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，我們專門進(jìn)行了為期一周的干燥試驗(yàn)，主要考察盤式連續(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]
      盤式連續(xù)干燥器由干燥盤、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。中空的干燥盤內(nèi)通入加熱介質(zhì)。干燥盤分為大盤和小盤兩種，物料在干燥器內(nèi)呈水平層式分布。干燥盤靜止不動(dòng)，物料靠大盤上的耙葉推動(dòng)由外向里運(yùn)動(dòng)，由大盤的里緣落入小盤的里緣，物料在小盤上由里向外運(yùn)動(dòng)，由小盤的外緣落入大盤。物料在干燥盤面上由耙葉輸送、翻動(dòng)，呈阿基米德螺線軌跡運(yùn)動(dòng)。在運(yùn)動(dòng)過程中被干燥盤加熱，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數(shù)即干燥面積，盤式干燥器立式工作，濕物料由頂部加料口加入，通過每層干燥盤后由干燥器的底部排出。整個(gè)過程密閉操作，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、也沒有二次污染，如果條件允許也可以采用冷凝器對(duì)盤式連續(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)晶脫硫等過程。但同時(shí)需要控制爐氣溫度，如果溫度過高，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、用盤式連續(xù)干燥器干燥不粘盤、無粉塵、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，用盤式連續(xù)干燥器干燥時(shí)不粘盤，上3層干燥盤上顆粒較多而大，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，用盤式連續(xù)干燥器干燥不粘盤，上3層干燥盤上顆粒較多，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18h水浸泡的混合料表面水、結(jié)晶水都較多，發(fā)粘，用盤式干燥器干燥不粘盤，上3層干燥盤上顆粒較多，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)見表1。
         

由表1數(shù)據(jù)可以看出盤式連續(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：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 通過工藝計(jì)算，干燥系統(tǒng)設(shè)備選型見表2。
                                                        表2 盤式連續(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)窯干燥與盤式連續(xù)干燥主體設(shè)備對(duì)比
    5t橋式天車、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)比見表6。
                                               表6兩種系統(tǒng)的主體設(shè)備對(duì)比
         

5 結(jié)  論
      通過對(duì)盤式連續(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）盤式連續(xù)干燥器：盤式連續(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)。
      通過對(duì)盤式連續(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式連續(xù)干燥工藝。
            
            參考文獻(xiàn)
            [1] 潘永康，王喜忠等. 現(xiàn)代干燥技術(shù)[M]. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1996.
            [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。