При сушке минерального сырья применяют сушилки, использующие в качестве теплоносителя нагретые дымовые газы, воздух или пар. На обогатительных фабриках наибольшее распространение получили сушилки с конвективным способом сушки, работающие на Дымовых газах. Паровые сушилки находят ограниченное применение.
По конструктивному исполнению различают сушилки барабанные, трубы-сушилки, сушилки кипящего слоя, распылительные идругие.
Чаще всего яри сушке различного минерального сырья используют барабанные сушилки. Различают барабанные сушилки с прямым, косвенным и комбинированным теплообменом. В сушилках с прямым теплообменом обеспечивается непосредственный контакт влажного материала с нагретыми газами. Сушилки работают по прямоточной и противоточной схемам движения материала и нагретых газов. В сушилках с косвенным теплообменом тепло передается сушимому продукту через нагретую металлическую поверхность, а в сушилках с комбинированным теплообменом — при контакте с нагретыми газами и через нагретую металлическую поверхность.
Рис. 58. Барабанная газовая сушилка
Барабанная сушилка (рис. 58, а) состоит из сварного барабана 1с укрепленными на его внешней поверхности двумя бандажами 2и венцовой шестерни 3. Барабан устанавливают бандажами на опорные ролики 5 под углом 1…5° в сторону разгрузки. Для устранения продольного перемещения барабана предусмотрены упорные ролики. Вращение барабану передается от привода 6, состоящего из электродвигателя, редуктора и приводной шестерни, находящейся в зацеплении с венцовой шестерней. К верхнему торцу барабана примыкают топка 7 со смесительной камерой и загрузочное устройство 8, а к нижнему — разгрузочная камера 4для выгрузки высушенного материала и отвода дымовых газов.
Внутри барабана укреплены насадки (рис. 58, б, в, г, д) для обеспечения максимального контакта материала с горячими газами, равномерного распределения и перемешивания материала по всему внутреннему объему барабана. Форма и размеры внутренних насадок определяются диаметром барабана и характеристикой подвергаемого сушке материала (крупность, влажность, способность к слипанию, спеканию и пылеобразованию). Насадки выполняют в виде приемно-винтовых лопастей (рис. 58, б), подъемно-лопастными (рис. 58, в), секторными (рис. 58, г) и цепными (рис. 58, д). Приемно-винтовые лопасти обычно укрепляют в загрузочной части барабана, с их помощью увеличивают скорость перемещения материала и уменьшают время контактирования с дымовыми газами. Иногда винтовые лопасти укрепляют на разгрузочном конце барабана.
Подъемно-лопастную систему насадок применяют для сушки крупно-кусковых материалов, обладающих значительной плотностью, насадки остальных типов применяют при сушке мелкозернистых материалов, способных к слипанию и пылеобразованию. По длине барабана могут быть укреплены насадки трех различных типов.
Влажный материал самотеком или с помощью питателя поступает по наклонной течке в сушильный барабан. При вращении барабана материал многократно приподнимается насадками на некоторую высоту и падает с них под действием сил тяжести. При таком движении материала обеспечивается максимальное соприкосновение его частиц с потоком дымовых газов. Атмосферный воздух дутьевым вентилятором нагнетается в топку, в которой он нагревается при сжигании топлива до температуры 700…900 °С и поступает в барабан со стороны подачи влажного материала. Движению материала внутри барабана способствуют его вращение и наклон. Высушенный продукт выгружается в разгрузочную камеру. Сушильный агент движется в барабане под действием разрежения, создаваемого дымососами.
На концах сушильного барабана устанавливают уплотнительные устройства с целью предотвращения подсосов воздуха. Вследствие присоса воздуха увеличиваются потери тепла с отходящими газами, вытяжные вентиляторы работают с перегрузкой, уменьшается подача дымовых газов из топок. Подача воздуха в сушилку вследствие присосов не должна превышать 20…25 % расхода сушильного агента.
Преимущество барабанных сушилок — возможность сушки продуктов при высоких температурах нагретых газов (700…800 °С) и значительной крупности исходного материала до 250 мм.
К недостаткам барабанной сушилки относят: значительную массу сушилки, большие габариты, налипание влажного материала на внутреннюю поверхность и насадки барабана, а также то, что в процессе сушки 15…25% ее полезного объема занято сушимым материалом.
Продолжительность пребывания материала в барабане зависит от характеристики сушимого продукта, его начальной и конечной влажности и составляет от 15 до 40 мин. Влажность высушенного материала составляет 4…6 %, а в некоторых случаях — 0,5…1,5 %. Барабанные сушилки имеют высокую производительность по испаряемой влаге.
Для сушки свинцовых и баритовых концентратов применяют барабанные противоточные сушилки, в которых материал и дымовые газы движутся навстречу друг другу. Установлено, что удельный расход топлива на испарение влаги в таких сушилках на 30…40 % выше, чем в прямоточных, поэтому противоточные сушилки находят ограниченное применение.
Схемы компоновок барабанной сушилки весьма разнообразны, что объясняется применением различных поточных устройств и. пылеулавливающего оборудования. На рис. 59 изображена схема компоновки барабанной сушилки, работающей на твердом топливе. Топливо сжигается в топке 1, в которую оно поступает из бункера 2. В топку дутьевым вентилятором подают атмосферный воздух, обеспечивающий горение воздуха. Часть воздуха поступает в каналы боковых стенок топки с целью снижения температуры дымовых газов. Для разжигания топки предусмотрена растопочная труба 3, по которой дымовые газы выводятся в атмосферу.
Рис. 59. Схема компоновки барабанной сушилки
Влажный материал из бункера 4питателем 5 подается на наклонную течку, по которой он поступает в барабанную сушилку 6. Высушенный материал разгружается из сушилки в разгрузочную камеру 7, снабженную в нижней части специальным устройством для предотвращения утечки из камеры дымовых газов. Дымовые газы продуваются через сушилку, разгрузочную камеру и батарейный циклон 8 вентилятором-дымососом 9и выбрасываются в дымовую трубу 10через мокрый пылеулавливатель 11. Разгрузочная камера одновременно является первой ступенькой очистки дымовых газов. Вторая стадия очистки газов осуществляется в батарейном циклоне, уловленная пыль которого смешивается с высушенным материалом. Окончательная очистка дымовых газов перед их выбросом в атмосферу осуществляется в мокром пылеуловителе. Шламовая вода мокрого пылеуловителя обычно перекачивается в сгуститель.
При сушке продуктов обогащения в барабанных сушилках основная часть тепла расходуется на испарение влаги и нагревание сушимого продукта, часть тепла теряется с отходящими газами и высушенным материалом, а часть — через поверхность барабана уходит в окружающую среду. Снизить потери тепла можно в результате изменения конструкции барабанной сушилки. С этой целью была разработана трехходовая барабанная сушилка, в которой барабаны расположены концентрически.
Сушимый материал по загрузочному желобу поступает во внутренний барабан, в котором приемными винтовыми лопастями он быстро перемещается из высокотемпературной зоны. Из внутреннего барабана материал поступает в средний и затем в наружный барабаны. Внутренний барабан и кольцевое пространство между барабанами разделены радиальными перегородками на секторные камеры, в которых материал равномерно распределяется по сечению барабанов.
Температура газов на входе в сушилку 600…750 °С, а на выходе 10…20 °С. Удельный расход тепла на сушку в зависимости от крупности сушимого материала составляет 7300…3400 кДж/кг испаряемой влаги.
Площадь, занимаемая трехходовой сушилкой, на 30 % меньше, чем площадь, занимаемая одноходовой. Потери тепла в трехходовой сушилке снижаются на 75 % по сравнению с одноходовой за счет снижения температуры отходящего газа и уменьшения поверхности контакта барабана с окружающей средой.