国产蒸汽干燥机在铜冶炼行业中的应用与实践.pdf

4 6 有色金属 冶炼部分 2 0 0 9 年2 期 国产蒸汽干燥机在铜冶炼行业中的应用与实践 赵福生 金川集团公司，金昌7 3 7 1 0 0 摘要介绍了金川集团公司铜合成炉系统首次使用国内自主研发的蒸汽干燥工艺及装备的情况，以及蒸 汽干燥技术在铜冶金行业中的应用与实践。 关键词铜合成炉；蒸汽干燥 、 中图分类号- T F 8 1 1文献标识码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 0 9 0 2 一0 0 4 6 一0 4 A p p l i c a t i o na n dP r a c t i c eo fD o m e s t i cS t e a mD r y e ri n C o p p e rS m e l t i n gI n d u s t r y Z H A OF u s h e n g J i n c h u a nG r o u pL t d ．。J i n c h a n g7 3 71 0 0 ，C h i n a A b s t r a c t T h et e c h n o l o g ya n de q u i p m e n to fs t e a md r y e rw h i c hi sd e v e l o p e dd o m e s t i c a l l yf o rt h ef i r s tt i m ei n c o n c e n t r a t ed r y i n gs y s t e mo ft h eC o p p e rS y n t h e s i sF l a s hS m e l t i n gF u r n a c e C S F S F o fJ i n c h u a nG r o u pL t d i sd e s c r i b e d ，a sw e l la st h ea p p l i c a t i o na n dp r a c t i c eo fs t e a md r y i n gt e c h n o l o g yi nt h ec o p p e rs m e l t i n gi n d u s t r ya r ea l s oi n t r o d u c e d ． K e y w o r d s C o p p e rS y n t h e s i sF l a s hS m e l t i n gF u r n a c e C S F S F ；S t e a md r y i n g 在铜闪速熔炼系统中，入炉铜精矿的水份要达 到0 ．3 ％。目前，在国内外铜精矿的深度干燥工艺 分别为回转窑干燥、气流干燥，蒸汽干燥等。随着蒸 汽干燥技术的日益成熟以及考虑到该工艺与其他干 燥工艺相比有不可比拟的优点，近年来采用蒸汽干 燥工艺进行新建或改造的铜冶炼厂也增加了不少。 目前在国内尚无专门设计、制造这类设备的厂家，国 际上只有几家跨国大公司可以生产此类设备，如芬 兰的库迈拉 K u m e r a 公司、澳大利亚的奥托昆普 O u t o k u m p u 公司。金川集团公司在铜合成炉工 程中，首次采用了国内自主研制的适用于铜精矿深 度干燥的大型蒸汽干燥机。经过近两年的使用，这 种在国内首次开发制造的蒸汽干燥机使用效果良 好。本文就该蒸汽干燥技术及装备的研究开发与运 用做以介绍和论述。 作者简介赵福生 1 9 7 2 一 ，男，河南商丘人，工学学士 1 铜精矿蒸汽干燥技术现状 目前国内外的铜精矿蒸汽干燥装置大都采用的 是管束旋转型干燥机，即在与旋转圆筒内部等长的 同心圆内藏式排列3 ～8 列的加热管。加热列管间 进行传热干燥，这种装置是间接加热方式旋转干燥 机的代表，广泛应用于一般化工领域。国外的几个 厂家也是近年将这种技术应用在冶金行业，制造出 了大型的蒸汽干燥机，在奥托昆普公司、北德铜厂等 几家铜冶炼企业中使用。在国内，贵溪冶炼厂、铜陵 金隆公司和山东祥光铜业有限公司从国外进口了的 蒸汽干燥机，目前均使用效果良好。金川集团公司 2 0 0 3 年在铜合成炉项目中与国内某研究设计院共 同研制开发出了首台拥有自主知识产权的蒸汽干燥 机，并且首次在金川集团公司铜合成炉工程中得到 了应用。 万方数据 有色金属 冶炼部分 2 0 0 9 年2 期 4 7 综合国内外这几家采用蒸汽干燥技术的铜冶炼 厂的蒸汽干燥技术，我们可以看出所有蒸汽干燥装 置都是利用铜冶炼炉窑的余热锅炉产生的蒸汽，采 用回转式蒸汽干燥机干燥湿精矿的工艺流程。蒸汽 干燥机组可以很好地利用余热锅炉产生的蒸汽，同 时蒸汽干燥所产生的尾气是空气和水蒸汽，有利于 环境保护，避免环境污染。而且尾气量小，温度低， 采用布袋收尘器处理即可，且不存在精矿在干燥系 统中的结硫和脱硫等问题。 间可以根据物料的性质和出料温度进行大范围调 整。 5 气固分离简单 因为在干燥过程结束后，合格的物料立即从出 料端排出进入料仓，所以在尾气中粉尘少，同时因为 物料升温、水份蒸发所需的热量均来至蒸汽的汽化 潜热，无需额外配人大量的热空气，所以能在8 0 ％ ～9 5 ％高湿度下排气，排气量少，筒内风速小，粉尘 量少，气固分离设备投资少。 2 铜精矿蒸汽干燥技术研究 3蒸汽干燥流程方案 铜精矿蒸汽干燥技术与传统干燥工艺最大的优 点是直接充分利用冶炼生产过程中产生的余热，因 此，不需再消耗额外的燃料，从而大大降低了废气和 烟尘的排放量。同时，将蒸汽作为干燥介质的回转 式蒸汽干燥机还有其他的特点 1 单位容积处理量大 干燥机为内部设置加热管，因搅拌过程中与物 料直接接触，传热系数大，且传热面积也大。单位容 积传热量与一般直接加热方式旋转干燥机相比，约 大3 倍。大量连续处理含水率高的物质时，体积传 热系数值约需2 5 0 ．8 ～5 4 3 ．4t d ／ m 3 h ℃ 。需 要设计制造大容量干燥机，直径3 ．6 ～4 ．2m ，长1 0 ～3 6m ，传热面积7 0 0 ～30 0 0m 2 。 2 热效率高 干燥时不需使用多余热空气，故排气所带走的 热损失可忽略不计，含本体表面散热热损失，整体效 率为8 0 ％～9 0 ％，表明有非常高的传热效率。即使 与直接加热的旋转干燥机热效率比较，蒸汽干燥机 具有高的经济性。 3 干燥温度控制方便、迅速 在蒸汽干燥过程中，加热管的温度可以根据蒸 汽压力设定。一般在蒸汽进口阀组上都设有调压装 置，压力的调节通过D C S 进行手动或自动的调节。 在保持一定的出料温度，即使处理量、含水率变动， 可以调节蒸汽压力的高低，同时蒸汽的冷凝量也可 能对应增减。因此，可以保证在一定温度下的物料 干燥。 4 物料在干燥机内部停留的时间可以调整 物料在干燥机内部的停留时间是一个优化值， 需要根据实际的生产工艺确定，蒸汽干燥机的主传 动系统采用变频调速，所以可以通过调整窑体转速 来调整物料在干燥机内部停留的时间。通常填充率 为1 0o A ～3 0 ％时，停留时间为3 0 ～6 0m i n 。干燥时 就干燥工艺的流程，国内外的蒸汽干燥系统的 工艺基本一致，主要是由余热锅炉、蒸汽干燥机、物 料输送系统、布袋收尘器和蒸汽管网系统等设备组 成。最大的区别主要为载汽的流向，国外的干燥装 置的载汽一般采用顺流的方式，而金川集团公司铜 合成炉蒸汽干燥系统采用的为载汽逆流的方案。载 汽逆流的优点是系统操作风量小，不需要配置较大 的布袋收尘器，热损失较少；缺点是对蒸汽干燥机本 体的密封性能较高、工艺参数控制较载汽顺流复杂。 金川集团公司铜合成炉蒸汽干燥系统流程方案 为配料后含水8 ％左右的湿精矿通过精矿输送及配 料系统运送到给料仓，由加料装置连续地加入到蒸 汽干燥机内。旋转的干燥机外筒带动内部的加热管 件和精矿同时一起转动，精矿在蒸汽排管的加热下 完成干燥脱水过程，使干精矿含水至0 ．3 ％以下。 并由埋刮板运输机均匀给入仓式输送泵，将精矿输 送到闪速炉顶干精矿仓。干燥过程产生的含尘烟气 则排入布袋收尘器净化后排空。图1 为金川集团公 司铜合成炉蒸汽干燥系统流程图。 其主要设备的性能参数见表1 。 4密闭型铜精矿蒸汽干燥机 铜精矿蒸汽管回转干燥工艺的关键技术是密闭 型蒸汽管回转干燥机结构设计，主要由机体、进料装 置、进出料轴端密封、蒸气分配器、旋转接头、出料装 置、传动系统、润滑系统等组成。是我国自行开发、 研制的第一台用于铜精矿深度干燥的大型蒸汽干燥 机，为了降低能耗并减少污染，这种蒸汽干燥机采用 了逆流密闭式的结构，主要工作原理是湿铜精矿通 过喂料机送入低速旋转的密闭型蒸汽管回转干燥机 内，干燥机筒体设有一定的倾角，物料随着简体的转 动不停翻动，在向前移动的同时，通过简体内的蒸汽 管与饱和蒸汽进行间接换热。合格铜精矿从干燥机 万方数据 4 8 有色金属 冶炼部分 2 0 0 9 年2 期 中心出料装置排出，进入下一工作单元。在设计和 后续完善的过程中，金川I 集团公司与兰州天华院联 盟擅艺 J 合攻克了大量的技术难关。密闭型蒸汽管回转干燥 机的结构示意图见图2 。 ●排空 图1铜合成炉精矿干燥系统工艺流程 F i g ．1 F l o ws h e e to fc o n c e n t r a t ed r y i n gs y s t e mo fC S F S F 袭1 铜合成炉精矿干燥系统主要设备的性能参数 T a b l e1P a r a m e t e r so ft h em a i ne q u i p m e n t o fc o n c e n t r a t ed r y i n gs y s t e mC S F S F 密闭型蒸汽管回转干燥机性能参数如下。型号 H Z G 7 3 6 一T J T ；规格①4 ．2m 1 7m ，Q 一1 3 5t ／h 干矿 ；筒体内径4 ．2m ；传热面积14 0 0m 2 ；筒体 转速0 ．7 1 ～2 ．3 6r ／m i n ；简体倾斜度2 ．0 ／1 0 0 ；工作 压力2 ．0M P a ；工作温度2 1 4 ℃；主电动机 Y P T Q 3 5 5 - 4 ，2 8 0k W ，14 8 9r ／r a i n ，3 8 0V ；主减速 机P H A 9 1 2 1 P 4 R I 。1 0 0 ，速比1 1 0 1 ．6 ；干燥机外形 尺寸2 8 ．5 9 0m 长 7 ．5 2 4m 宽 8 ．3 9 6m 高 ； 设备总重3 7 4t 。 丫 隔瓢 斟 { ／ 1 }|iI 百】 } - k 嚣 T ＼ 5 】 删1h ．丌I 一 I 一、吲 I 』0 [] 6 { i， e 咝 p 蕊_ J 掣 l 则 e]_E， I 咝 №进料蝴期I 旋，亩几重 画 ‰，臣 f 骨⋯、。 ， ／＼／| ＼／I＼／ ＼ 产品 冷凝液 图2 铜精矿蒸汽管回转干燥机结构示意图 F i g 2 S k e t c hm a po ft h es t r u c t u r eo fr o t a r ys t e a md r y e ro fc o n c e n t r a t ed r y i n gp i p e s 5 密闭型铜精矿干燥机的运用‘ 金川集团公司在铜合成炉项目中，湿铜精矿的 干燥工艺选择了蒸汽干燥工艺，其中心设备是蒸汽 管回转干燥机。在投产之初，由于对大型蒸汽干燥 机设计缺乏经验，这台蒸汽干燥机也暴露出了诸如 万方数据 有色金属 冶炼部分 2 0 0 9 年2 期 4 9 滚圈断裂、回水不畅等问题，经过两次整改，这些问 题都得到了解决，从目前的使用效果看，蒸汽干燥机 设备使用状况稳定，较好地满足了铜合成炉系统的 生产。表2 就是蒸汽干燥机的生产的工艺参数。 表2 精矿干燥系统主要设备的性能参数 T a b l e2P a r a m e t e r so ft h em a i ne q u i p m e n to ft h e c o n c e n t r a t es t e a md r y i n gs y s t e m 6 使用经验和问题探讨 根据目前对蒸汽干燥技术的理解和对国内外的 蒸汽干燥装置的了解，我们认为蒸汽干燥机汽液平 衡结构的好坏直接影响回水效率的高低，从而限制 干燥机的处理能力。汽液平衡又分为自导流结构和 强制导流两种结构，自导流结构简单，在回水量一定 的前提下，自导流结构的尺寸要比强制导流结构要 大。强制导流结构的回水效率要比自导流结构高很 多。根据我们使用的蒸汽干燥机的经验，回水系统 的高低直接影响到蒸汽干燥机的处理量。国外蒸汽 干燥机的汽液平衡结构大都采用的是强制导流结 构。 万方数据