高硫铁精矿综合利用项目工艺流程设计

高硫铁精矿综合利用项目工艺流程设计

邢台庆华再生资源利用有限公司150吨硫铁矿综合利用项目始于2011年11月，并开始了联合试验。该厂的原料为尾矿再选后的高硫铁精矿,主要产品为铁精粉、工业硫酸和阴极铜等,主要工序包括尾矿选矿、精矿干燥、沸腾炉焙烧、烟气制酸和铜萃取电积。在高硫铁精矿进入沸腾焙烧炉前,用蒸汽管回转干燥机将精矿中的水分由15%降低到5%以下。1间接干燥法热风炉+加热器金属硫化物精矿的干燥分为直接干燥和间接干燥2种。直接干燥法使用热空气或热烟气作为加热介质,常见的设备是圆筒干燥机或气流干燥机。使用这种方法,精矿处理能力大,但需要用电加热器或燃煤热风炉提供热源,存在热效率低、占地面积大和流程复杂的缺点。间接干燥是干燥介质不与精矿发生接触的干燥过程,多数采用饱和蒸汽为加热介质。蒸汽管回转干燥机是间接干燥的一种,它以蒸汽为热源,不使用燃煤热风炉,因而不存在SO2的排放问题。其优点是尾气量小、粉尘含量低和节能环保,缺点是操作控制要求高、检修较困难。2物料堆密度、水分蒸发量干燥工序主要设计条件如下:精矿进料量为176.5t/h、进料含水量为15%、进料温度为20℃、物料比热容为0.525kJ/kg·℃、物料堆密度为1800kg/m3、物料粒度≤0.3m、颗粒占75.6%;干燥产品含水率<5%,蒸汽压力为0.5MPa,水分蒸发量为18.6t/d。设计选用的干燥机规格为ϕ1600×10000mm,换热面积为136m2。3烟气运料干燥由图1可知,含水15%的精矿由堆场运至干燥车间,通过1台5t桥式抓斗起重机加入中间湿矿仓,再通过圆盘给料机和进料螺旋送入蒸汽管回转干燥机内,余热锅炉提供的0.5MPa饱和蒸汽从配汽室进入换热管。湿精矿借助窑体的转动从进料端向出料端移动,在移动过程中物料与蒸汽通过换热管壁进行换热,蒸发出水分。干燥产品从出料端罩体下方的卸料阀排出,由皮带机送到后续焙烧工序。环境空气经空气预热器(由蒸汽加热)预热至110℃后分为2路,一路作为载气与物料逆向流动进入干燥机,将蒸发出的水分带出;另一路热空气与湿载气混合进入脉冲布袋除尘器,目的是控制烟气温度,防止布袋除尘器结露。除尘器收集的干粉进入运料皮带,烟气净化达标准后经引风机排空。来自余热锅炉的蒸汽经降温减压装置调整到0.5MPa,由排料端蒸汽室分配至各条蒸汽管,管内蒸汽与物料间接换热后变成饱和冷凝液,与空气预热器的冷凝液一起流入回收罐收集,收集的冷凝液通过凝液回收泵送入锅炉工序回用。4设备的主要性能4.1干燥工艺的主要设备的型号和参数表14.2该收割机的结构和特点蒸汽管回转干燥机是干燥工序的核心设备,由进料螺旋、筒体、换热管、传动系统、进出料端和托轮等组成,其结构如图2所示。4.2.1进料螺旋电机进料螺旋材质为Q235,包括进料口、载气出口、进料螺带等。进料螺旋电机功率为7.5kW,转速范围为25～42r/min。进料螺旋的检修,可通过拆卸端面法兰直接抽出。4.2.2主缸筒体材质为16MnR,厚度为12mm。在干燥机进料侧筒体上设有5圈管式锤击器,可防止物料粘壁。筒体斜度为2%。4.2.3与汽室管板接口换热管为20#钢管,换热管的一端通过胀焊与汽室管板连接,管板用碳钢制作而成。换热管的另一端通过端板上的管孔可以进行自由热膨胀,端板与换热管之间采用填料密封。4.2.4凝液排放管汽室材质为碳钢,由隔板分为若干个室,设有若干进汽管和若干凝液排放管。汽室是蒸汽进入和分配、冷凝液排出的结合点,其合理的设计是干燥机平稳运行的关键。4.2.5进行设备连接干燥机由电动减速机驱动,电机和减速机之间通过液力耦合器进行连接,以吸收设备启动时造成的冲击。传动系统固定在整体钢架上。主电机功率为22kW,转速范围为3～4.6r/min,可在一定范围内调整物料在干燥机内停留的时间。4.2.6出料箱和出料箱出料箱材质为Q235,安装在筒体尾部,筒体与出料箱之间采用迷宫密封+轴向密封的形式。在出料箱上设有载气入口、排料口和用于产品温度测定的热电偶。排料口与卸料阀直接连接,后续接膨胀节。4.3变送器及现场压力冷凝液回收单元由凝液罐、凝液回收泵、调节阀组、液位变送器和现场压力表等组成。在冷凝液回收罐上设置了液位变送器,通过调节阀的开度来控制液位高度,保证冷凝液回收罐内部液位高度恒定,防止凝液泵发生气蚀和凝液闪蒸。5充填干燥工艺蒸汽管回转干燥机在铜精矿、铅精矿和HDPE等物料的干燥中有成功先例,而应用到高硫铁精矿干燥工业化生产中在国内尚属首次。在系统空载连续运行24h无问题后,开始进行投料试车,控制进料量为设计值的50%,系统基本能正常运行,进料量增加到设计值的75%以后,开始出现一系列问题,经过设计人员和车间技术人员的摸索和改进,干燥工序工作逐渐稳定。(1)原料堆场的影响进料螺旋频繁出现跳停,一个原因是原料中有较多石块,进入螺旋后容易将螺旋卡住,在原料堆场增加了圆筒筛对精矿进行筛分去除杂物后,跳停次数减少;另一个原因是湿物料在螺旋机内与热载气逆向接触,逐渐在螺旋机壳体内壁上形成坚硬的料环,螺旋叶转动阻力增大使电机跳停,直到将进料螺旋电机功率增大到7.5kW以后才解决此问题。(2)加强控制体系增加了连锁控制,沿物料流动的方向,只要下游设备出现非正常停止,上游设备必须立刻自动停止,或者切换到旁路,从而避免设备连接点物料堵塞。(3)下灰口堵塞布袋除尘器灰斗底部由于温度低,烟气中的水分在此析出,致使下灰口堵塞。除尘器增加岩棉保温、灰斗底部外壁增加了电伴热带以后,堵塞问题得到控制。(4)干燥机效率分析干燥机的主传动功率是根据筒体结构、物料堆积角和物料处理量进行计算的,原设计的传动功率为7.5kW,加料量增大后圆筒无法转动,原因是物料堆积角远比理论值要高,圆筒内精矿颗粒运动所需功率大,将传动功率增加到22kW以后使用效率良好。经过以上改造,干燥工序可稳定运行在80%的设计负荷,干燥机进、出口物料含水量为13%、2%,干燥机的水分蒸发能力是足够的,但是物料处理量与设计值仍有距离。分析原因主要是进料含水量高时物料流动性太差,在筒体转速达到最大的情况下,物料在圆筒内的停留时间仍然过长,使得干燥机内填充料增加,螺旋机无法继续往圆筒内推料。预计将干燥机的倾斜度从2%提高到5%左右,可以实现满负荷运行。6特殊性质的完善从目前的运行情况来看,回转式蒸汽干燥机用于高硫铁精矿的干燥