5.4. Процесс сушки. Устройство и принцип действия сушильных агрегатов

После фильтрования кек, содержащий от 10 до 20% влаги, направляется на последнюю стадию обезвоживания – сушку, при которой удаление влаги происходит путем испарения влаги в окружающую среду при нагревании. Этот процесс дорогой, поэтому применяется лишь тогда, когда это рационально и экономично, например, для предотвращения смерзаемости концентратов в зимнее время, при хранении и перевозке их на дальние расстояния.

Процесс сушки зависит от влажности, вида содержащейся в материале влаги, гранулометрического состава материала, параметров среды, кондиций по влажности после сушки.

Для сушки рудных концентратов применяются агрегаты, которые называются сушилками. В зависимости от формы агрегата они подразделяются на подовые, шахтные, трубы-сушилки, барабанные, распылительные и печи-сушилки кипящего слоя. В сушилках прямого действия происходит непосредственное контактирование высушиваемого материала с теплоносителем. К ним относятся барабанные сушилки, печи кипящего слоя, распылительные и трубы сушилки. В сушилках непрямого действия нагрев материала осуществляется через разделительную горячую стенку ( сушилки с вращающимся барабаном и шнековые сушилки). В прямоточных сушилках материал и теплоноситель движутся в одном направлении, а в противоточных движение их происходит в противоположных направлениях.

Наибольшее распространение в практике обогащения руд цветных и редких металлов применяются барабанные прямоточные сушилки, использующие в качестве теплоносителя природный газ.

Барабанная сушилка (рис. 189) представляет собой цилиндрический барабан диаметром 1,2…3,5 м и длиной от 6 до 27 м, установленный под углом 2…4˚ в сторону разгрузки материала. Барабан вращается с частотой 1…6 мин^-1.

Рис. 189. Схема барабанной сушилки прямого действия

Барабан имеет внутренние насадочные устройства для равномерного перемешивания материала и его интенсивного контактирования с теплоносителем.

Барабан при помощи неподвижно закреплнггых на нем бандажей опирается на ролики и приводится в движение от электродвигателя через редуктор и зубчатую шестерню. В качестве теплогенератора используются выносные прямоугольные топки объемом от 6 до 90 м³, в которых при сжигании топлива получают теплоноситель. Исходный материал обычно ленточным конвейером подается в загрузочное устройство, выполненного в виде наклонного ( под углом 60…80˚) цилиндрического или прямоугольного желоба. При вращении барабана материал подхватывается насадками и поднимается вверх, откуда при падении вниз соприкосается с теплоносителем, температура которого на входе составляет 600…900˚С при сушке сульфидных концентратов. При этом материал передвигается к нижнему концу барабана, где установлено разгрузочное устройство, представляющее собой камеру, в верхней части которой имеется газоходная система для удаления отработанных газов, а в нижней части- патрубок для разгрузки высушенного материала на ленточный конвейер, подающий высушенный материал на склад готовой продукции. Влажность получаемого материала обычно составляет 3…5%. Температура отходящих газов обычно составляет 100…200˚С.

Достоинством барабанных сушилок является большая производительность, высокий тепловой коэффициент полезного действия и небольшой расход электроэнергии (0,02…0,1 кВт·ч/кг испаряемой влаги. Существенным недостатком этих сушилок является большой пылевынос, который может достигать 20% от количества высушенного материала. Для улавливания этой пыли устанавливаются одно- и двухступенчатые системы, включающие циклоны, скрубберы и электрофильтры. В качестве дымососных установок используются вентиляторы и дымососы. На обогатительных фабриках применяются барабанные прямоточные сушилки, выпускакмые, например, заводом «Прогресс» техническая характеристика которых представлена в табл. 78.

Таблица 78. Техническая характеристика барабанных сушилок

Тип	Диаметр барабана,м	Длина барабана, м	Мощность двигателя, кВт	Габаритные размеры. мм				Масса, кг
				длина	ширина		высота
БН -1,0	1,0	4 ; 6	4	5300;7300		2280	2150	4960;5430
БН – 1,2	1,2	6; 8; 10	7,5	7350;9350; 11400		2550	2350	7070;7660; 8230
БН – 1,6	1,6	8 ;10; 12	15; 30	9700;11700; 13700		3300	2900	13450;14330; 16360
БН – 2,0	2,0	8 ;10; 12	30	9900;11950; 13950		3850	3600	21920;23542; 24960
БН – 2,2	2,2	10;12; 14	30	12100;14100 16150		3950	3750	27410;29410; 31410
БН – 2,8	2,8	14; 16	55	14100;16100		5250	5000	79349;84549

Необходимый объем сушилок определяется по величине удельного напряжения объема по испаряемой влаге w, т.е. по количеству влаги, испаряемой с 1 м³ объема сушилки:

V = ,м³,

где Q – производительность по сухому материалу, т/ч;

R₁ и R₂ – отношение Ж:Т в исходном и конечном продукте сушки;

- удельное напряжение объема по испаряемой влаге, кг/(м³·ч)

Нормы удельного напряжения объема по испаряемой влаге устанавливаются на основе практических данных, например, при сушке сульфидных концентратов оно составляет 60…70 кг/(м³·ч), баритовых концентратов – 10…11 кг/(м³·ч), а флюоритовых – 40…50 кг/(м³·ч).

Для сушки гравитационных, например, ильменитовых концентратов , применяются сушилки кипящего слоя ( рис. 190), основным элементом которой является сушильная камера с газораспределительной решеткой, под которую подаются дымовые газы или нагретый воздух с температурой 500…800˚С.

Р ис. 190. Схема сушки в печи кипящего слоя

Под действием этих теплоносителей на решетке образуется «кипящий слой» из материала высотой 30…45˚С, в котором и происходит испарение влаги. Производительность такой сушилки достигает 300 т/ч в зависимости от крупности исходного материала. Оптимальной крупностью для сушилок кипящего слоя является 0,25…1,0 мм.