене.

Металне сулфидне руде (пирит, халкопирит, галенит, сфалерит итд.) су важне сировине за индустрију сумпорне киселине и металуршке индустрије. Концентрате након флотације (концентрат сулфида, концентрат бакра, концентрат никла, концентрат молибдена и концентрат цинка, итд.) треба осушити пре уласка у накнадну опрему за печење и топљење. У мојој земљи, са изградњом великих-фабрика за печење пирита и-фабрика за топљење обојених метала, постоји хитна потреба да се повећа капацитет прераде једне јединице-опреме за сушење концентрата и да се примени дубинско сушење концентрата.

1. Карактеристике сушења и захтеви концентрата

Влажни концентрат бакар-сулфида је углавном сивкасто-браон са величином честица од приближно 200 месх (74 μм). Због високог садржаја метала и запреминске густине, веома је абразиван за опрему. Садржај В(Х₂О) у концентрату произведеном флотацијом је генерално 10%–15%. Када је садржај в(Х2О) око 10%, концентрат је релативно растресит; када је садржај в(Х2О) већи, концентрат је вискознији. Штавише, сулфиди у концентрату су склони киселој корозији током загревања.

Садржај воде у концентрату који се убацује у пећ има значајан утицај на операцију топљења. Генерално, процеси топљења захтевају садржај ав(Х₂О) од 6%-8% у концентрату који се убацује у пећ, а неки захтевају још нижи садржај, као што је топљење у флеш пећи, које захтева садржај ав(Х2О) мањи од 0,3% у концентрату бакра који се убацује у пећ. Прекомерни садржај воде ће довести до лоше проточности концентрата, зачепљења резервоара за пуњење [Л2], а такође је штетан за топљење обојених метала. Поред тога, операције топљења такође имају одређене захтеве у погледу величине честица осушеног концентрата.

2. Методе сушења и опрема

Сушење металних сулфидних концентрата се генерално дели на две методе: директно сушење и индиректно сушење.

2.1 Директно сушење

Директно сушење концентрата се односи на процес сушења у којем медијум за сушење долази у контакт са концентратом током процеса сушења, као што је сушење у цилиндру и сушење протоком ваздуха. Директно сушење обично користи врући ваздух или врући димни гас као медијум за грејање и укључује једну или две фазе сушења у зависности од захтева процеса. Ране топионице су углавном користиле цилиндрично сушење или сушење ваздушним струјањем, при чему је сушење протоком ваздуха даље подељено на две-степене (кавезни дисперзер + цев за сушење) и три- методе (кратка цилиндрична сушара + кавезни дисперзер + цев за сушење). Иако ове две методе нуде висок капацитет обраде концентрата и производе уједначену величину честица, оне пате од ниске топлотне ефикасности, великог отиска и сложених процеса.

Штавише, сушачи са протоком ваздуха троше значајну снагу због вертикалног транспорта материјала ротационе пећи; кавезни распршивач, због велике-брзине ротације (250-300 о/мин), доживљава хабање ротора, што доводи до опсежног одржавања и захтева поправке заваривањем сваке 2-3 недеље [3]. Из ових разлога, последњих година неки произвођачи су почели да користе ротационе флеш сушаре за сушење одређених концентрата (као што је концентрат молибдена). Међутим, ротационе флеш сушаре углавном користе гас високе температуре као медијум за сушење, који лако формира СО₂, изазивајући корозију на опреми. Поред тога, доња мешалица се окреће великом брзином, што доводи до хабања. Поред тога, ротационе флеш сушаре такође пате од ниске топлотне ефикасности и малог капацитета обраде. Посебно је важно напоменути да методе директног сушења углавном укључују проблеме са третманом издувних гасова. Брзина протока издувних гасова је велика, а садржај прашине је висок; неправилан третман може лако изазвати загађење животне средине.

2.2 Индиректно сушење

Индиректно сушење концентрата се односи на процес сушења у којем медијум за сушење не долази у контакт са концентратом током процеса сушења. Опрема која се користи обухвата више-слојне сушаре са парним намотајем, диск сушаре, лопатице и ротационе сушаре са парном цеви. Индиректни сушачи углавном користе засићену пару као медијум за грејање, а њихова топлотна ефикасност је много већа од оне код директног сушења. Штавише, они производе мање издувних гасова и имају мањи садржај прашине, што резултира релативно једноставнијим процесом. Више-слојне сушаре са парним намотајима биле су ране индиректне сушаре које су се користиле за сушење концентрата. Састоје се од више-ротора и фиксне шкољке, при чему се концентрат помера напред док се ротор ротира. Због високе абразивности концентрата, долази до оштећења котура, хабања заштитних плоча и стругача итд., што захтева често одржавање. У нормалним околностима, сушара се гаси ради прегледа једном недељно. Диск сушачи су некада коришћени за сушење концентрата сумпора, али су се појавили многи проблеми у производњи: љуштење материјала на горњим дисковима за сушење, материјал који лако пада директно са спољне ивице диска за сушење на доњи диск изазивајући кратке спојеве, а ножеви грабуља лако се троше, што доводи до лома шипке грабуља. Ови проблеми су директно утицали на ефекат сушења и нормалан рад опреме за сушење, приморавајући произвођаче да претходно-суше материјал пре него што га пошаљу у диск сушару, што не само да је продужило процес већ и повећало улагања. Штавише, њен капацитет обраде је релативно мали. Лопатице за сушење су посебно погодне за сушење вискозних и пастозних материјала. Према експерименталним истраживањима, лопатице имају веома добар ефекат сушења концентрата. Због ефекта-самочишћења лопатица, материјал практично нема адхезију, добру течност, а садржај влаге и величина честица излазног производа задовољавају индустријске захтеве. Међутим, због карактеристика материјала, лопатице су склоне хабању и потрошња енергије је релативно велика, што их чини неприкладним за-инсталације великих размера. Ротациони сушачи са парним цевима, због својих предности-уштеде енергије и еколошких предности, великог капацитета обраде једне јединице{23}}и ниске потрошње енергије, постепено су постали примарна опрема за сушење концентрата. Следећи одељак се фокусира на ротациони сушач са парном цеви.

3. Ротациони сушач са парном цеви

Одређена компанија за технологију сушења започела је своја истраживања и развојне напоре 1992. године како би локализовала ротационе сушаре са парном цеви за погоне полиетилена високе густине (ХДПЕ). Кроз континуирано побољшање и оптимизацију, развила је сопствену патентирану технологију. Компанија је сукцесивно завршила локализацију ротационих сушара са парним цевима за велике-фабрике ХДПЕ и ПТА (терефталне киселине) и успешно применила ову технологију на сушење влажних концентрата у металуршкој индустрији.

3.1 Структура и принцип рада

Као што је раније поменуто, ротациони сушач са парном цеви је ротациони сушач са индиректним грејањем, а његова структура је приказана на слици 1. Ротациона сушара са парном цеви углавном се састоји од цилиндричног тела, цеви за пару, пужног завртња, заптивке на крају за пуњење, заптивке на крају пражњења, парног система, система преноса и пратећих компоненти. Цеви за размену топлоте паре су распоређене у концентричним круговима унутар цилиндра, пролазећи кроз целу сушару. Топлоту потребну за сушење обезбеђује пара која се уводи у цеви за размену топлоте. Поред тога, мала количина носећег гаса (ваздуха) се уводи у цилиндар да пренесе влагу испарену током процеса сушења на спољашњу страну цилиндра.

3.2 Ток процеса сушења

Ротациона парна сушара користи засићену пару средњег{0}}ниског притиска као медијум за грејање, што доводи до ниже температуре сушења, чиме се спречава разлагање и оксидација сулфида у концентрату. Ток процеса ротационе сушаре концентрата бакра је следећи: Влажни концентрат улази у сушару преко пужног додавача. Цилиндар сушаре има одређени нагиб, а материјал се преврће и креће напред док се цилиндар ротира, размењујући топлоту са цевима за пару распоређеним око цилиндра и сушеним. Осушени концентрат се испушта кроз кутију за пражњење. Мала количина носећег гаса улази у опрему за сушење са краја за пражњење, носећи влагу испарену током процеса сушења и излазећи са краја за пуњење. Након уклањања прашине помоћу врећастог филтера, издувни гас се испушта у атмосферу, а прикупљена прашина се враћа у доводни вијак. Овај процес има предности као што су једноставан проток, мање опреме, ниска улагања, висока термичка ефикасност, ниска емисија прашине и штетних гасова и лакоћа рада и одржавања.