硫磺造粒機產(chǎn)能提升的研究

袁 滔，張慶恩，顏會龍

（深圳市中金嶺南金屬股份有限公司丹霞冶煉廠，廣東 韶關(guān) 512000）

中金嶺南丹霞冶煉廠是國內(nèi)第一家實現(xiàn)熔硫生產(chǎn)的廠家。硫磺生產(chǎn)采用的是浮選～熔硫～熱濾工藝，造粒機是其核心生產(chǎn)設(shè)備之一。本文從造粒機的工作原理、實際生產(chǎn)中遇到的問題進行分析總結(jié)，并提出具體的改進措施，實現(xiàn)造粒機高效穩(wěn)定運行，具有一定的參考借鑒意義。

丹霞冶煉廠采用的是CF型回轉(zhuǎn)鋼帶造粒機，型號為CF1.5-16.6-3，主要構(gòu)造部件為：鋼帶、布料器、滾軸等。

1 造粒機的工作原理及性能特點

（1）工作原理。CF回轉(zhuǎn)帶式冷凝造粒成型裝置是利用物料的低熔點特性，對尚處于可流動的熱融態(tài)物料，依據(jù)其不同溫度下的粘度變化范圍，通過特殊的布料裝置，將熔融料快速、均勻地滴落在其下方勻速移動的鋼帶上。

（2）性能特點。CF型回轉(zhuǎn)鋼帶造粒機性能特點如下：①采用薄鋼帶傳熱和霧化噴淋強制冷卻，使熱熔料得到迅速冷凝、固化，同時由于熔融硫磺通過薄鋼帶進行冷卻，避免了與水接觸，不僅減少了二次污水處理，還保證了硫磺含水量≤0.8%；②布料器與鋼帶均采用變頻無級調(diào)速驅(qū)動裝置，可根據(jù)生產(chǎn)能力及物性參數(shù)調(diào)節(jié)控制，確保物料狀態(tài)的穩(wěn)定及系統(tǒng)操作的穩(wěn)定、可靠；③物料溫度采用智能測定，及時調(diào)整到最佳以確保了物料狀態(tài)穩(wěn)定，造粒品質(zhì)量可靠。

2 造粒機存在的問題

（1）布料器堵塞及布料不均。在實際生產(chǎn)中，由于熱濾后的液態(tài)硫磺含有0.2%～0.8%的雜質(zhì)，這些雜質(zhì)含有較高的粘度，在進入布料器時就會堵塞布料孔，造成布料不均和造粒機的產(chǎn)能下降，由于布料器堵塞造成硫磺在布料器內(nèi)部凝固，加上布料孔直徑很小，清理很不方便，需加熱清理，存在污染并有安全環(huán)保隱患。

（2）鋼帶使用過程中易變現(xiàn)出現(xiàn)裂紋。造粒機在運轉(zhuǎn)過程中，140℃的液態(tài)硫滴落在鋼帶上，使鋼帶受熱變形，鋼帶在受熱的情況下長期運行產(chǎn)生疲勞變形，加上下方的噴淋冷卻效果不好，使得鋼帶受熱不均，從而產(chǎn)生不同的張力，拉裂鋼帶；同時由于冷卻效果差，硫磺在進入卸料端時還不能完全凝固，造成部分硫磺殘留在鋼帶上，運轉(zhuǎn)到滾筒時受到擠壓，鋼帶局部受力，產(chǎn)生應(yīng)力變形，久而久之就會產(chǎn)生裂紋，同時當(dāng)鋼帶回轉(zhuǎn)帶過來的硫磺又會對現(xiàn)場環(huán)境造成污染。

3 改進措施

（1）布料器的優(yōu)化改進。隨著硫磺的不斷涌入，整個進料孔被充填滿，多余的硫磺就通過徑向小孔流入到滑塊里，在滑塊的作用下通過噴嘴均勻流道外筒體的小孔中，最終以半球狀散布在鋼帶上。

圖2 布料器結(jié)構(gòu)簡圖

從圖2可以看出，造成布料器堵塞及布料不均的原因有以下幾種：①伴熱介質(zhì)溫度低，造成熔融的硫磺進入進料孔后迅速冷卻，從而堵塞滑塊；②硫磺中含有雜質(zhì)，雜質(zhì)隨著硫磺進入布料器堵塞滑塊及外筒體小孔；③滑塊因磨損、堵塞產(chǎn)生變形，造成硫磺布料不均。

對布料器的改進如下：①提高伴熱介質(zhì)溫度，并采取監(jiān)控措施，保證硫磺處于液態(tài)；②取消滑塊結(jié)構(gòu)；③優(yōu)化布料器的布料孔，將孔徑由φ2.5mm改為φ4mm～5mm。

（2）鋼帶的焊接及運行模式的優(yōu)化改進。鋼帶的原有運行模式為鋼帶在摩擦托條上滑動運行，運行阻力大，同時運行中的托條將冷卻水刮掉，導(dǎo)致鋼帶冷卻效果差，這些都是鋼帶變形的主要原因。通過觀察分析，將滑動運行改為滾動運行，降低了摩擦阻力，具體措施為在鋼帶下方安裝多組尼龍輥子組成的托輥。

（3）冷卻系統(tǒng)的改進。隨著產(chǎn)能的提升，冷卻系統(tǒng)已不能滿足現(xiàn)有的生產(chǎn)條件，熔融的硫磺被布到鋼帶上，不能快速冷卻，從而造成鋼帶受熱變形，原冷卻水泵流量15m3/h，揚程20m，冷卻水回流溫度35℃左右。

改進措施如下：①將原先的冷卻水噴嘴進行優(yōu)化，由霧狀噴嘴改成暴雨式噴嘴，延長冷卻水與鋼帶的接觸時間，增加冷卻效果；②將冷卻水泵改大，流量25m3/h，揚程30m；③增加通風(fēng)冷卻效果，加大離心風(fēng)機的功率，同時將通風(fēng)管改大；④在布料器出口處增加兩臺防爆風(fēng)扇，第一時間將布料器出來的硫磺進行降溫散熱；⑤由于硫磺的熔點為119℃，為保證硫磺完全熔融，將粗硫池溫度控制在140℃～145℃，轉(zhuǎn)到精硫池后溫度控制在125℃～128℃。

（4）傳動裝置的升級優(yōu)化。原傳動裝置的減速電機與主動滾筒為直連形式，電機功率4KW，轉(zhuǎn)速1450r/min，鋼帶最大線速度1.5m/s，設(shè)計產(chǎn)能5t/h，為匹配現(xiàn)有的生產(chǎn)量，硫磺產(chǎn)量必須達到7t/h～8t/h，每秒鐘布到鋼帶上硫磺重量大約2.2kg，鋼帶重量151kg，選取摩擦系數(shù)0.2～0.3，其摩擦重量約為30kg～45kg，加上滾筒等所受的摩擦，電機需要拖動重約250kg的重量才能滿足生產(chǎn)要求。選用幾種電機型號進行對比，如表1所示。

根據(jù)表1以及考慮到后續(xù)產(chǎn)能的進一步提升，將傳動裝置進行升級，改用7.5KW的減速電機，同時將連接方式改為彈性柱銷聯(lián)軸器連接。

表1 各型號參數(shù)對應(yīng)表

4 改進效果

通過以上改進措施，布料器堵塞及布料不均得到解決，在生產(chǎn)中未出現(xiàn)因堵塞或布料不均而停機檢修；同時硫磺冷卻效果進一步加強，冷卻水回流溫度降到27℃左右，鋼帶變形開裂得到控制，造粒機產(chǎn)能提升至7t/h～8t/h，解決了硫精礦投入與產(chǎn)出的平衡，保證了整個生產(chǎn)流程的穩(wěn)定運行。硫磺單位產(chǎn)量設(shè)備單耗由約14元降為約6元，每月可節(jié)約成本30余萬元，同時硫磺的年產(chǎn)量由原來20902t/a提高到33244t/a，按硫磺單價500元/t計算，每年可為工廠創(chuàng)造的617萬元的經(jīng)濟效益。

5 結(jié)語

硫磺造粒機因設(shè)計選型所限與現(xiàn)有的產(chǎn)能不匹配，不能很好的進行生產(chǎn)，通過一系列的改進優(yōu)化措施，使造粒機的產(chǎn)能遠遠超過其設(shè)計產(chǎn)能，保證了生產(chǎn)流程的穩(wěn)定，節(jié)約生產(chǎn)成本，提高了經(jīng)濟效益，降低了安全環(huán)保風(fēng)險。