金川公司镍精矿气流干燥工艺的技术改进.pdf

金川公司镍精矿气流干燥工艺的技术改进 柳琳 金川公司第一冶炼厂，甘肃7 3 7 1 0 0 摘要介绍金川闲速熔炼系统中，镰精矿气漉干燥工艺的技术改进，阐述了气流干燥工艺 处理古水1 0 ％以上的镰糟矿以及采用廉价的粉煤作为干爆生产热燃料是可行的，不仅降低了镰精 矿干燥的生产成本．而且充分发挥了该工艺热效率高和处理量大等优势． 关键词 Jr l 镰精矿；气流干燥；技术改进 中田分类号1 H 1 5文献标识码B 金川公司镍闪速熔炼系统中，镍精矿的 深度干燥采用了气流干燥工艺，是在消化贵 溪冶炼厂从F 1 本引进的技术设备基础上，由 国内自行设甜{ 制造的．在世界五座镍闪速熔 炼厂中，奥托昆普闪速炉采用回转窑干燥工 艺生产镍精矿，是最广泛使用的一种干燥方 法．卡尔古利、皮克威和诺里尔斯克闪速炉 采用喷雾干燥工艺生产镍精矿，只有金川闪 速炉采用气流干燥工艺处理镍精矿．气流干 燥工艺是一种低温快速干燥。其特点是被干 燥的物料与烟气直接接越，并且呈均匀、分 散、悬浮状态，固相与气相之间的传热，传质 条件极为良好．干燥系统自投产以来。经过 多年摸索与工艺和设备技术改进，使其适应 了金川镍精矿粘性大、水分高等特点，并成 功地采用廉价的粉煤作为生产供热燃料，降 低了精矿干燥的生产成本，充分发挥了气流 干燥工艺热效率高、处理量大、干燥强度大 和便于实现自动化控制等优势． 1工艺简介 金川锦精矿气流干燥工艺流程如图l 所示． 该工艺在设计上采用了。三段式”干燥方 式，即由0 1 8 8 2 l 1 0 0 0 m m 干燥窑、m 1 7 3 0 来自选矿的湿精矿 1 一 哑堕囹 ● 口雯匝] 广_ ] 筛上 筛下 ] 一1 一 塑堕匝翠四 作者俺介柳琳 1 9 7 2 一 ，女，辽宁人．垒川公司一冶助理工程师 _ [ 雯堕圃 口里亟日 r ] 烟气烟尘 滞蓟[ 蠡 ● 闪炉顶烟尘仓 图1 精矿干燥工艺藏程田 率一 黑一 挈． 万方数据 4 l 6 3 0 r a m 鼠笼打散机和m 1 5 4 0 5 3 5 6 0 m m 气流干燥管三个主要的干燥设备组成．其工 艺过程是 镍精矿气流干燥是一种低温、大风的干 燥工艺 风矿比为1 2 0 0 m3 ／t 干矿 ．其干燥 过程是粉煤燃烧室产生的8 0 0 ～1 0 0 01 2 的烟气在混风室内配人冷空气冷却至 4 0 0 ～6 0 0 ℃后进人干燥窑．含水l O ％～ 1 3 ％的湿精矿经窑头给料溜槽加人干燥窑 内，由扬料板将物料扬起与热烟气直接接触 进行热交换后，进入鼠笼打散机内被鼠笼转 子打散呈悬浮状态与热烟气充分接触，再由 后部的排烟机将混合均匀的含尘烟气吸人气 流干燥管内使水分进一步汽化，产出含水 8 0 ％的干精矿． 再经沉尘室和旋涡收尘器捕集后，由埋刮板 运输机送往干精矿仓存放．干燥烟气经4 0 m 2 低温电收尘器净化后放空，电收尘器烟灰则 用空气输送至闪速炉顶烟灰仓，重新配人闪 速炉使用．精矿干燥系统设计的主要技术参 数见表1 ． 衰1精矿干燥主要技术参数 项目 设计值 瀑糟矿处理量 t ／h 干爆前古水 ％ 干燥后含水 ％ 短窑人口烟气量 m 1 ，h 踅窑 口烟气沮虞 ℃ 抗尘童 口烟气量 o m 沉尘窒炳气叠度 ℃ 况尘童 口烟气古尘吲m ’ 沉尘童和麓漏收尘器■风事 ％ 干爆耗热量r a ／h 水 扮煤单耗k g 攥九干矿 2生产过程及技术改进 Z l湿精矿的粘结问置由于金川镍矿的 脉石中有∞％左右为蛇纹石类矿物，呈纤维 状，叶片状，在磨矿过程中易于泥化，同时选 矿降镁过程中添加的化学试剂，均使得镍精 矿的粘度增加．在干燥系统投产初期就发现 含水6 ．8 ％～7 ．2 ％的湿精矿不仅在各皮带 下料口、圆盘料仓和三个配料贮仓内有不同 程度的堵料现象．而且在链环打散机和振动 筛等处粘结情况相当严重，造成湿精矿无法 正常输送到干燥窑，使设备失去了打散和筛 分作用．生产能力仅达到设计生产能力的 6 0 ％．随着精矿处理能力的增加。湿精矿的 水分也随之增大 平均为1 0 ．7 7 ％ 。有时达到 1 3 ％，其粘结和板结现象更为严重．致使生 产过程中停、断料次数频繁，系统生产控制 不稳定、温度波动大，精矿着火、鼠笼压死等 事故频繁发生． 经过观察和试验。将粘结和堵料部位全 部采用软橡胶材质制作，利用橡胶的弹性振 动来解决湿精矿的粘结同题，并拆除打散和 筛分设备。以减少精矿输送环节，大辐度提 高了输送能力． 2 ．2干燥系统密封性能的完善由于镍精 矿气流干燥是采用负压控制，因此系统密封 性能的好坏对生产控制起着至关重要的作 用． 1 气流干燥管的密封性能改进 中1 5 4 0 5 3 5 6 0 m m 气流干燥管设计膨胀量为 1 8 0 m m ．其中圆形膨胀节1 2 0 r a m ，方形膨胀 节6 0 m m ，是在干燥系统正常生产条件下沉 尘室温度控制在8 0 ℃～1 0 0 ℃时气流管 的膨胀量．在生产中由于粉煤失控事故和燃 烧不完全的粉煤颗粒吸人干燥系统导致旋涡 收尘器内精矿着火，沉尘室温度瞬间高达5 0 0 ℃～6 0 0 ℃以上，给气流管带来约4 2 0 r a m 的膨胀量，使气流管产生局部应力集中变形 开裂。加快了气流管的磨损速度，双层管有 多处变形冲刷出直径约8 0 m m 孔洞，大大降 低了气流管的密封性能．由于气流管膨胀量 设计不足、气流管固定托座和导向支座的刚 性限制等原因，使气流管出现严重的压缩变 形，其与沉尘室接合部位的平钢板产生严重 的凹凸变形，造成环形焊缝开焊，气流管顶 进沉尘室而形成气流管与沉尘室脱节现象， 曲m吣栅栅姗m螂钙勰珧 万方数据 4 2 导致气流管的使用寿命和密封性能下降。 为此，根据气流管的膨胀要求，在双层管 处增加2 个膨胀量为1 2 0 r a m 的圆形膨胀 节，方形膨胀节改为圆形，伸缩量增大至 8 0 m m ，使气流管的总体膨胀量达到4 4 0 r a m ， 消除了因膨胀量不够而引起的应力集中变 形．其次，将气流管的联接固定方式设计成 三段单体固定，每段受热时产生的热膨胀通 过两端的膨胀节自身调节，消除因外力影响 造成双层管和鼠笼外壳的压缩变形，并将气 流管与沉尘室接合部位采用受力均匀的天方 地圆结构进行联接，增强该部位的联接强 度．从而提高气流管的使用性能和密封性 能． 2 干燥窑窑尾密封结构的改进 m1 8 8 2 l 1 0 0 0 m m 干燥窑的窑尾密封采用传统的 端面滴油润滑式机械密封．由于结构单薄、 安装精度低且油路易堵，在使用中易出现密 封端面干磨车削现象．同时生产过程中的温 度波动又使窑尾密封结构易产生变形，不仅 降低了窑尾密封的使用性能，而且平均使用 寿命仅为8 0 天左右，严重制约了干燥窑的正 常运行．对此，窑尾密封结构改用端面机械 密封方式，采用石墨固体润滑碳棒润滑，效 果良好．投入运行后，窑尾密封装置的使 用周期可达2 年以上，使窑尾密封一直处于 稳定的工作状态． 3 沉尘室和旋涡收尘器的密封性能完 善沉尘室和旋涡收尘器的检修阀是外露式 闸板阀，无密封装置，而干燥系统是负压控 制，因此生产过程中漏风严重．排料装置采 用电动双闸板阀，其运行方式是机械强制传 动连续运行，不管有料无料闸板都要做开、 关动作，闸板开关的冲击力造成联接法兰松 动以及密封面的破坏．经过烟气测试沉尘室 和旋涡收尘器的漏风率高达2 2 ．5 ％，不仅降 低了沉尘室和旋涡收尘器的收尘效率和系统 生产负压，减少了气流管烟气量，制约了干 燥处理能力的提高，而且使得干燥电收尘器 负荷增大 干燥电场人1 3 烟气含尘浓度高达 2 4 ．3 9 ／m3 。 为了提高沉尘室和旋涡收尘器的密封性 能，改善系统工艺控制条件．检修闸阀采用 了新型结构的双开式闸板阀，其特点是闸板 设置在腔室内，在丝杆端部设计了密封压紧 装置，以解决闸板直接外露的密封问题；排 料装置采用运行平稳的4 0 0 4 0 0 r a m 刚性 给料机，其特点是转子采用新型结构的三片 式叶片结构，呈1 2 0 。弧形分布，进，出料口斜 角呈6 0 。角，转子运转过程中始终有两片叶 片处于密封死点位置，能够均匀、连续地排 料，且防止转子出现粘结现象，使沉尘室和 旋涡收尘器的收尘效率由改进前的9 2 ．4 ％ 提高到改进后的9 7 ．0 7 ％，干燥烟尘率由 4 ．5 ％～5 ．6 ％下降到2 ．3 ％～1 ．9 ％，漏风 率由2 2 ．4 5 ％降低到5 ．3 7 ％． 2 ．3 粉煤燃烧室的改进设计粉煤燃烧室 有效容积5 7 ．2 m 2 ，容积热强度6 4 4 M J ／m 3 。h ． 粉煤设计质量指标为粒度- 0 ．0 7 4 m m 9 0 ％，水分 1 2 0 0 ℃，低发热值2 5 ～2 6 ．3 M J ／k g ． 投产后粉煤煤质低于设计值，而且燃烧 空间不够，风、煤混合雾化效果差处于不完 全燃烧状态．同时没有充分燃烧的粉煤随烟 气抽走。热损失增加．其次炉体骨架为简易 的拉杆结构，在炉体高温膨胀时不能够自由 调节，出现砖体挤压开裂现象，投产半年后 便发生炉顶和炉墙塌陷事故． 针对上述情况．经过工艺核算后将粉煤 燃烧室的有效容积扩大至9 7 ．2 m 3 ，使粉煤喷 人炉膛有足够的燃烧空间和时间，同时将炉 顶砌筑形式由耐火浇注料改为砖砌拱顶形 式，并增大了混风室有效容积以降低热烟气入 窑的流速，使其在混风室内与冷空气充分混 合，沉降粉煤灰。炉体骨架采用箱形弹性骨 架结构，在炉体锁紧立柱和炉顶箱形锁紧梁 上均设计了弹簧自动调整压紧装置。消除骨 万方数据 4 3 架对炉体受热膨胀的刚性限制。改造后。燃 烧室温度在8 0 0 ℃～9 0 0 ℃之间即可满足 生产要求，消除了砖体损坏和粉煤灰高温结 瘤现象的发生，延长了炉体使用寿命，提高 干燥系统生产热效率。 2 ．4 干燥窑内衬扬料板配置方式的改进 中1 8 8 2 1 1 0 0 0 m m 干燥窑筒体采用双层结 构，内筒为厚6 m m 的不锈钢板，外筒为厚 1 6 m m 的普通钢板，层问留空隙6 m m 。内、外 筒之间由M 2 0 螺栓联接，同时内设升举式扬 料板3 6 块，采用交错形式排列．在生产中由 于湿精矿水分波动造成干燥系统控制温度频 繁波动，以及粉煤失控、精矿着火事故所造 成的高温现象，致使干燥窑内衬筒和扬料板 出现频繁伸缩．又由于分段固定螺栓的刚性 限制使膨胀力无法释放，只能分段化解在螺 栓之间，因而产生严重的交叉应力，导致扬 料板产生扭曲变形，窑内衬筒产生严重的凸 凹、波浪变形，造成扬料板脱落和衬筒开 裂。湿精矿在干燥窑内粘结，窑头内径由 中1 8 0 0 m m 粘结至m 1 4 0 0 m m ，到窑尾呈不均 匀喇叭状分布．不仅减少了干燥窑的有效空 间，而且使干燥窑运行负荷呈交变状态，多 次发生干燥窑瞬间超负荷事故停车现象，致 使干燥窑减速机频繁损坏和窑体各部紧固螺 栓经常剪断，增加了干燥窑平稳运行难度， 直接制约干燥系统的生产． ‘在确保扬料板使用性能的前提下，改成 高2 0 0 m m 、长1 0 3 8 0 m m 直线型升举式扬料板 为通长立筋结构 。沿圆周轴向均布6 个； 在窑体后半部增设高2 0 0 m m 、长6 0 0 0 r a m 直 线型升举式扬料板，沿圆周轴向均布1 2 个， 以利用扬料板的自身强度来控制内衬筒受热 后的变形．并将窑体固定螺栓在窑体中间处 固定不动，两侧的固定螺栓孔根据膨胀量制 成长孔。这样使内衬筒受热膨胀力能够以中 间固定螺栓为准，向窑头、窑尾两端轴向释 放，消除内衬筒和扬料板变形．从而确保了 干燥窑的平稳运行． 2 ．5 干燥窑给料溜槽的改进干燥窑给料 溜槽设计上采用双层振动给料溜槽，为不锈 钢材质，在溜槽上方的左右两侧装有0 ．6 k w 的尤拉斯马达振动器，其振动力可达1 5 0 0 k g ， 给料时通过振动以保证物料流畅。由于金川 镍湿精矿的水分含量平均为1 0 ．7 7 ％ 有时高 达1 3 ％ ，再加上金川镍矿的粘结特性，使给 料溜槽出现严重的粘结和堵料现象．同时溜 槽经常振动易产生疲劳损坏，发生振动器带 着被撕裂的溜槽壁板脱落现象．在多年生产 实践中根据湿精矿的含水特点，将给料溜槽 的振动方式改成运行平稳的机械凸轮摇摆机 构进行传动，使溜槽产生平稳的往复运行． 并且借用橡胶皮带的弹性和不粘料的特性， 将其设置在溜槽内并固定在溜槽软联接的上 方，利用溜槽的机械摆动与橡胶皮带形成两 体相对运动，实现了防止精矿粘结给料溜槽 的日的． 2 ．6 粉煤接收仓及其收尘设施的改进干 燥生产用粉煤 粒度一7 4 , u m 9 0 ％、水分 1 ％ 是由粉煤制备系统将原煤破碎后，经管 道用正压 输送压力0 ．2 4 M p a ，输送风量 4 3 m 3 ／r a i n 输送至干燥粉煤接收仓存放．粉 煤接收仓收尘设施为5 0 m 2 布袋收尘器，其 振打方式采用传统的凸轮杠杆式机械振打， 在运行中振打力低，清灰效果差，凸轮摩擦 副没有润滑装置，凸轮损耗量大．同时布袋 易出现底部堆袋现象．造成布袋内积灰过 多，接收仓阻力增大，引起粉煤失控造成干 燥系统出现高温事故，对系统设备带来损 害，而且也造成干燥电收尘器出现极板高温 变形，影响干燥电场的正常运行．为了消除 粉煤失控造成的设备损坏，降低粉煤接收仓 仓压和提高布袋收尘器的收尘效率。根据输 送压力和输送量，将布袋收尘器的过滤面积 增大至8 0 m 2 ，使过滤风速由0 ．8 m ／m i n 下降 至0 ．5 m ／m i n ，便于粉煤更好地沉降；布袋形 式采用新型锥形结构，利于粘附的粉尘因重 力作用而自然沉降；布袋振打结构栗用新型 万方数据 离合器式机械振打，振打行程1 0 0 m m 、振打 频率3 0 次／r a i n ．投入运行后有效地降低了 仓压，彻底消除了粉煤失控对系统带来的负 面影响，提高了系统运行的安全稳定性和布 袋的收尘效率． 3结束语 历年干燥系统生产统计见表2 ． 镍精矿气流干燥系统经过多年生产实践 表2历年干燥系统主要指标 和技术改进，适应了金川镶湿精矿的粘结特 性、湿精矿水分和粉煤煤质等条件的变化， 提高了系统作业率和干精矿的产出率，并减 少了工艺、设备故障，使湿精矿处理能力由 投产初期3 0 ～4 0 t ／h 提高到6 0 t ／h 一8 0 t ／h 以上，为闪速炉均衡生产提供充足，合格的 千精矿．气流干燥工艺在镍闪速熔炼系统中 的成功应用，为国内企业挖潜、改造和革新 提供借鉴，同时也可以为新建同类工厂提供 可靠的、完整的技术资料和设计依据． 参考文献 1 北京有色冶金设计研究总院等编．重有色金属冶 炼设计手册．铜镰卷．冶金工业出版社，1 9 9 6 2北京有色冶金设计研究总院．二期精矿干燥初步 设计 3 金川公司第一冶炼厂．硫化铜镍精矿火法冶炼． 物料制备．1 9 9 4 4金川公司第一冶炼厂．干燥生产总结及生产统计 资料 上接第4 7 页 按P I D 输出来控制放空阀开度． 3 风机正常运行时的阀位调节当 S P P V 大于0 时，o P 不输出，表明风机在 安全区运行．当S P - p V 小于等于0 时，O P 有输出．o P 小于5 0 ％时，调节A 阀，使其 阀位在0 ～1 0 0 ％之间连续可调；O P 大于 5 0 ％小于7 5 ％时，A 阀全开，B 阀在O ～ 5 0 ％之间连续可调；O P 太于7 5 ％时，A 阀 全开．B 阀的电磁闽得电，强行使B 阀全开． 4 当进风阀处于打开状态且送风机有故 障时通过与门 A N D 强制使输出O P 为 0 ％，迫使A 、B 放空阀全部关闭，防止因风 压、风量的迅速下降，造成转炉风眼堵塞． 等3 0 秒之后．再复位到正常的P I D 调节． 3结语 改进后的送风系统能够满足转炉需 求．但操作中应注意以下几点 1 送风机升速前，应确认控制放空阀 A 的开度在2 0 ％和B 阀6 0 ％为宜． 2 电磁阀1 3 6 、1 3 7 要始终处于带电状 态，屏幕显示为绿色． 3 送风阀开启后，压力达不到要求值 时，应重点检查放空阀是否处于关阀状态． 万方数据