硫酸鋅微波清潔干燥研究

姚 芾

(湖南錫礦山閃星銻業(yè)有限責(zé)任公司, 湖南 冷水江 417500)

試驗研究

硫酸鋅微波清潔干燥研究

姚 芾

(湖南錫礦山閃星銻業(yè)有限責(zé)任公司, 湖南 冷水江 417500)

對硫酸鋅微波干燥進(jìn)行研究，結(jié)果表明：一水硫酸鋅采用微波干燥，克服了傳統(tǒng)煤- 氣流干燥存在的“冷中心”現(xiàn)象，并且節(jié)能、清潔、環(huán)保。

硫酸鋅； 微波干燥； 煤- 氣流； 節(jié)能； 環(huán)保

0 前言

目前，國內(nèi)一水硫酸鋅產(chǎn)品的干燥絕大部分以燃煤作為熱源，用燃煤作熱源有如下不足：

(1)燃煤作熱源的氣流干燥方式，烘干一水硫酸鋅的能耗指標(biāo)為：電耗70～75 kWh/t干品，煤耗60～70 kg/t干品，能耗高。

(2)一般進(jìn)入干燥設(shè)備的熱空氣溫度為250～450 ℃，離開烘干設(shè)備時熱空氣的溫度為80～150 ℃，大量的熱能沒有充分利用，熱能利用率低。

(3)燃煤過程中產(chǎn)生大量的煙氣、灰塵，嚴(yán)重污染環(huán)境，需要增加廢氣處理系統(tǒng),增加了生產(chǎn)成本。

(4)干燥過程要使用大功率的鼓風(fēng)機或抽風(fēng)機，既產(chǎn)生噪音，又增加電耗和生產(chǎn)成本。用電阻絲加熱烘干, 能耗也很大，其電耗為310～350 kWh/t干品。

湖南錫礦山閃星銻業(yè)有限責(zé)任公司的硫酸鋅生產(chǎn)線建于2000年9月，原一水硫酸鋅采用電阻絲靜置干燥，這種干燥方法操作強度大，電耗高達(dá)310 kWh/t干品，產(chǎn)品質(zhì)量難以保證，運行了兩年就被煤燃燒氣流干燥取代。然而，煤燃燒氣流干燥存在燃煤污染環(huán)境的問題；且操作現(xiàn)場揚塵較嚴(yán)重，操作不便；同時，占地面積大，熱源利用率不高。

本文對硫酸鋅產(chǎn)品微波干燥進(jìn)行試驗探索，結(jié)果表明，硫酸鋅微波干燥效果好，電耗低，操作方便，占地面積少，干燥過程清潔無污染。

1 試驗部分

1.1 試驗原料與儀器

試驗原料為一水硫酸鋅的濕產(chǎn)品，含水3%～10%。

主要儀器及設(shè)備：

(1)小型微波爐一臺，主要參數(shù)為：輸入功率1 300 W，微波輸出功率800 W，頻率2 450 MHz。

(2)中型微波爐一臺，主要參數(shù)為：輸入功率3 000 W，微波輸出功率2 000 W，頻率2 450 MHz。

(3)工業(yè)微波爐一臺(見圖1)，型號為：LY- 45KW- SD型微波烘干殺菌機，主要參數(shù)為：總功率60 kW，總微波加熱功率45 kW，頻率2 450 MHz。

圖1 試驗所用工業(yè)微波干燥機

1.2 干燥原理

濕一水硫酸鋅中的水具有良好的介電常數(shù)，是一種良好的極性物質(zhì)，對微波有很好的吸收性能。當(dāng)微波穿過物料時，其在物料內(nèi)以2 450 MHz的頻率快速震蕩，極性的水分子很快因磨擦生熱而快速揮發(fā)。

用微波加熱干燥物料時，物料內(nèi)部也同時被加熱，整個物體受熱均勻，升溫速度快。微波以每秒24.5億次的頻率深入物料內(nèi)部進(jìn)行加熱，加速分子運轉(zhuǎn)，克服了傳統(tǒng)加熱方式中的“冷中心”現(xiàn)象。干燥過程不揚塵，可實現(xiàn)清潔操作。

1.3 干燥過程

將濕硫酸鋅放入微波干燥爐內(nèi)，保持一定的濕料厚度，控制干燥時間，啟動加熱電源進(jìn)行干燥，當(dāng)物料干燥到一定時間時取樣分析，主成分Zn含量大于35.5%時，干燥完成。整個干燥過程沒有任何揚塵現(xiàn)象。

2 試驗結(jié)果與分析

2.1 微波干燥時間及分析

圖2 1.3 kW微波干燥試驗結(jié)果圖

圖3 3 kW微波干燥試驗結(jié)果圖

一水硫酸產(chǎn)品要求產(chǎn)品中的鋅含量大于或等于35.50%即合格。圖2、圖3表明，微波干燥硫酸鋅速度快，干燥徹底。濕硫酸鋅干燥時間僅8 min，一水硫酸鋅中的鋅含量就達(dá)到35.50%。微波干燥過程，不存在進(jìn)一步結(jié)塊或揚塵現(xiàn)象。

2.2 微波干燥電耗及分析

采用LY- 45KW- SD型微波烘干殺菌機進(jìn)行烘干，整臺設(shè)備的裝機容量為60 kW，其中微波功率為45 kW，頻率為2 450 MHz，風(fēng)機及傳動部分容量為15 kW。干燥投入的濕硫酸鋅分別為103 kg、77.25 kg，濕物料的鋪設(shè)厚度分別為30 mm、25 mm、20 mm，試驗結(jié)果見表1。

表1 干燥試驗結(jié)果

由表1中可見，微波干燥時間9～13 min，硫酸鋅產(chǎn)品中的鋅含量就可達(dá)到35.5%以上。

圖4為干品硫酸鋅的電耗值?？梢钥闯觯锪虾?0 mm，干燥電耗最低，平均為 91.29 kWh/t；物料厚25 mm時，電耗為97.11 kWh/t；物料厚20 mm時，電耗達(dá)到139.02 kWh/t。由此可見，對硫酸鋅而言，適宜的物料厚度是25～30 mm。厚度小時，微波功率沒有全部利用，部分被浪費，故電耗大。

圖4 電耗統(tǒng)計圖

2.3 微波干燥能力及分析

圖5為微波干燥消耗1 kWh電得到的干燥品及脫水量的統(tǒng)計圖。

由圖5可見，微波干燥消耗1 kWh電，物料30 mm厚時，平均脫水0.32 kg可以得到10.98 kg干品；物料25 mm厚時，脫水0.36 kg，得到干品10.32 kg；物料20 mm厚時，脫水0.29 kg，得到干品7.30 kg。

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圖5 干品及脫水統(tǒng)計圖

因此，烘干干燥過程中，物料厚度為25～30 mm較合適。

3 干燥工藝比較

3.1 煤- 氣流干燥方式概況

采用燃煤作熱源的氣流干燥，1 t一水硫酸鋅產(chǎn)品干品耗電70～75 kWh，耗煤60～70 kg；進(jìn)入干燥設(shè)備的熱空氣溫度為250～450 ℃，離開烘干設(shè)備時熱空氣的溫度為80～150 ℃；燃煤過程中產(chǎn)生大量的煙氣、灰塵，環(huán)境污染嚴(yán)重，必須另外增加廢氣處理系統(tǒng)；干燥過程中要使用大功率的鼓風(fēng)機或抽風(fēng)機，既產(chǎn)生噪音，又增加電耗和生產(chǎn)成本。

3.2 微波干燥與煤- 氣流干燥比較

煤- 氣流干燥和微波干燥兩種干燥方式比較見表2。

表2 兩種干燥方式比較

以電價0.65元/ kWh，煤價0.8元/kg計，氣流干燥1 t硫酸鋅干品的能耗成本：

60×0.65+65×0.8=91元

微波干燥1 t硫酸鋅(干品)的能耗成本：

91.29×0.65=59.34元

可見，采用微波干燥得到1 t合格的一水硫酸鋅比采用氣流干燥能耗成本低31.66元。

微波干燥效果明顯好于氣流干燥。如果采用150 kW的微波干燥設(shè)備，每小時可以得到干燥的硫酸鋅1.5 t，按每天干燥8 h，可得到12 t一水硫酸鋅干品。

另外，微波干燥過程中沒有燃煤的灰塵和煙氣污染環(huán)境；過程沒有大功率鼓風(fēng)機和抽風(fēng)機產(chǎn)生的噪音；干燥效率大；由于沒有煤坪和渣坪，因而節(jié)省了場地。

由于水分子對微波非常敏感，無論是化合物的物理水還是結(jié)晶水，因而微波干燥克服了傳統(tǒng)干燥過程中的“冷中心”現(xiàn)象，干燥效果理想。

4 結(jié)論

(1)硫酸鋅微波干燥是利用混合鹽中水分子強烈吸收微波的特點，對整個物料里外進(jìn)行干燥，與氣流干燥方式相比，干燥時間短，能耗低，同時干燥過程中不揚塵，是一種清潔的干燥方法。

(2)采用LY- 45KW- SD型微波烘干殺菌機進(jìn)行干燥的條件為：干燥厚度25～30 mm，干燥時間9～13 min，干燥電耗91.29 kWh/t干品，干燥后一水硫酸鋅中的鋅含量大于35.5%，達(dá)到要求。

[1]李釩,張梅,王習(xí)東.微波在冶金過程中應(yīng)用的現(xiàn)狀與前景[J].過程工程學(xué)報,2007，(1):186-193.

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[3]彭金輝.微波能技術(shù)新應(yīng)用[M].昆明：云南科技出版社,1997.

Studyonmicrowavecleaninganddryingofzincsulfate

YAO Fei

The microwave cleaning and drying of zinc sulfate were studied. The results showed that the microwave drying process of zinc sulfate eliminated the phenomenon of cold center when it was treated by the traditional coal-air flow drying process, and it realized energy saving, cleaning and environmental protection.

zinc sulfate; microwave drying; coal-air flow drying; energy saving; environmental protecction

姚芾(1969—)，女， 湖南婁底人， 工程師， 長期從事銻、鋅等冶煉生產(chǎn)及管理工作。

TF813； TF802.64

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