两种石灰石制粉工艺的设备配置及运行情况比较
2019-01-03 09:36:49
介绍了两种石灰石制粉工艺的系统设备配置，并对其在已建成项目上的实际调试、行情况进行比较，通过比较归纳出各自的优缺点。关键词：石灰石制粉系统;设备配置;振动磨;柱磨机;选粉机。
循环流化床锅炉燃烧时需要向炉内喷射一定粒度的石灰石粉,以达到烟气脱硫的目的。市场上购买成品石灰石粉的价格较高,很多电厂会配套石灰石制粉系统,制造出符合脱硫石灰石粉粒度要求的成品粉料。本文中对两种已建成运行的石灰石制粉系统工艺流程进行了描述,并对各自的优缺点和现场运行情况进行比较,以供参考。
1 成品石灰石粉产品质量标准
目前我国暂无石灰石脱硫粉质量标准,仍沿用美国Ahlstrom 和FW 公司的相应规定: CaCO3含量> 85%,粒度级配符合Ahlstrom、FW和CS曲线要求,保证活性2级以上。一般,进入炉膛的石灰石颗粒直径应小于1mm,从粒径分布上讲,大多数颗粒的直径应集中于d50附近区域。分级后的成品石灰石粉粒度0. 1～1. 5 mm占60%以上,平均粒度0. 40～0. 55mm。Ahlstrom粒度分布曲线是炉内达到较大脱硫效率的一种理想状态,即成品石灰石的粒度分布与之越接近则每单位质量脱硫剂在单位时间内能捕获和固定的硫量就越大,脱硫效率也越高。就目前常见的石灰石制粉系统实际运行情况来看,要使成品粒度完全符合曲线的分布要求不太现实,但均可实现成品石灰石粉(粒度≤1.5 mm)含量大于95%, 0. 1～1. 5 mm占60%以上的基本要求,并在调试过程中尽量去接近曲线所要求的粒度分布范围。
2 石灰石制粉工艺流程
2.1 振动磨+三分离选粉机的制粉工艺采用振动磨作为破碎设备,三分离选粉机作为分选设备的石灰石制粉工艺。厂内设原料石灰石棚,用于存放粒度≤20mm的石灰石原料。原料棚内设有受料斗,利用装载车装料。料斗出口接带式给料机给料(带式给料机变频调速,给料量可调),并在其后续的带式输送机头部设电磁除铁器,用于除去石灰石原料中的铁制杂物,以保证振动磨的安全运行。振动磨机制取的石灰石粉经刮板机和斗提机输送进入三分离选粉机,经过三分离选粉机分选后的石灰石粉分为三路:一路为粒度≤1.5 mm的成品粉,通过刮板机和斗提机输送进入成品石灰石粉仓;一路为粒度≤325目的细粉,通过刮板机和斗提机输送进入细粉仓(烟气脱硫用);一路为未达到粒度要求的粉料,通过刮板机输送回石灰石原料棚。
2. 2 柱磨机+瀑流选粉机的制粉工艺采用柱磨机作为破碎设备,瀑流选粉机为分选设备的石灰石制粉工艺。厂内设原料石灰石棚,用于存放粒度≤20mm的石灰石原料。原料棚内设有受料斗,利用装载车装料。料斗出口设电磁振动给料机向皮带机均匀给料,原料石灰石通过带式输送机输送进入柱磨机,带式输送机头部设电磁除铁器,用于除去石灰石原料中的铁制杂物。柱磨机制取的石灰石粉通过斗式提升机输送进入瀑流选粉机。经过选粉机分选后的物料分成两路,一路为粒度未达到要求即≥1.5 mm的物料,将通过瀑流选粉机的返料口回到柱磨机再次磨细;另一路为粒度符合要求即≤1. 5mm的成品粉料,将通过成品粉料出口进入刮板机,然后通过斗式提升机输送入石灰石粉仓。
3 两种制粉工艺比较
振动磨+三分离选粉机的制粉工艺投入运行的项目,如北京清岩脱硫技术有限公司石灰石制备厂,共4台振动磨机(每两台磨机配一台三分离选粉机) ,每台振动磨产量约为8 t/h,已于2006年建成运行,运行情况良好。根据现场实际运行情况,本石灰石制粉工艺制备的石灰石粉出料粒度均匀,产量较为稳定。通过三分离选粉机一台设备能够同时实现两种成品粉料的制备(≤1. 5 mm的成品粗粉,和≤325目的烟气脱硫用细粉)。但本工艺尚存在较多的不足。由于振动磨机的磨介为钢棒条,磨机运行时通过磨介和石灰石粉的摩擦、撞击来研磨石灰石。
因此运行时磨介与磨机筒壁的撞击声大。现场在磨机附近1 m左右实测的噪音可达110dB甚至更高,噪声污染严重。增设隔音罩后,噪音得到缓解,但由于工艺布置与前端及后续设备相关联,且检修和观察孔均需要留有一定的空间,隔音罩无法做到将磨机完全密封隔开,因此现场噪音水平依旧偏高。振动磨机及三分离选粉机的能耗较大也是本工艺客观存在的一个缺陷,两台磨机加起来的额定产量约16t,功率相加达到150 kW。相同的产量下,柱磨机功率为110 kW。三分离选粉机的总功率为60 kW,瀑流选粉机的功率则为55kW。从中不难看出,相同产量下振动磨+三分离选粉机的制粉工艺能耗偏高。三分离选粉机的出口正压较明显,扬尘较大。且调试中发现,受制于选粉机的选粉效率,要调试到两种产品(即成品粗粉及细粉)同时符合粒度要求较为困难,往往只能确保其中一种产品达到粒度分布的要求,另一种产品成品率会偏低。例如调试中满足了成品粗粉的粒度分布(≤1. 5 mm的石灰石粉含量≥95%),则细粉出口≤325目的石灰石粉含量只能调到90%左右。柱磨机+瀑流选粉机的制粉工艺投入运行的项目,如中国石化洛阳资产分公司碳酸钙脱硫剂项目,已于2008年底建成运行, 有一套产量为15t/h的石灰石粉生产线,现运行情况良好。柱磨机通过内部辊轮的公转自转运动使料层受到辊轮的反复滚动碾压而成粉末,最后从磨机的下部自动卸料。设备通过调整堵料高度、弹簧压力和碾磨间隙很方便的控制出料粒级范围。
与振动磨+三分离选粉机的制粉工艺相比,本工艺主机设备(柱磨机)更加节能;配套瀑流选粉机为密封的闭式循环系统,并设有与除尘器连接的出风口,以确保选粉机内部为微负压环境,因此系统运行时扬尘点少,扬尘情况亦不明显;本工艺成品粉料为≤1.5mm的石灰石粉,粒度可满足成品含量≥95%的要求,本系统的产品中无≤325目的烟气脱硫用石灰石细粉,若要考虑细粉产品,在选粉机后需增设一级旋风分离设备;与振动磨相比,柱磨机运行时的噪声较小,正常运行时噪声在80dB以下。
4 配套给料、输送机械
两种输送工艺均配套了斗提机和刮板机作为粉料输送设备。斗提机和刮板机密封性能良好,有利于减少扬尘,较为适合石灰石粉料的输送。上述振动磨+三分离选粉机制粉工艺采用的前端给料设备与柱磨机+瀑流选粉机的制粉工艺有所不同。第一种工艺选用了可计量的带式给料机,通过变频调速来控制给料量大小,运行调试较为方便,给料比较顺畅,但成本相对较高。第二种工艺选用了电磁振动给料机给料,并在后续的皮带机上设皮带秤用于计量,本配置成本较低,但调试时不如带式给料机方便。
5 结 论
通过以上两种制粉工艺对比及项目现场实际运行情况所反馈的信息,不难看出柱磨机+瀑流选粉机的制粉工艺在节能上有一定的优势,且运行噪音低,运转稳定性较高,系统扬尘点较少,扬尘情况不明显,具备更为理想的运行环境。不失为石灰石粉料生产较为可靠的一种工艺选择。
硫化镍阳极和始极片阴极的制备
2019-01-25 15:50:04
1、硫化镍阳极的制备 制备硫化镍阳极时，首先将高镍锍浮选产出的硫化镍二次精矿，经反射炉熔化、烧铸、缓冷等工序制成具有一定物理规格的阳极板，供电解精炼生产电镍，同时也除去大约10%的杂质。图1为二次镍精矿熔炼铸工艺流程。 1）熔铸硫化阳极的原 熔铸硫化镍阳极板的主要原料为二次镍精矿,此外还有电解残极板及熔铸返回物,其主要化学成分见表1。表1 熔铸硫化镍阳极板的原料成分（%）原料NiCuFeS二次镍精矿633.51.826阳极碎片6841.724烟尘201.43.58.4
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硫化镍电解的残极率约为25%。电解时残极表面附有阳极泥及一些电解液,为防止炉内发生“放炮”事故，残极也须自然干燥。 返回物料主要为加镍精矿时产生的烟尘、浇铸包上的结壳或浇铸时产生的不合格阳极、喷溅物以及撒落在地面上的金属硫化增生扩物，从炉渣中捡出的金属物料等。 2）燃料 熔化反射炉可用烟煤、粉煤、重油、煤气和天然报导等燃料供热。由于熔化反射炉容量小,炉温度高且系间断作业，故要求燃料发热值高、水分小，这样升温速度快,易于控制和调节。金川公司镍熔铸反射炉采用重油供热，燃料率为每吨阳极板耗重油165kg。 3）熔铸生产操作 熔化反射炉的炉料有粉料和块料。块状物料有残极和经人工破碎为30～50mm的块状不合格阳极,粉状物料是经自然干燥后的二次镍精矿和烟尘,二者按一定比例配料混合后经圆盘给料机和皮带运输机加入反射炉内。原则是先加粉,后加块料。 炉料熔化在高温及微氧化性气氛下进行。炉膛温度一般为1350℃，压力控制为微负压。炉料熔化后,由于密度不同,原料夹带来的小量炉渣、泥沙等渣子浮于镍锍熔体表面,形成熔铸炉渣,需定期扒渣。熔铸炉渣约占入料物料量的6%～10%。烟尘量占入炉物料量的3%～4%。镍的直接回收率为97%左右.总回收率在98%以上。 在硫化镍阳极浇铸时，基本上维持炉内为零压。放出的硫化镍熔体,经流槽流入中间浇铸包,工人控制间断注入直线浇铸机的浇铸模中，浇铸时主要控制熔体温度、模子温度和阳极板的冷却速度。 浇铸后的阳极板在铸模中冷却至650～700℃后取出,置于保温坑内缓慢冷却,以完成βNi3S2—β′Ni3S2的相变。若保温控制不好，阳极板则发脆、易裂,影响电解生产。经48h的缓慢冷却后温度降到150～200℃，此时已完成晶型转变,方能在空气中冷却至室温。 4）硫化镍阳极析的化学反应 为了保证硫化镍阳极有良好的溶解性和阴极电镍的质量，阳极板的各成分都应控制在一定范围内。表2为硫化镍阳极板的化学成分。表2 硫化镍阳极板的化学成分（%）工 厂NiCuCoFeSZnPbⅠ工厂﹥65﹤50.8～1.0﹤1.9﹤25﹤0.004﹤0.005Ⅱ工厂65～70﹤50.61.520～220.01～0.05微量Ⅲ工厂62～653～50.6～0.82.5～3.022～230.025～0.050.03～0.05[next]
阳极板的含硫量对阳极过程有很大影响，S﹤20%时,阳极板在凝固时会析出金属相。在阳极反应中，金属相会优先溶解，产出大量含Ni很高的阳极泥；当含S﹥25%时,阳极板发脆易碎，而且阳极造酸反应严重，也不利于生产。 铜是硫化镍阳极的主要有害杂质。铜以Cu2S形态存在于阳极板中，含铜低时,对硫化镍阳极溶解速度影响很小；当含铜高于10%时，因Cu2S优先于Ni3S2溶解，对硫化镍阳极溶解和电镍质量都有极不利的影响。 阳极板板含铁低时对电解影响很小，但含铁高时会造成阳极化明显加剧，槽电压迅速上升,阳极造酸反应相应加强，严重时会引起阳极钝化。 阳极板还含有一定量的钴及微量的铅、锌等，它们由于含量很少，对阳极溶解影响不大,主要是对溶液净化及阴极沉积物的影响。 2、始极片的制作与加工 1）种板生产 种板槽的生产目的是向生产槽提供作为初始阴极的镍始极片。种板槽除阴极为钛种板外,其电解设备和技术操作条件与成品电解槽相同。种板电解槽数量一般为生产电解槽数量的1/10。阴极,周期为12～24h，阳极周期槽电压上升幅度较大，容易造成阳极钝化，甚至造成阳极冒烟。 种板生产应考虑母板与被沉积金属的晶格参数和热膨胀系数的差异。种板槽的阴极（母板）原用3mm厚的不锈钢板，但由于在不锈钢板表面易发生“烧板”和“粘板”的麻烦，故现被 钛材料代替，因为钛材耐腐蚀性能好，热膨胀系数大，在一定的温养差条件下，始极片易从母析上脱落分离，并且使用周期长，不易发生上述不良现象，一旦发生，经处理后仍可继续使用。 为了防止爆皮、粘板现象发生，必须去掉母板表面的油污、灰尘等脏物。因此钛母板每次下槽前要用65℃发上的热水处理。对于使用了1个朋以上的母板必须进行专门的处理后方可使用。具体办法是在含400～700g/L的H2SO4溶液中浸泡0.5～1min，然后用热水冲洗干净表面即可。 为了防止析出镍包住母板周边，造成始极片难于从母板上剥离下来,必须对种板两侧边缘及底边进行包边处理。目前的办法是用刨有凹槽的木条夹底边，用橡胶条夹侧边，虽然操作简单,但作业过于频繁，且木条消耗大，有待寻求更为适宜的包边方法和包边材料。 2）始极片加工 从钛母板上剥离下来的始极片，由于沉积时间短，厚度薄，刚度差，装电解槽后易于变形,因此下槽前必须进行适当的机械加工及表面处理。 剥离始极片的工作是首先在热水槽中烫洗,除去表面粘附的溶液,剥离下来的始极片再经过对辊压纹机进行平压,然后在剪板机上被剪成880mm×860mm的规格尺寸,再用钉耳机铆上双耳。为了保证下槽后不易翘曲变形,还需经过二次压纹以提高其刚度,最后在浓HCl(32%～35%)溶液中浸泡3～5min以除去表面脏物，再用冷水冲洗后即可下槽 。
镍板剪板机
