CC BY
123
А.Н. Храмов
ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССА СУШКИ ФЛОТАЦИОННЫХ ФЛЮОРИТОВЫХ КОНЦЕНТРАТОВ ЗА СЧЕТ РЕКОНСТРУКЦИИ НАСАДКИ БАРАБАННОЙ СУШИЛКИ
щ и роцесс сушки материалов, в том числе продуктов -К А. обогащения, как известно, зависит от влажности, гранулометрического состава и способа укладки материала, гидродинамических условий обтекания и параметров среды. Совокупность этих факторов определяет характер и эффективность протекания процесса сушки. Эффективность сушки продуктов обогащения (концентратов), в частности в барабанных сушилках прямоточного действия, существенно зависит от конструкции и состояния внутренних устройств сушильного барабана (насадки), основное назначения которых обеспечить максимально возможное раскрытие поверхности частиц для протекания конвективного теплообмена (передача тепла от теплоносителя частичкам материала при непосредственном их соприкосновении). Стандартная насадка, поставляемая заводом-изготовителем вместе с корпусом барабанной сушилки не обеспечивает по перечному сечению барабана плотной и равномерной завесы концентрата движению теплового агента, так как не может учитывать физических свойств множества различных рудных концентратов.
С целью повышения производительности барабанной сушилки БН-2,8х14 в процессе сушки флотационных флюоритовых концентратов на обогатительной фабрике ГОКа «Бор-Ундур» СО «Мон-голросцветмет» была проведена работа по реконструкции стандартной лопастной насадки. Изыскание и выбор внутренних устройств барабана сушилки производился поэтапно:
- изучение физических свойств влажного флюоритового концентрата;
- теоретическое обоснование и выбор насадки на определенных участках барабана сушилки в зависимости от свойств сыпучести концентрата переменной влажности;
- конструкторская разработка выбранной насадки.
Задачей проведенных исследований по изучению физических свойств флюоритового концентрата являлось определение особенностей поведения и характера движения материала с переменной влажностью. Исходная проба материала была отобрана с трёх работающих дисковых вакуум-фильтров в течение смены и по гранулометрическому составу, влажности, физико-химическим свойствам соответствовала концентрату существующей технологии. Изменение влажности осуществлялось методом подсушки на подовой печи.
Определение зависимости угла естественного откоса флюоритового концентрата (ф) от его влажности осуществлялось путем замеров геометрических параметров конуса материала с переменной влажностью, образующего при высыпании его из металлического цилиндра на горизонтальную поверхность и математического вычисления угла. Расчет коэффициента сыпучести производился по формуле:
Ксып = (1 - sin ф) / (1 + sin ф).
Изучение особенностей поведения, свойств слипаемости и разрушаемости конгломератов слипшихся частиц осуществлялось путем проведения опытов, при которых проба материала пропускалась с переменной высоты на перфорированную металлическую поверхность с различными размерами ячеек.
В результате проведенных исследований были выявлены следующие закономерности:
1 Функция угла естественного откоса флюоритового концентрата от его влажности есть прямая зависимость. По мере снижения влажности от 14 до 1% концентрат меняет угол естественного откоса от 41° до 20°54'.
2. В перегретом состоянии (температура более 120°) у концентрата появляется эффект «кипящего состояния» и угол естественного откоса снижается с 20°54' до 9°34'.
3. Конгломерат (комок) влажного концентрат (13-14%) удерживается на перфорированной металлической поверхности с ячейкой до 65x65 мм. На ячейках большего размера (при сечении проволоки менее 5 мм), происходит саморазрушение (проваливается).
4. При падении комка концентрата на перфорированную поверхность (металлическую сетку) происходит эффективное его дробление на мелкие комочки. С увеличением высоты падения и уменьшением размера ячейки сетки эффективность разрушения повышается.
5. После разрушения конгломерата частиц концентрата при влажности до 14 % на сетке при его пересыпании вторичного образования комка не происходит.
Теоретическое обоснование и выбор насадки на определенных участках по длине барабана сушилки производился с учетом выявленных закономерностей следующим образом.
В загрузочной части барабана при максимальной влажности (13-14%) флюоритовый концентрат не обладает сыпучими свойствами, активно слипается при транспортировке винтовым загрузчиком и представлен конгломератом слипшихся частиц, поэтому основной функцией насадки в этой зоне является максимальное разрушение конгломератов (комков) частиц. Данная задача решается с помощью применения шести полос из металлической сетки с ячейкой 25x25 мм закрепленных с зазором 150 мм между ними на радиальных лопастях под углом 65° на участке по длине барабана 1400 мм. В момент схода комков материала с лопастей в зазоры между полосами сеток и падении на сетку происходит процесс их разрушения. Расположение полос под углом обеспечивает равномерный сход материала в поперечном сечении барабана. Так как после одноразового разрушения комка при ударе о сетку флюоритовый концентрат не образует вторичных конгломератов и в виде влажных комочков находящихся на лопастях временно удерживается сеткой, то при сходе создается равномерная завеса материала в поперечном сечении барабана, что обеспечивает эффективный теплообмен. А при падении вторично на сетку разрушается на более мелкие комочки.
Во второй части первой половины барабана сушилки по ходу движения материала, где влажность концентрата составляет 12-6% и он приобретает сыпучие свойства, основной функцией насадки является создание плотной и равномерной завесы материала движению теплового агента по поперечному сечению барабана. Что достигается применением трехрядной профилированной двухлопастной насадкой на участке 3000 мм по длине барабана. Профильная двухлопастная насадка обеспечивает равномерный сход материала
с лопасти в первой половине сечения барабана за счет малой лопатки с углом 115° к основанию, и затем равномерный сход материала с лопасти во второй половине сечения барабана за счет большой лопатки с углом 105° к основанию лопасти. Углы наклона лопаток подобраны с учетом угла естественного откоса "горячего" материала при соответствующей влажности на данном участки сушильного барабана. Геометрические размеры двухлопастной насадки (высота, ширина лопаток) рассчитаны на основании коэффициента заполнения барабана при расчетной производительности сушилки. Каждый следующий ряд профильной насадки монтируется в шахматном порядке относительно предыдущего ряда, что дополнительно обеспечивает в целом более плотную завесу материала по поперечному сечению барабана сушилки.
Во второй половине барабана сушилки при влажности 6-1% концентрат становится хорошо сыпучим порошкообразным материалом и имеет незначительное количество оставшейся влаги, на удаление которой требуется сравнительно небольшое количество тепловой энергии, но значительное время сушки. При этом интенсивность пылеобразования возрастает при влажности менее 3%. Поэтому в таких условиях целесообразно использовать контактный метод сушки путём применения стандартной секторной насадки с демонтированными лопастями, т.е. условно в качестве "труб".
Таким образом, на основании выявленных особенностей физико-механических свойств флюоритового концентрата с переменной влажностью по мере движения в барабане сушилки была разработана и смонтирована следующая конструкция насадки:
I зона - длиной 1100 мм - участок крепления лопастей винтового загрузчика, одновременно выполняющего функций приемновинтовой насадки;
II зона - длиной 1400 мм - участок радиальных лопастей перекрытых шестью полосами из металлической сетки с ячейкой 25x25 мм, закрепленных с зазором между ними 150мм на лопастях под углом 63° с целью максимальное разрыхление конгломератов (комков) частиц;
III зона - длиной 3000 мм - участок трехрядной профильной двухлопастной насадки, обеспечивающей равномерный сход материала с лопасти в первой половине сечении барабана за счет малой лопатки с углом 135° к основанию и во второй половине сечения
барабана за счет большой, лопатки с углом 105° к основанию лопасти;
IV зона - длиной 4500 мм - участок стандартной секторной насадки,
V зона - длиной З000 мм - участок стандартной секторной насадки с демонтированными лопастями для снижения пылеобразо-вания;
VI зона - длиной 1000 мм - участок свободного от насадки корпуса сушильного барабана.
При проведении промышленных испытаний после реконструкции насадки барабанной сушилки БН-2,8х14 на обогатительной фабрике ГОКа «Бор-Ундур» было установлено снижение удельного расхода топлива на процесс сушки флюоритового концентрата до 25% и повышение производительности аппарата в 1,65 раза.
— Коротко об авторе --------------------------------------------
Храмов А.Н. - кандидат технических наук, доцент кафедры ОПИ-иВС, Читинский государственный университет, root@chitgu.ru
