더블콘 진공건조기의 특징 및 단점

이 기사에서는 황화구리 정광을 예로 들어 정광의 건조 특성, 건조 장비 선택 및 산업적 응용을 설명합니다.

금속 황화물 광석(황철석, 황동석, 방연석, 섬아연석 등)은 황산 및 야금 산업의 중요한 원료입니다. 부유 후의 정광(황화물 정광, 구리 정광, 니켈 정광, 몰리브덴 정광, 아연 정광 등)은 후속 배소 및 제련 장비에 들어가기 전에 건조되어야 합니다. 우리나라에서는 대규모-황철석 배소 및 비철금속 제련소 건설로 인해 정광 건조 장비의 단일-처리 용량을 늘리고 정광의 심층 건조를 구현하는 것이 시급합니다.

1. 농축액의 건조특성 및 요구사항

습한 황화동 농축물은 일반적으로 회갈색을 띠며{0}}입자 크기는 약 200메시(74μm)입니다. 높은 금속 함량과 부피 밀도로 인해 장비 마모성이 매우 높습니다. 부유선광에 의해 생산된 정광의 W(H2O) 함량은 일반적으로 10%~15%이다. w(H2O) 함량이 약 10%일 때 농축물은 상대적으로 느슨합니다. w(H2O) 함량이 높을수록 농축물의 점성은 더 높아집니다. 더욱이 정광의 황화물은 가열 중에 산 부식을 일으키기 쉽습니다.

용광로에 공급되는 정광의 수분 함량은 제련 작업에 상당한 영향을 미칩니다. 일반적으로 제련 공정에서는 로에 공급되는 정광에서 6%-8%의 aw(H2O) 함량을 요구하며, 자용로 제련과 같이 일부에서는 더 낮은 함량을 요구하는데, 이는 로에 공급되는 구리 정광에서 0.3% 미만의 aw(H2O) 함량을 요구합니다. 수분 함량이 너무 높으면 정광 흐름성이 떨어지고 공급 호퍼 [L2]가 막히며 비철 금속 제련에도 해를 끼칩니다. 또한, 제련 작업에는 건조된 정광의 입자 크기에 대한 특정 요구 사항도 있습니다.

2. 건조방법 및 장비

금속 황화물 농축물의 건조는 일반적으로 직접 건조와 간접 건조의 두 가지 방법으로 구분됩니다.

2.1 직접 건조

농축물의 직접 건조란 실린더 건조, 기류 건조 등 건조 과정에서 건조 매체가 농축물과 접촉하는 건조 공정을 의미합니다. 직접 건조는 일반적으로 뜨거운 공기 또는 뜨거운 연도 가스를 열매체로 사용하며 공정 요구 사항에 따라 1~2단계의 건조를 포함합니다. 초기 제련소에서는 일반적으로 원통형 건조 또는 기류 건조를 사용했으며 기류 건조는 2{2}}단계(케이지 분산기 + 건조 튜브)와 3-단계(짧은 원통형 건조기 + 케이지 분산기 + 건조 튜브) 방식으로 더 구분됩니다. 이 두 가지 방법은 높은 농축 처리 능력을 제공하고 균일한 입자 크기를 생성하지만 열 효율이 낮고 설치 공간이 크며 공정이 복잡하다는 문제가 있습니다.

더욱이, 기류 건조기는 회전식 가마의 수직 재료 이송으로 인해 상당한 전력을 소비합니다. 케이지 분산기는 고속 회전(250-300 r/min)으로 인해{0}}로터 마모가 발생하여 광범위한 유지 관리가 필요하고 2~3주마다 용접 수리가 필요합니다[3]. 이러한 이유로 최근 몇 년 동안 일부 제조업체에서는 특정 농축물(예: 몰리브덴 농축물)을 건조하기 위해 회전식 플래시 건조기를 사용하기 시작했습니다. 그러나 회전식 플래시 건조기는 일반적으로 건조 매체로 고온 가스를 사용하는데, 이는 SO2를 쉽게 형성하여 장비 부식을 유발합니다. 또한 하부 교반기가 고속으로 회전하여 마모가 발생합니다. 또한, 회전식 플래시 건조기는 열효율이 낮고 처리 용량이 작은 문제도 있습니다. 직접 건조 방법에는 일반적으로 배기 가스 처리 문제가 포함된다는 점에 유의하는 것이 특히 중요합니다. 배기 가스 유량이 크고 먼지 함량이 높습니다. 부적절한 처리는 쉽게 환경 오염을 일으킬 수 있습니다.

2.2 간접건조

농축물의 간접건조란 건조과정에서 건조매체가 농축물과 접촉하지 않는 건조과정을 말한다. 사용되는 장비에는 다층 증기 코일 건조기, 디스크 건조기, 패들 건조기 및 증기 튜브 회전식 건조기가 포함됩니다. 간접 건조기는 일반적으로 포화 증기를 열매체로 사용하며 열효율은 직접 건조보다 훨씬 높습니다. 또한 배기가스를 적게 발생시키고 분진 함량도 낮아 공정이 상대적으로 단순해집니다. 다층-층 증기 코일 건조기는 농축물 건조에 사용되는 초기 간접 건조기였습니다. 이는 다중-코일 로터와 고정 쉘로 구성되며, 로터가 회전할 때 정광이 앞으로 추진됩니다. 정광의 마모성이 높기 때문에 코일의 손상, 보호판 및 스크레이퍼의 마모 등이 발생하기 쉬우므로 자주 유지관리가 필요합니다. 정상적인 상황에서는 일주일에 한 번 점검을 위해 건조기를 가동 중지합니다. 한때 디스크 건조기는 유황 정광 건조에 사용되었지만 많은 생산 문제가 발생했습니다. 상부 건조 디스크에 재료 딱지가 생기고, 재료가 건조 디스크의 외부 가장자리에서 하단 디스크로 직접 떨어져 단락을 일으키고, 갈퀴 블레이드가 쉽게 마모되어 갈퀴 막대가 파손되었습니다. 이러한 문제는 건조 효과와 건조 장비의 정상적인 작동에 직접적인 영향을 미쳐 제조업체는 재료를 디스크 건조기로 보내기 전에-재료를 사전 건조해야 했으며 이로 인해 공정이 길어질 뿐만 아니라 투자도 늘어났습니다. 게다가 처리 능력도 상대적으로 작습니다. 패들 건조기는 점성이 있고 반죽 같은 물질을 건조하는 데 특히 적합합니다. 실험 연구에 따르면 패들 건조기는 농축물에 대한 건조 효과가 매우 좋습니다. 패들의 자체 세척 효과로 인해-재료의 접착력이 거의 없고 유동성이 양호하며 출력 제품의 수분 함량과 입자 크기가 산업 요구 사항을 충족합니다. 그러나 재질의 특성상 패들은 마모되기 쉽고 전력 소모도 상대적으로 높아 대규모 설치에는 적합하지 않습니다.{20}} 증기관 회전식 건조기는 에너지 절약 및 환경 친화적인 장점, 단일 장치 처리 용량이 크고 전력 소모가 적기 때문에 점차 농축 건조의 주요 장비로 자리잡고 있습니다. 다음 섹션에서는 스팀 튜브 회전식 건조기에 중점을 둡니다.

3. 스팀 튜브 로터리 건조기

한 건조 기술 회사는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 공장용 증기관 회전식 건조기를 국산화하기 위해 1992년부터 연구 개발 노력을 시작했습니다. 지속적인 개선과 최적화를 통해 자체 특허 기술을 개발했습니다. 회사는 대규모 HDPE 및 PTA(테레프탈산) 공장용 증기관 회전식 건조기 국산화를 성공적으로 완료했으며 이 기술을 야금 산업의 습식 정광 건조에 성공적으로 적용했습니다.

3.1 구조 및 작동원리

앞서 언급한 바와 같이 증기관 회전식 건조기는 간접가열식 회전식 건조기로서 그 구조를 그림 1에 나타내었다. 증기관 회전식 건조기는 주로 원통형 몸체, 증기관, 이송 나사, 공급단 씰, 배출단 씰, 증기 시스템, 전송 시스템 및 지지 부품으로 구성된다. 증기 열 교환 튜브는 실린더 내에서 동심원으로 배열되어 전체 건조기를 통과합니다. 건조에 필요한 열은 열교환 튜브에 유입된 증기에 의해 제공됩니다. 또한, 건조 과정에서 증발된 수분을 실린더 외부로 운반하기 위해 소량의 운반 가스(공기)가 실린더 내부로 유입됩니다.

3.2 건조 공정 흐름

회전식 증기 건조기는 중간-압력의 포화 증기를 열매체로 사용하여 건조 온도를 낮추어 농축물 내 황화물의 분해 및 산화를 방지합니다. 구리 정광 회전식 건조기의 공정 흐름은 다음과 같습니다. 습식 정광은 스크류 피더를 통해 건조기로 들어갑니다. 건조기 실린더는 일정한 경사를 갖고 있으며, 실린더가 회전함에 따라 소재가 흔들리면서 앞으로 이동하면서 실린더 주변에 배치된 증기관과 열교환하여 건조됩니다. 건조된 농축액은 배출박스를 통해 배출됩니다. 소량의 운반 가스가 배출 끝에서 건조 장비로 유입되어 건조 과정에서 증발된 수분을 운반하고 공급 끝에서 나옵니다. 백 필터로 먼지를 제거한 후 배기 가스는 대기 중으로 배출되고 수집된 먼지는 이송 나사로 반환됩니다. 이 공정은 흐름이 간단하고 장비 수가 적으며 투자가 적고 열효율이 높으며 먼지와 유해가스 배출이 적고 운영 및 유지관리가 용이하다는 장점이 있습니다.