喻 鑫

（江西瑞林裝備有限公司，江西 南昌 330000）

有色爐窯冶煉過程中對爐料的含水量有一定要求，如反射爐熔煉和沸騰爐焙燒時，要求精礦含水量6～8%；電爐熔煉時，要求精礦含水量不大于3%；閃速爐熔煉時則要求精礦的含水量不大于0.3%。因此，干燥技術被廣泛地應用于有色冶金工廠，干燥設備是有色冶煉設備的重要組成部分[1]。

1 三段直管式氣流干燥系統(tǒng)

在閃速熔煉銅精礦深度干燥技術中，對于含水量大于8%的銅精礦，常用的氣流干燥方式為由圓筒干燥窯、鼠籠破碎機和氣流干燥管組成的三段直管式，見圖1。三段直管式氣流干燥系統(tǒng)占地小，投資少，干燥過程溫度低、時間短，很少發(fā)生精礦的氧化脫硫現(xiàn)象，干燥系統(tǒng)負壓操作，粉塵少，有利于大氣的環(huán)境保護；排煙溫度低，熱效率高，過程可實現(xiàn)全自動控制，并可作為干燥精礦的垂直提升設備。

圖1 三段直管式氣流干燥系統(tǒng)

2 氣流干燥設備

三段式氣流干燥系統(tǒng)作業(yè)時，除雜后的銅精礦先由皮帶機輸入圓筒干燥窯進行初步干燥，以保證進入鼠籠破碎機的物料水分降至7%以下，避免了鼠籠破碎機內(nèi)因粘料引發(fā)故障。鼠籠破碎機和圓筒干燥窯排料端直接相連，在進一步干燥精礦的同時將可能存在的顆?；蚪Y團打散，以利于下一段的氣流管干燥。氣流干燥管直接與鼠籠破碎機出口相接，經(jīng)過干燥管最終的干燥，銅精礦的水分可降至0.3%以下，并將干燥物料輸送至需要的高度[2]。

2.1 圓筒干燥窯

圓筒干燥窯主要由窯頭罩、給料裝置、筒體、支承裝置、傳動裝置、密封裝置以及其它附屬部件等組成，見圖2。圓筒干燥窯為順流式，其入口氣流溫度應由整個干燥系統(tǒng)的熱量平衡計算確定，一般為400～600℃，筒內(nèi)平均氣流速度為10～15m/s，常用直徑為1.5m～2.2m，長度7m～16m。

圖2 圓筒干燥窯

2.1.1 筒體結構

為加強保溫和防止精礦粘結，筒體采用了雙層中空結構。外層筒體采用普通碳素鋼板卷制對焊而成，考慮到安裝滾圈、齒圈處筒體承受荷載較大，厚度則相應加厚。內(nèi)層筒體直接和物料、煙氣接觸，采用不銹鋼板卷制，可基本消除粘結現(xiàn)象。

為了便于筒體進料端物料容易推進，在進料端處設置了一段堆進葉片，焊于內(nèi)筒體上；筒體中段設置了揚料板使物料與熱氣流保持充分接觸；在筒體的后段還設置了一段中心固定式換熱格子板，以增加氣流和物料的熱交換面積。堆進葉片、揚料板、格子板及其所用的中心鋼管等均采用不銹鋼材質(zhì)，以免粘料。

2.1.2 滾圈與筒體的聯(lián)接

滾圈直接松套在筒體的焊接墊板上，冷態(tài)時滾圈的內(nèi)徑與墊板外徑之間留有適當間隙，熱態(tài)時該間隙正好由筒體的膨脹而消失。合理選擇間隙值，既可控制應力，又可充分利用滾圈的剛性，使之對筒體起加固作用。

墊板與筒體一般采用的是焊接式結構，焊接后便于加工墊板外圓，對間隙的控制較為精確。墊板的周邊不能全部與筒體進行連續(xù)焊接，以免焊縫產(chǎn)生很大的焊接應力而造成墊板與筒體開裂。

2.1.3 筒體密封裝置

干燥窯是在負壓下操作， 由燃燒室進入筒體頭部的煙氣和外界空氣的壓力差小，且窯為順流干燥方式，密封要求不高，故對筒體頭部的密封采用的是徑向迷宮式密封結構。迷宮式密封的結構簡單，沒有接觸面，不存在磨損問題，且不會因筒體受熱伸長竄動影響。

筒體尾部密封連接處筒體內(nèi)外氣體的壓差較大，需盡可能減少冷空氣漏入到鼠籠破碎機中，故采用的是彈簧壓緊式端面密封結構。動環(huán)隨筒體旋轉(zhuǎn)并通過彈簧壓緊于固定的鼠籠破碎機殼體上的靜環(huán)上。為了增加減輕磨損，在動環(huán)和靜環(huán)接觸面間設置了稀油潤滑裝置。

2.1.4 傳動裝置

圓筒干燥窯傳動方式比較簡單，主要由電動機、減速機、聯(lián)軸器等再通過一對開式齒輪來驅(qū)動筒體轉(zhuǎn)動。在實際生產(chǎn)中，由于給料量的波動以及物料含水份的變化等因素的影響，筒體的轉(zhuǎn)速需要調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍為2 ～6 r/min，當生產(chǎn)穩(wěn)定時轉(zhuǎn)速為4r/min。

2.2 鼠籠破碎機

鼠籠破碎機主要由殼體、轉(zhuǎn)子、主軸、驅(qū)動裝置、活動底座、固定底座等組成。工作時，由干燥窯來的銅精礦物料與熱空氣同時進入鼠籠破碎機的殼體內(nèi)，物料與高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子相撞，塊狀和粒狀物料被打散，由此增大了氣固相接觸的面積。打散后的物料在高速氣流作用下處于懸浮狀態(tài)，有利于進入氣流干燥管后的輸送和進一步干燥。

2.2.1 殼體結構

殼體用鋼板焊制而成，殼體上的進料口法蘭與干燥窯尾部密封裝置相連接，干燥窯轉(zhuǎn)動時會將物料揚起，使排出的物料與圓筒中心偏移一定距離，為使圓筒排出的物料能輸送到鼠籠轉(zhuǎn)子中心位置，進料口中心線與干燥窯的中心應偏移一定距離。排料口位置一般設在殼體的上方與垂直方向成一傾角并和氣流干燥管的傾角相對應，以保證物料的順利輸送。

隨物料一起進入殼體的雜物，如石塊等不能被打散排出便會積存于殼體內(nèi)部，為此在殼體下方設置清理孔，用以排出雜物。未被打散的顆粒物料，隨氣流輸送到一定高度后掉入傾斜貯槽內(nèi)，積存到一定重量時，便克服配重打開擋板自動排出。為了減輕磨損，在殼體內(nèi)表面襯以厚度為20～30mm 高鉻鑄鐵板，襯板與殼體采用螺栓固定。為了減少熱損失，殼體外表面需包覆保溫層。

2.2.2 轉(zhuǎn)子

破碎機轉(zhuǎn)子由外環(huán)、內(nèi)環(huán)、打散棒、輻板、輪轂等組成，工作時，高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子將進入的物料打散。轉(zhuǎn)子采用雙層結構，內(nèi)、外層打散棒的右端均固定于輻板上，其左端則分別與內(nèi)外圓環(huán)板相固接。由于物料對轉(zhuǎn)子的磨損，打散棒一般采用具有較高硬度和良好耐磨性的鉻鉬鋼材料。打散棒與內(nèi)、外圓環(huán)板及輻板之間常用的連接方式為焊接，為減小轉(zhuǎn)子因偏心而產(chǎn)生的不平衡力，焊縫應打磨平整，并對轉(zhuǎn)子進行靜平衡試驗。轉(zhuǎn)子線速度直接影響著鼠籠破碎機的效率和轉(zhuǎn)子的磨損，轉(zhuǎn)子線速度取值一般為25 ～35 m/s，常用30m/s。

2.2.3 轉(zhuǎn)子取出機構

轉(zhuǎn)子取出機構由離合器、鏈輪、減速器和車輪等組成。當破碎機工作時，活動底座用螺栓固定于固定底座上，固定底座與活動底座之間設有活動墊板，墊板的作用是將活動底座抬高，使活動底座上的行走車輪脫離軌道。當需要更換轉(zhuǎn)子時，首先松開活動底座的螺栓，旋轉(zhuǎn)設于活動底座上的頂起裝置的頂起絲桿使活動底座與活動墊板分離，然后，取出活動底座與固定底座之間的活動墊板后，再降下活動底座，使轉(zhuǎn)子取出機構的車輪落在軌道上，這樣通過取出機構的傳動裝置便能取出轉(zhuǎn)子。

2.2.4 驅(qū)動裝置

破碎機作業(yè)時要求轉(zhuǎn)子有較高的線速度，可由電動機經(jīng)三角皮帶直接帶動轉(zhuǎn)子，該驅(qū)動裝置結構簡單、安裝及維護方便，當轉(zhuǎn)子被殼體內(nèi)的雜物卡死時，皮帶會發(fā)生打滑從而起到安全保護作用。

2.3 氣流干燥管

經(jīng)鼠籠破碎機打散脫水的物料，隨高速熱氣流進入氣流干燥管干燥，再經(jīng)收塵處理后，物料被輸往料倉，氣體排空。干燥管上部為圓形，下部為方形便于與鼠籠破碎機排料口相連接，上、下之間由方圓變徑管過度。在氣流干燥管的下部，由于夾帶物料的氣流以及粗粒物料的循環(huán)流動，造成此段管壁嚴重磨損，為了保護管壁，通常在管壁內(nèi)鑲有襯板，其材料一般為高鉻鑄鐵、鉻錳鑄鐵、高錳鋼等。為了便于安裝并解決氣流管的熱脹冷縮問題，在干燥管的上、下部分別設有圓、方形伸縮節(jié)。為了保溫，使氣體不至冷卻、結露，除氣流管整個外表加保溫層外，管殼上段還采用了雙層中空結構，雙層結構簡單緊湊、制作方便，又能起到良好的隔熱作用，減少了氣流管的熱損失。

3 應用實例

目前，國內(nèi)外閃速銅熔煉采用氣流干燥技術的有貴溪冶煉廠、金隆銅業(yè)和日本住友金屬公司等。貴溪冶煉廠從日本引進的三段氣流干燥系統(tǒng)，最初設計銅精礦干燥能力為70t/h，經(jīng)過不斷改造現(xiàn)已達到140t/h。該系統(tǒng)圓筒干燥窯尺寸為Φ1.85x11m，順流式，傾斜度6%，內(nèi)筒厚為6mm 不銹鋼板制，外筒為厚16mm 普通鋼板制，中間空隙6mm，驅(qū)動裝置采用直流電機，調(diào)速范圍為2～6rpm，常用轉(zhuǎn)速4rpm，功率45kW；鼠籠破碎機容積為1.41m3，轉(zhuǎn)子尺寸為Φ1730x630mm，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速276rpm，圓周速度25m/s，驅(qū)動電機功率110kW，轉(zhuǎn)子移出電機功率0.4kW；氣流干燥管直徑為1.54m，長度為37m，其中下部13m 內(nèi)襯25mm 厚的鑄鐵板，上部24m 為雙層管，外部用礦渣棉保溫[3]。

4 結束語

氣流干燥技術是固體物料流態(tài)化原理在銅精礦干燥工序上的應用，技術特點是粉狀或顆粒物料在具有一定速度的熱氣流中呈懸浮運動狀態(tài)，在良好的傳熱和傳質(zhì)條件下，迅速完成物料的脫水過程，干燥終點物料含水可低至0.1%。因此，氣流干燥技術適用于物料的深度干燥，在冶金、化工、食品及醫(yī)藥等行業(yè)已被廣泛應用，并具有積極的推廣價值。