火法冶煉廠一般都需要對精礦進行干燥。干燥是一個高能耗、多污染的單元操作。隨著能源的日益緊張和環(huán)保意識的增強，低能耗、高環(huán)保的新技術、新工藝被不斷地應用到冶煉工藝中。鎳精礦是火法冶煉生產金屬鎳的主要原料，在鎳精礦冶煉過程中，干燥工段是工廠特別需要強化和提高的工藝段，應用節(jié)能降耗的新技術、新設備就成為技術人員的工作目標。
     為提高干燥物料的能力，降低能源消耗，減少污染，以適應節(jié)能環(huán)保的要求，我們專門進行了為期一周的干燥試驗，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備。
1盤式連續(xù)干燥器與回轉窯干燥機的工作原理
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、傳動裝置和外殼等組成。中空的干燥盤內通入加熱介質。干燥盤分為大盤和小盤兩種，物料在干燥器內呈水平層式分布。干燥盤靜止不動，物料靠大盤上的耙葉推動由外向里運動，由大盤的里緣落入小盤的里緣，物料在小盤上由里向外運動，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，呈阿基米德螺線軌跡運動。在運動過程中被干燥盤加熱，進行傳熱傳質干燥作業(yè)；根據(jù)物料的產量、性質、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機排入大氣；該尾氣主要成分是水蒸氣、因加熱介質是水蒸氣、故因熱風和粉塵分離不好而隨尾氣夾帶造成的產品損失較少、也沒有二次污染，如果條件允許也可以采用冷凝器對盤式連續(xù)干燥器產生的蒸汽進行回收利用。
      回轉窯干燥機由筒體、支撐、滾圈、揚板、鏈條、窯頭、窯尾等組成，中空的筒體內通過加入加熱介質。加熱方式可以分為順流加熱和逆流加熱兩種，物料在回轉窯窯尾進入，通過筒體并用鏈條打碎塊狀物料、揚板翻料，使物料不斷地滾動前行，最后從回轉窯窯頭排出。物料與爐氣逆向或順向運行，物料與加熱介質通過氣-固反應，物料首先與窯尾溫度較低、硫勢略高的煙氣接觸，隨著物料向窯頭運行而溫度逐步升高，依次進行水分蒸發(fā)、部分結晶脫硫等過程。但同時需要控制爐氣溫度，如果溫度過高，便會達到物料的著火溫度，使物料燃燒。因物料與爐氣直接接觸，所以產生的蒸汽夾帶著物料的小顆粒，一起進入除塵器后再由引風機排入大氣；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)化實驗
1.2.1實驗設備
GDPG1200/8C型盤式連續(xù)干燥器，干燥面積：6.6 m2。
1.2.2實驗原料
     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%左右的結晶水）。
1.2.3實驗流程
     采用人工加料方式按0.5～2.0 
     t/h的量將物料加到對輥齒加料器中對物料進行初步破碎，然后進入盤式連續(xù)干燥器或回轉窯干燥機進行干燥。工藝流程如圖1所示。
    

圖1 工藝流程圖
1.2.4試驗過程
（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盤的小型干燥機內，通入0.35MPa的飽和蒸汽，主軸轉速300～400 r/min，經過24 min的試驗，47.5kg工業(yè)浸出渣全部干燥完畢。物料含水達8%。此次試驗蒸汽單耗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%的自產硫化鎳精礦67.5 kg分批加入直徑1200 mm 8盤的小型干燥機內，通入0.35MPa的飽和蒸汽，主軸轉速400 r/min，經過39 min試驗，67.5kg自產硫化鎳精礦干燥完畢，物料含水8%，此次試驗蒸汽單耗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，通入0.3 5MPa飽和蒸汽，主軸轉速300～400 r/min，經過50min試驗物料干燥完畢，物料含水達8.3%，物料溫度86 ℃。此次試驗蒸汽單耗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，主軸轉速300 r/min，經過47 min，33 kg物料干燥完畢。此次試驗物料含水達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 ℃。經過18h水浸泡的混合料表面水、結晶水都較多，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)對比
     用兩種設備分別對含水量42%～45%的60 t的物料進行干燥，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)干燥器設備選型參數(shù)
2.1按干燥40 t/h干礦計算，物料原始條件：（按自產精礦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 通過工藝計算，干燥系統(tǒng)設備選型見表2。
                                                        表2 盤式連續(xù)干燥系統(tǒng)一覽表
           

3 回轉窯干燥機設備選型參數(shù)
3．1按干燥40t/h干礦計算，回轉窯干燥設備見表4。
                                                    表4 回轉窯干燥設備一覽表
           

4回轉窯干燥與盤式連續(xù)干燥主體設備對比
    5t橋式天車、水管道、基礎等輔助設施等在兩種干燥方式中都需要投入，這里不做詳細比較，主體設備對比見表6。
                                               表6兩種系統(tǒng)的主體設備對比
         

5 結  論
      通過對盤式連續(xù)干燥器的模生產擬數(shù)據(jù)和回轉窯的實際生產數(shù)據(jù)的分析比較，證明了應用盤式連續(xù)干燥器干燥鎳精礦具有一定的優(yōu)越性。
（1）回轉窯干燥機：回轉窯干燥主體設備投資略小，但占地面積大，配置復雜，設備基礎復雜，綜合能耗高，熱風損失和粉塵飛揚損失大，勞動環(huán)境較差。
（2）盤式連續(xù)干燥器：盤式連續(xù)干燥主體設備投資略大，但密閉操作，蒸發(fā)強度大，濕度呈階梯式分布，占地面積小，配置簡單，設備基礎用普通水泥地面即可，綜合能耗低，熱損失和煙塵飛揚損失小，勞動環(huán)境較好，具備節(jié)能環(huán)保發(fā)展趨勢。
      通過對盤式連續(xù)干燥機和回轉窯干燥機的全面比較，認為盤式連續(xù)干燥機在技術上可行，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
            [1] 潘永康，王喜忠等. 現(xiàn)代干燥技術[M]. 北京:化學工業(yè)出版社,1996.
            [2] 何煥華，蔡喬方等. 中國鎳鈷冶金[M]. 北京:冶金工業(yè)出版社,2000,7.
            
            作者簡介
            周  鏑（1978—），女，東北大學工程碩士，吉林吉恩鎳業(yè)股份有限公司助理工程師。