锌加压浸出渣浮选硫磺精矿的干燥试验研究.pdf

第3 3 卷第3 期 2 0 1 3 年0 6 月 矿冶工程 M I N I N GA N Dh I E T A IL U R G I C A LE N G I N E E R I N G V 0 l 。3 3 №3 J u n e2 0 1 3 锌加压浸出渣浮选硫磺精矿的干燥试验研究① 周科华，张登凯 深圳市中金岭南有色金属股份有限公司丹霞冶炼厂，广东韶关5 1 2 3 2 5 摘要针对锌加压浸出渣浮选硫磺精矿的物料特点，通过探索及连续试验，对双桨叶螺旋干燥机干燥浮选硫磺精矿的可行性进 行了研究。结果表明，双桨叶螺旋干燥机干燥硫磺精矿可行，适宜的蒸汽控制温度约1 2 0 ℃，出料含水以7 ％～8 ％为宜，平均传热 系数约为5 0W l m 2 ℃ 。 关键词锌加压浸出渣；硫磺；双桨叶螺旋干燥机；熔硫 中图分类号T D 9 2 6文献标识码Ad o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．0 2 5 3 - 6 0 9 9 ．2 0 1 3 ．0 3 ．0 2 7 文章编号0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 1 3 0 3 0 1 0 1 0 3 E x p e r i m e n t a lS t u d yo nD r y i n gS u l p h u rC o n c e n t r a t ea f t e rF l o t a t i o n o fZ i n cP r e s s u r eL e a c hR e s i d u e Z H O UK e h u a ，Z H A N GD e n g - k a i D a n x i aS m e l t e r ，S h e n z h e nZ h o n g j i nL i n g n a nN o n f e m e tC oL t d ，S h a o g u a n51 2 3 2 5 ，G u a n g d o n g ，C h i n a A b s t r a c t B a s e do nt h ec h a r a c t e r i s t i c so fs u l p h u rc o n c e n t r a t eo b t a i n e df r o mf l o t a t i o no fz i n cp r e s s u r er e s i d u e ，e x p l o r a t i o na n dc o n t i n u o u st e s t sw i t hb i a x i a lp a d d l es p i r a ld r y e rw e r ec o n d u c t e df o re v a l u t i n gt h ef e a s i b i l i t yo fs u l p h u rc o n c e n t r a t e d r y i n g ．R e s u l t ss h o wt h a td r y i n gs u l p h u rc o n c e n t r a t ew i t hb i a x i a lp a d d l es p i r a ld r y e ri s f e a s i b l eu n d e rt h ef o l l o w i n g c o n d i t i o n s w i t ht h es t e a mt e m p e r a t u r ec o n t r o l l e da ta b o u t1 2 0 ℃．t h em o i s t u r eo fd i s c h a r g ea p p r o p r i a t ea r o u n d7 ％～ 8 ％，a sw e l la st h ea v e r a g eh e a tt r a n s f e rc o e f f i c i e n tb e i n ga t5 0W ／ m 2 o C ． K e yw o r d s z i n cp r e s s u r el e a c hr e s i d u e ；s u l p h u r ；b i a x i a lp a d d l es p i r a ld r y e r ；m e l t i n gs u l p h u r 国内某锌冶炼厂原采用常规工艺处理富含稀散金 属及贵金属的锌精矿，由于受浸出渣回转窑还原挥发 工艺的限制，原料中锗、镓、银回收率较低。为提高回 收效率，该厂与加拿大D y n a t e c 公司 现s h e r r i t 公司 联合开发了一种新的能高效回收锗、镓、银的锌加压浸 出工艺，并于2 0 0 9 年应用该技术建成投产了国内第一 座包含硫回收设施的1 0 万吨／年锌加压浸出工厂。工 厂投产初期，因浮选硫磺精矿脱水效率与设计指标有 一定差距，导致熔硫过程非常容易起泡冒槽，严重制约 了熔硫设施处理能力。为解决这一问题，工厂与相关 专业干燥厂家一起，对干燥设备选型、干燥条件进行了 研究，以期通过试验来验证所选干燥工艺及设备的可 行性、可靠性，并为工业设计提供依据。 1 试验物料及设备 试验物料取自现场渣厂，物料含水 湿基 1 9 ．3 2 ％，干基密度21 2 0k g ／m 3 ，组成见表1 。 由表1 可见，试验物料固相主要由单质硫组成。 表1 试验物料组成 单质硫熔点、沸点不高，硬度不大。常温时硫以菱 形硫 斜方硫 形式存在，外观菱形，熔点1 1 2 ．8 ℃，密 度2 ．0 7g ／e r a 3 ；超过9 5 ．6 ℃则渐渐转化为另一种同素 异形体，外观为针状，叫单斜硫，密度1 ．9 6g ／c m 3 ，熔点 1 1 9 ．0 ℃。液态硫刚溶化时为苍黄色流动液体，继续 受热变为棕色且粘稠，再加热棕色液体又复流动，至 4 4 4 ．6 ℃沸腾成具S 组成的蒸气。在空气中自燃温 度为2 4 8 2 6 6 ℃，含杂质时自燃点下降。硫磺粉尘在 空气中容易发生燃烧和爆炸，硫在空气中的含量下限 要求不超过3 5g ／m ’。 ①收稿日期2 0 1 2 1 2 - 1 8 作者简介周科华 1 9 7 7 一 ，女，江苏海安人，工程师，从事企业技术及管理工作。 万方数据 矿冶工程 第3 3 卷 由于单质硫的上述性质，决定了干燥设备要具有 较好的温度控制条件，粉尘产生量小，同时自洁能力要 强，以避免发生安全事故及因干燥物料熔化、粘结干燥 设备而影响干燥设备运行‘2J 。对比上述要求，比较 适合的干燥设备是利用蒸汽作为热源的双桨叶螺旋干 燥机，同时与物料接触部分选用3 1 6L 不锈钢材质以 耐受硫酸的腐蚀。 试验选用3m 2 的双桨叶螺旋干燥机，最大转速l O r ／m i n 并连续可调，其结构见图1 。 图1双桨叶螺旋干燥机结构示意 2 试验结果 2 ．1 探索性试验 为了掌握物料在不同温度下干燥时的变化情况， 首先按表2 所列条件进行了两个不同温度下的探索性 试验，有关试验现象及结果见表3 。 探索试验结果表明①采用低于硫渣熔点的温 度，物料易包裹住桨叶且难以清除，影响干燥机换热效 率。②温度高于硫渣熔点，去除桨叶包裹物效果明显， 换热效率也有保证。但如果硫渣含水已经很低则易熔 表2 探索性干燥试验条件 表3 探索性试验现象及结果 化并重新粘结制粒而恶化干燥。③采用该设备干燥 温度应超过硫渣熔点，但不宜太高，同时必须根据物料 的水分来决定在干燥机内停留的时间。 2 ．2 连续试验 在探索试验的基础上，控制蒸汽温度1 2 0 ℃进行 了连续试验。试验开始，将原料加人干燥机后，调整进 料速率为3 5k g ／h ，水分迅速蒸发，物料随热轴的转动 向前运动，当桨叶干燥机中的物料积累到一定量时，翻 过溢流板排出，得到有少许熔融粘结物的产品，用水分 测定仪对产品进行湿含量测定，发现产品湿含量仅为 0 ．2 1 ％；提高试验机转速，加大进料速率至4 6 ．7 5k g ／h ， 出料状态未见好转，出料水分为0 ．3 3 ％；再次提高试 验机转速，调整进料速率为7 0k g ／h ，稳定出料后测得 湿含量为3 ％左右，熔融粘结物有减少趋势；继续加大 进料速率至1 0 5k g ／h 稳定出料后，出料呈灰色粉末 状，无熔融粘结，测得出料湿含量为8 ％左右。按此条 件继续连续稳定运行9 0m i n 后停止加料，试验结束。 试验情况及结果见表4 。 表4 连续试验情况 万方数据 第3 期 周科华等锌加压浸出渣浮选硫磺精矿的干燥试验研究 1 0 3 连续试验结果表明①控制蒸汽温度1 2 0 ℃，双 桨叶螺旋干燥机适宜于燥浮选硫磺精矿；②为了保证 出料不熔化粘结，需控制干燥深度，一般以出料含水 7 ％一8 ％为宜。 3 工艺衡算 3 ．1 计算条件 进料条件 湿含量埘I 1 9 。3 2 ％ 料温t ． 1 5 ℃ 进料量G l 1 0 5k g ／h 出料条件 湿含量1 1 ／3 2 7 ．8 7 ％ 8 ．1 2 ％ ／2 7 ．9 9 5 ％ 出 料稳定后均值 料温t 2 5 8 ．1 4 2 ．8 ／2 5 0 ．4 5 ℃ 出料稳定 后均值 出料量G 2 1 8 ．3 5k g ／h 比热硫磺精矿为混合物，取乞 1 ．0k J ／ k s o C 3 ．2 物料衡算 绝干物料量G o G 1 1 一埘， 9 6 ．9 1 k g ／h 入1 3 干基湿含量X I 埘，／ 1 - - I O 。 0 ．2 3 9 5 k s ／k s 出口干基湿含量五 埘／ 1 - - 7 ．0 0 ．0 8 6 9 0 k s ／k s 水分蒸发量W 1 G o x ，一恐 1 4 ．7 4 k s ／h 3 ．3 热量衡算 蒸发水分所需热量 Q l 兰W I [ 月r t 2 一t 1 x 4 ．1 8 6 8 ] 3 5 4 5 6 k J ／h 式中卵 22 5 7k J ／k g 取1 0 0 ℃水蒸发潜热 。 加热物料所需热量 Q 2 G 2 t 2 一t 1 c 。 6 5 0 ．5 k J ／h 热量损失Q 3 Q 。 Q 2 妒 1 08 3 2 k J ／h 试验过程中为便于观察，干燥机上盖未封闭，故 9 取0 ．3 。 总热量I Q Q l Q 2 Q 3 4 6 9 3 8 ．5 k J ／h 3 ．4 传热系数 根据桨叶干燥机换热面积计算公式A 2 五忑‰， 式中A T 塑l 兰业≠掣8 6 ．0 6o C , 计算得 h 氆 A 3i n 2o 则 K 糕．黑5 0 ．5 0W ／ m 2 ．o C 3 6 0 0 一 8 6 ．0 63 ‘⋯ 7 4 结语 采用双桨叶螺旋干燥机干燥浮选硫磺精矿可行，适 宜的蒸汽控制温度约1 2 0 ℃，出料含水以7 0 2 0 ～8 ％为 宜，在此条件下的平均传热系数约为5 0W ／ m 2 o C 。 参考文献 [ 1 ] 徐晓，卢江，董金善．空心桨叶干燥机的设计[ J ] ．装备制造 技术，2 0 0 8 9 1 1 0 1 1 2 ． [ 2 ] 吴伟成，周炜灿，蔡庆，等．空心桨叶干燥器的研究开发及应用 『J ] ．浙江化工，2 0 0 4 9 3 3 3 6 ． 上接第1 0 0 页 通过对比分析可以发现，高、低碱度复合烧结矿各 有利弊，当高炉冶炼面临不同的原料结构状况，可以选 择不同碱度复合烧结矿进行生产。包钢新体系高炉在 建当中，1 ．4 碱度复合烧结矿也可以考虑生产，因为与 高碱度相比，尽管利用系数有所下降，燃耗略有升高， 但低碱度复合烧结矿也有其优势①只需投资烧结机 生产复合烧结矿，减少基建投资。②生产低碱度复合 烧结矿有利于提高品位，有利于F 、S 的脱除。③高炉 采用单一炉料入炉，可以简化布料制度，简化操作。 ④有利于提高高炉人炉矿石的品位。 3 结论 1 生产碱度1 ．4 自熔性复合烧结矿，只有生球外 配达到4 0 ％，烧结基体碱度达到2 ．0 以上，才能体现 复合造块工艺的优势。 2 生产碱度1 ．4 自熔性复合烧结矿与碱度2 ．0 的复合烧结矿适宜的生球配比均在外配4 0 ％～5 0 ％。 3 生产碱度1 ．4 自熔性复合烧结矿，尽管与碱度 2 ．0 相比，利用系数有所下降，燃耗略有提高，但其在 强度、品位、F 与S 的脱除以及高炉冶炼性能方面均有 优势，而且高炉采用该碱度复合烧结矿入炉，无需再搭 配酸性球团矿或块矿，既简化高炉操作，又可以降低基 建投资，可以作为包钢新建高炉所采用炉料结构的技 术储备。 参考文献 [ 1 ]姜涛，李光辉，郭字峰，等．铁矿粉复合造块工艺中国，z L 2 0 0 5 1 0 0 3 2 0 9 5 ．6 [ P ] ．2 0 0 9 9 9 ． [ 2 ] 林东鲁，李春龙，邬虎林，等．白云鄂博特殊矿采选冶工艺攻关与 技术进步[ M ] ．北京冶金工业出版社，2 0 0 7 ． [ 3 ] 陈耀铭，陈锐．烧结球团矿微观结构[ M ] ．长沙中南大学出版 社．2 0 1 1 ． 万方数据