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第一节 物料干燥的概况

在前面的章节中我们已经学习了矿物组成特点及镍精矿的成份特点，为了满足火法冶炼工序对物料的物理质性的要求，必须对含水的精矿进行干燥或焙烧处理。
1 精矿的物理特征
精矿是矿石经过选矿工艺过程产出的富集有价金属的物料。根据选矿工艺的不同，其有以下特征：
1.1 水份
精矿水份是衡量精矿质量的标准之一，根据选矿方法的不同，精矿水份一般在10～25％。精矿所含水份有四种：
A、毛细水份
B、重力水份
C、薄膜水份
D、吸湿水份
1.2 粒度
它是表示精矿颗粒大小的物理量，通常以“目”表示。它是指每英寸（相当于25.4毫米）长度内所具有的孔数目。筛上物为“+”，筛下物为“-”。例如：-200目›80％即表示筛网 每英寸长度内有200个孔，筛孔尺寸为0.074毫米，有80％可通过此筛网，筛孔大小与筛孔实际尺寸见表1.1.

表5-1 筛孔大小与实际尺寸关系
筛孔大小（目）
筛孔实际尺寸（mm）
筛孔大小（目）
筛孔实际尺寸（mm）
3
6.680
35
0.417
4
4.699
48
0.295
6
3.327
65
0.208
8
2.362
100
0.147
10
1.651
150
0.104
14
1.168
200
0.074
20
0.833
270
0.053
28
0.589
400
0.037
1.3 堆比重
单位体积的物料在自然堆积条件下所具有的重量，称为堆比重。干精矿（含水小于0.3％，粒度-200目大于80％）的堆比重通常为1.6～1.8t/m3，不同的水分和粒度，对物料的堆比重值有直接影响。
1.4 安息角
物料漏出时得到的圆锥状堆积底角，称为安息角，湿精矿的安息角为45o，干精矿为30o。
2 精矿的干燥
2.1 干燥的目的
干燥生产工序的目的是对选矿产出的湿精矿进行干燥脱水、制粒处理。沸腾炉焙烧工艺则要求干燥后的精矿水分为5～7％，粒度为3～7mm；闪速炉熔炼工艺经过干燥后的精矿含水要求小于0.3％，粒度要求-200目大于80％。
2.2 干燥的过程
A、干燥就是利用介质热能使固体物料中的水份汽化，随之水汽脱离物料被气流带走的过程。固体含水物料即为被干燥的物料；气体被称为干燥介质。
B、按照热能传给湿物料的方式，干燥过程可分为：对流干燥，传导干燥，辐射干燥和介电加热干燥等。
a、对流干燥：热能以对流的方式由热气体传给与其直接接触的湿物料。转筒干燥即属于对流干燥。在对流干燥中，作为干燥介质的热空气，既是载热体又是载湿体。
b、传导干燥：热能以传导的方式传给湿物料。湿物料与加热介质不能直接接触，如蒸汽干燥等。
c、辐射干燥：热能以电磁波的形式投射到物料表面使水份汽化，这种方法又称为红外线干燥。
d、介电加热干燥：此法是将电极插入物料中，电极供以变频交流电，物料靠介电损失所产生的内部热源进行干燥。
C、干燥设备
冶金工业中的干燥设备种类繁多，有转筒干燥器、气流干燥器、沸腾干燥器以及厢式耙式、喷雾干燥器。
a、转筒干燥器是把湿物料送入干燥器使其与热气流接触，从而获得干燥产品。芬兰即采用转筒干燥器。
b、气流干燥法是将泥状、颗粒状的湿物料送入热气流中，与之并流接触，从而获得分散成粉粒状的干燥产品。日本全部采用气流干燥，我国的贵溪和金川都采用的是集干燥和打散于一体的三段式气流干燥方法。
c、喷雾干燥是将液体物料通过雾化器喷洒成细小的液滴，以增大它与热空气的接触面积，从而强化干燥过程。采用这一方法的有澳大利亚、博茨瓦纳以及前苏联。
d、沸腾干燥是通过热风使物料形成稳定的流态化沸腾层，与热风充分接触促进干燥。加拿大国际镍公司钢铁冶炼厂采用这种干燥方法。
e、蒸汽干燥是将湿精矿加入夹套式蒸汽干燥器中使水份汽化，从而获得干燥产品的一种方法。蒸汽干燥是芬兰最新采用的干燥方法。我国的贵溪和金川在铜冶金工艺中也有应用。
f、远红外线干燥是近年发展起来是一项新技术，它是利用物体吸收红外线后物体分子产生共振现象，从而使物质变热，达到干燥的目的。它以干燥速度快、生产效率高、节约能源、制造简便等优点得到广泛应用。
2.3 转筒干燥过程的基本原理
转筒干燥过程分为逆流式和顺流式。逆流式是湿物料由加料管进入窑尾，空气经风机吸入经加热至一定温度后进入窑头。湿物料与热气流进行定向逆流接触，热空气将热量以对流的方式传给物料；同时物料中汽化的水份被空气带走。
干燥介质一方面作为载热体将热量传给湿物料；另一方面又作为载湿体将汽化后的水份带走。
顺流式干燥与逆流式的不同之处即是物料与热空气从同一侧进入干燥机内，其热传热方式相同。
2.4 影响干燥过程的主要因素有：
A、湿物料的物理及化学特征；
B、湿物料的水份及温度。物料的水份越高，干燥能力越低。物料温度越低，相应干燥能力也将降低。
C、干燥介质的温度。干燥介质温度高，干燥能力就大。但是，干燥介质的温度不能任意提高，一般应低于物料的变质温度。
D、干燥介质的气流速度。
E、湿物料与干燥介质的接触情况。
F、干燥设备结构。

第二节 精矿气流干燥系统
1 工艺流程
1.1概述
金川闪速炉系统精矿干燥采用了气流干燥工艺，设备设施主要由干燥窑、鼠笼打散机和气流干燥管组成，故又称“三段式气流干燥”。干燥的介质为粉煤燃烧室产出的热烟气，热烟气可用三次风稀释降温，将干燥窑入口烟气温度控制在400℃～800℃,使含水为8%～11.5%的铜镍混合湿精矿经干燥窑干燥，含水降至5%～7%后进入鼠笼打散机。在鼠笼内精矿被高速旋转的鼠笼转子打散呈悬浮状态，干燥效果十分显著。然后精矿由后部的排烟机将精矿与热烟气吸入气流干燥管中，精矿与烟气以18m/s～20m/s的速度流动，使精矿脱水干燥至含水0.3%以下。此时精矿再经两段旋涡收尘器捕集后由旋涡灰斗底部溢流螺旋、刚性给料器及料管运进干精矿仓存放，干燥后的烟气则经过干燥电收尘捕集后排空，干燥烟灰由仓式泵送往闪速炉烟灰仓存放。
1.2配料
闪速炉要求入炉物料的物理、化学性质均匀且稳定，因此对加入的物料首先要进行配料。所谓配料就是将各种不同品位的精矿或各种不同种类的物料按一定比例混合，使之物理、化学性质满足冶炼工艺要求。配料方式有两种：一种是仓式配料法，一种是堆式配料法。
仓式配料是将几种品位不同的精矿或各种不同种类的物料分别存入各自的料仓内，料仓底部配有可调速可计量的卸料装置，通过调速计量来实现配料，配料比率可由现场设定或由闪速炉中央控制室计算机进行自动调节。闪速炉系统采用的是仓式配料法，将精矿、熔剂和烟灰等由各自的风根秤实现仓式配料。
1.3干燥过程及方法
1.3.1闪速熔炼对精矿的要求：
闪速熔炼是将精矿与200℃的预热空气或富氧空气按一定比例在精矿喷嘴内混合后垂直喷入反应塔内，精矿呈悬浮状态并被高温炉膛加热，与反应空气在2～3秒内进行反应，很快达到所要求的温度并迅速熔化，熔融物落入沉淀池进行沉降分离。由于反应的时间很短，为保证冶炼过程的顺利进行，闪速熔炼对精矿提出了比较严格的要求：
1.3.1.1精矿含水必须在0.3%以下。若水份大于0.3%，在冶炼过程中，精矿颗粒表面会形成一层水蒸汽薄膜，阻碍精矿反应的进行。因此，要求精矿进行深度脱水干燥。
1.3.1.2闪速炉要求处理高品位的精矿，即要求处理高硫低镁的铜镍混合湿精矿。因为精矿含硫高，将使熔炼反应有足够的热放出，以减少外界补充燃料的消耗；因为氧化镁熔点高，生产过程中需要保持较高的操作温度，所以要求精矿中氧化镁含量低于6.5%。
1.3.1.3精矿粒度必须是-200目（0.074mm）＞80%，以保证精矿与反应空气能够良好的接触，以利于熔炼反应的进行。
1.3.2干燥过程简介：
所谓干燥，就是利用介质热能使固体物料中的水份汽化，随之水汽脱离物料被气流带走的过程。固体含水物料即为被干燥的物料；气体被称为干燥介质。按照热能传给湿物料的方式，干燥过程可分为：对流干燥、传导干燥、辐射干燥和介电加热干燥等。
对流干燥：热能以对流的方式由热气体传给与其接触的湿物料。这种干燥方法包括气流干燥、沸腾干燥、喷雾干燥、回转窑干燥等。在对流干燥中，作为干燥介质的热空气，即是载热体又是载湿体。
传导干燥：热能以传导的方式传给湿物料，湿物料与加热介质不是直接接触。这种干燥方式有蒸气干燥器干燥。
辐射干燥：热能以辐射的形式投射到物料表面使水份汽化，这种方干燥方法又称为红外线干燥。
介电加热干燥：即将电极插入物料中，电极供给变频交流电，物料靠介电损失所产生的内部热源进行干燥。
1.3.3干燥方法简介：
由于闪速炉要求入炉物料的水份小于0.3%，因此，物料在入炉前必须进行干燥处理，闪速熔炼物料干燥的方法一般有：回转窑干燥、气流干燥、喷雾干燥、沸腾干燥以及蒸汽干燥，以上几种干燥方法都能把精矿水份干燥到0.3%以下。镍闪速炉采用气流干燥，铜合成炉采用蒸汽干燥，镍顶吹炉采用气流预干燥。这里主要介绍气流干燥。
所谓气流干燥：是指将湿物料送入热烟气中，通过与热烟气接触换热，使其中的大部分水份汽化后被带走，最终得到分散成粉状的含水较低的干燥物料。日本全部采用气流干燥，我国的贵溪冶炼厂和金川镍闪速炉也采用这种干燥方法。气流干燥工艺的特点是：被干燥的物料与热烟气直接接触，并且呈均匀、分散、悬浮状态，固相与气相之间的传热、传质条件极为良好。它与其它干燥方法相比具有以下四个方面的优点：
1）气流干燥是一种低温快速干燥方法，它可广泛利用各种冶炼废气，因此燃料消耗少。2）气流干燥速度快，干燥强度大，处理量大，热效率高，与回转窑干燥相比，气流干燥的热耗值仅1000kcal/kg水，而回转窑干燥的热耗值则高达1300 kcal/kg水～1400 kcal/kg水。3）由于采用负压操作，环保条件好，干燥过程易于控制，能实现自动化连续作业。4）在干燥的同时将物料提升到炉顶，将干燥与输送两个过程合二为一，省去了提升设备，投资少，经济效益好。
气流干燥的主要缺点是：系统设备磨损快，设备庞大，动力消耗大。
1.4工艺流程
闪速炉气流干燥工艺可分为精矿上料和精矿干燥两个部分，其工艺流程见下面两幅图。
2 基本原理
2.1气流干燥工艺的基本原理
金川精矿气流干燥分为短窑干燥、鼠笼打散机干燥和气流干燥管干燥三个过程，是一种低温、大风的干燥工艺（即干燥过程风矿比为1200M3/t干矿）。粉煤燃烧室产生的800℃～1000℃的烟气经混风室内配入冷空气调控至400℃～800℃后进入干燥窑。湿精矿经窑头摇摆机加入干燥窑内，由干燥窑扬料板将物料扬起与热烟气进行定向顺流接触，热烟气将热量以对流方式传给湿精矿，同时精矿中的水分被汽化后随烟气带走。在鼠笼内，鼠笼转子将湿精矿打散呈悬浮状态，使其与热烟气充分接触，湿精矿中的水分进一步汽化脱离。当气流管内的气流速度大于精矿的下落速度时，精矿随气流上升，均匀分布于气流管中与热烟气直接接触，精矿水分进一步汽化，从而实现镍精矿的深度干燥。
其中，干燥介质（即热烟气）既作为载热体将热量传给湿物料，又作为载湿体将汽化后的水分带走。

图5-1 精矿气流干燥工艺流程图

图5-2 精矿气流干燥工艺流程示意图

2.2影响干燥过程的主要因素。
影响干燥过程的主要因素有：1）湿物料的物理及化学特性；2）湿物料的水分及温度。物料的水分越高，干燥能力越低；物料的温度越低，干燥能力也越低；3）干燥介质的温度。干燥介质温度高，干燥能力越大，但是，干燥介质的温度不能任意提高，一般应低于物料的变质温度；4）干燥介质的气流速度；5）湿物料与干燥介质的接触情况；6）干燥设备结构。
2.3气流干燥主要指标计算：
2.3.1脱水强度：是指干燥系统每小时能脱除物料中水分的能力。用符号m表示：
　　　　　 w1 　 w2
m=G1×（ 　 － ）
　　 1－w1 1－ w2
式中：G1　――　湿物料重量（单位：吨/小时）
w1　――　湿物料水分百分含量（单位：%）
w2　――　干物料水分百分含量（单位：%）
2.3.2干燥窑物料平衡计算：
　　　　　G1×（1－w1）＝G2×（1－w2）
式中：G1　――　湿物料重量（单位：吨/小时）
w1　――　湿物料水分百分含量（单位：%）
　　　w2　――　干物料水分百分含量（单位：%）
2.3.3收尘效率：是指含尘气流在通过收尘器时，所收集下来的粉尘量占进入收尘器气流中含尘总量的百分数。
　　　　 　 C出×Q出
η　=( 1－ 　　　　　　　) ×100%
　 　C进×Q进
式中：η　――　收尘效率（单位：%）
C出、C进　――　收尘器进出口管道内的烟尘浓度（单位：g/Nm3）
Q出、Q进　――　收尘器进出口管道内的烟气流量（单位：Nm3/h）
2.3.4脱硫率：是指干燥过程中脱去的硫量占原料中含硫总量的百分数。
　　 G1×s1－G2×s2
a　=　　　　　　 　　×100%
　 G1×s1
式中： a　――　脱硫率（单位：%）
G1、s1　――　湿精矿量（t），及湿精矿含硫百分数（%）
G2、s2　――　干精矿量（t），及干精矿含硫百分数（%）
2.3.5燃料率：是指单位固体物料所消耗的燃料量。
2.3.6烟尘率：是指产出的烟尘量与固体物料量的百分数。
2.3.7产品合格率：是指合格产品量占产品总量的百分数。
2.3.8单耗：是指单位成品或半成品在生产过程中所消耗的原料、材料、燃料及电力的。
2.4 燃料及燃烧计算
冶金炉热能的来源，目前主要依赖于燃料的燃烧。凡是在燃烧时（剧烈地氧化）能够放出大量的热，并且此热量能有效地被利用在工业或其它方面的物质统称为燃料。所谓有效地利用是指利用这些热源在技术上是可能的，在经济上是合理的。燃料可分为固体燃料、液体燃料和气体燃料。在此主要介绍固体燃料。
2.4.1燃料的通性
固（液）体燃料的组成元素有碳C、氢H、氧O、氮N及一部分硫S，此外还含有一些由SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、Na2O等矿物杂质构成的灰分，以符号A表示，其次还含有一部分水分。综合而言，任何一种固（液）体燃料均由C、H、O、N、S、A、W七种基本组分组成。其中碳C、氢H和有机硫（硫的一种形态）能燃烧放热，构成可燃成分，其它则属不可燃物。
碳燃烧时能放出大量的热，约8100kcal/kg，是固（液）体燃料中的主要发热物质。氢燃烧时放出的热量约为34200 kcal/kg，也是主要发热元素之一，但是在固体燃料中氢含量一般在6%以下，所以氢对燃料的发℃热量影响相对于碳而言要小些。硫虽然能燃烧放热，但发热量较低，约为2200 kcal/kg~2600 kcal/kg，而且燃烧后生成的二氧化硫为有害气体，腐蚀金属设备，污染环境，故硫被视为有害成分。氧和氮的存在，相对降低了可燃成分的含量，故属于有害成分，其中氮是惰性气体物质，燃烧时一般不参加反应而进行废气中。水分是燃料中的的有害成分，它的存在不仅相对地降低了可燃成分含量，而且水分在蒸发时要吸收大量的热。灰分的存在不仅降低了可燃成分的含量，而且影响燃烧过程的进行，尤其是固体燃料中低熔点灰分的影响更大。灰分熔点低，则在燃烧过程中易熔结成块，阻碍通风，造成燃料学杂费和增加除灰操作的困难。一般要求灰分熔点在1300℃～1500℃之间。
综上所述，碳和氢是固（液）体燃料中的有益成分，氧、氮、硫、灰分和水分是有害成分。有益成分越高，有害成分越少，则燃料的质量越好。在相同含量时，燃料中灰分的熔点愈高，则该燃料的质量愈好。
2.4.2固（液）体燃料的成分分析：
固（液）体燃料的组成可用工业分析和元素分析两种方法确定。工业分析比较简单，各生产单位皆可进行，而元素分析通常只由燃料部门进行。
工业分析可测定固（液）体燃料中的水分“W”、灰分“A”、挥发份产率“V”和固定碳“C”的含量及性质，以作为评价燃料的指标。分析的结果表示成这些成分在燃料中所占的重量百分数。根据国家规定，煤的工业分析是将一定重量的煤加热至110℃使其水分蒸发以测得水分的含量，再在隔绝空气的情况下加热至850℃，则其挥发性的物质全部逸出并测出挥发份产率的含量，然后通以空气使固定碳全部燃烧以测出灰分和固定碳的含量。
煤的工业分析可以告诉我们有关煤的很多重要特性。含挥发份高的煤容易着火，燃烧速度快，实际燃烧温度高，因而挥发份的高低是衡量煤质好坏的重要指标。煤分解挥发份以后，残留下来的固体可燃物质为固定碳，其中主要成分是碳，还有少量的氢、氧、氮等。固定碳是煤中重量的发热组分，也是衡量煤的使用特性指标之一，固定碳含量越高，则煤的发热量越大。煤中不能燃烧的矿物质为灰分，其成分有SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO等，粉煤的着火温度随其灰分的增高而增高，而燃烧速度和发热能力则随之降低。煤中水分含量高不仅输送困难，下煤不畅，而且不利于粉煤的燃烧。为此，精矿干燥用煤对煤质有下列要求：
1）粒度－200目＞85%，水分＜1%;
2）挥发份含量25%～30%，固定碳含量55%～60%
3）灰分含量＜15%，灰分熔点＞1200℃。
4）发热量应为6000 kcal/kg ～6300 kcal/kg
2.4.3固（液）体燃料的发热量：
燃料的发热量又称发热值，它是评价燃料好坏的重量指标，也是燃烧计算的重要数据之一。燃料的发热量是指单位重量或单位体积的燃料在完全燃烧时所放出的热量，通常用符号“Q”表示。燃料的发热量与燃烧产物的状态有关，故有高发热值和低发热值之分。
煤的发热量与各种煤质指标的关系：煤的挥发份越高，其发热量就越低，当煤的挥发份含量达到约28%左右时，其发热量达到最高值为36kJ/g～37 kJ/g之间，随着挥发份降至28%以后，其发热量即随挥发份的降低而降低。煤的发热量随着固定碳含量的增高而增高，到固定碳含量在70%～82%时，其发热量达到最高值，当固定碳含量>82%时，发热量则随着固定碳的增高而降低。煤的发热量往往随着灰分含量的增高而降低，并且煤的灰分越高，其发热量就越低。煤的发热量与其水分之间虽然无十分规律的反变关系，但总体来看，煤的发热量越高，其水分就越低。
2.4.4粉煤的燃烧：
燃料燃烧需具备三个基本条件：即可燃物、着火热源和助燃剂。而粉煤的炬式燃烧是将煤磨成一定细度的粉煤(一般是0.05 mm～0.07mm)，然后用空气输送管道通过燃烧器喷入炉内使煤粉呈悬浮状态进行火炬式燃烧。用来输送粉煤的空气，称为一次空气，约占燃烧所需空气量的15%～50%（与煤粉挥发份的产率有关，挥发份产率高时，一次空气的比例可以大一些）。其余助燃的空气直接通入炉内，称为二次空气。
2.4.4.1空气消耗系数：
粉煤燃烧时，实际空气需要量与理论空气需要的比值称为空气消耗系数（即n值）。当空气消耗系数过小时会形成不完全燃烧，而空气消耗系数过在时对燃烧也有不利影响。因此，空气消耗系数对粉煤燃烧过程的影响很大，是控制燃烧过程的一个重量参数。为使粉煤能够完全燃烧，空气消耗系数通常取1.2～1.3。
空气消耗系数对炉子热工的各个方面都有很大影响，分述如下：
2.4.4.1.1 对空气消耗量和燃烧产物量的影响。粉煤燃烧时，空气消耗量和燃烧产物量随空气消耗系数的增加而成比例地增加。这样，就要求选用较大能力的鼓风机和较大直径的空气管道，而且要求排烟系统也要设计得大些。在生产中往往由于空气消耗系数的增大，使整个系统的阻力增加，而引起烟囱抽力不够。
2.4.4.1.2 对燃烧温度的影响。当n值增大时，燃烧产物量也随之增大，故使得燃烧温度下降。
燃烧温度是指燃料燃烧时其气态的燃烧产物所能达到的温度。它主要取决于在燃烧过程中供入热量的多少和向外散失热量的多少，即取决于热量收入和热量支出的平衡关系。当供入热量大于支出热量时，温度逐渐升高；反之，则温度逐渐降低。当供入热量等于支出热量时，温度便相对地稳定下来，而此时相对稳定的温度水平决定于热量平衡水平。影响燃烧温度的因素主要有以下几个方面：
1）燃料的发热量。燃料的发热量越高，则燃烧温度越高。故对要求温度高的炉子，应选择发热量的优质燃料。
2）空气和煤气的预热温度。空、煤气的预热温度越高，燃烧温度也越高。这是因为空、煤气预热后，增加空、煤气的物理热，而燃烧产物量并不增加。同时也符合综合利用、回收废气、节约燃料的方针。
3）空气消耗系数。空气消耗系数影响燃烧产物体积，同时也影响燃料的不完全燃烧程度，从而影响燃烧温度。当n＞1时，则n越大，温度越低。这是因为当n值增加时，实际的烟气量也增加了，这样就减小了单位体积烟气内的热含量，从而降低了燃烧温度，从这个角度出发不应该采用过大的n值。但空气消耗系数如果太小（n≤1）时，则会造成不完全燃烧同样使燃烧温度降低。因此生产中必须在保证完全燃烧的条件下，尽量减小n值。
4）使燃料尽量燃烧完全，并减少燃烧过程向周围散失的热量，可达到提高燃烧温度的目的。
5）富氧空气和氧气中燃烧。由于燃烧产物体积的大小对燃烧温度影响很大，因此，如果不是用空气，而是用富氧空气或氧气作为燃烧反应的氧化剂，则燃烧产物体积可大为减少，可显著提高燃烧温度。
2.4.4.1.3 对燃烧产物成分的影响。当n值增大时，可以保证更大程度的完全燃烧，但此时燃烧产物中N2、O2的绝对数量增加，而使燃烧产物中的CO2和H2O的含量相对地减少。CO2和H2O的减少对炉子工作是不利的，因为它削弱了烟气在高温炉膛中的辐射能力。
2.4.4.1.4 对燃烧产物中热量损失的影响。当n值增大时，则燃烧产物量增加，在燃烧产物离开炉膛时，它所带走的热损失也增大。
2.4.4.1.5 对燃料利用系数的影响。燃料利用系数是指用来加热物料的有效热和炉子热损失之和，与燃料燃烧热之比。当n＞1时，随着n值的增大，不仅燃烧温度降低、燃烧产物的辐射能力减弱，而且产物中的物理热损失增加从而使燃料利用系数减小。当n＜1时，n值愈小，化学不完全燃烧热损失也越大，燃料利用系数也愈小。显然，n值过大或过小者会燃料利用系数使降低，燃料利用系数的降低就意味着燃料的浪费。
2.4.4.2粉煤的燃烧过程：
当粉煤与空气的混合物喷入高温炉膛后，粉煤中所含的少量水分受热首先蒸发；随后，粉煤中的化合物开始分解放出挥发份，挥发份与空气混合容易着火，故首先在粉煤颗粒表面燃烧，所以挥发份含量多的粉煤比较容易点火。挥发份燃烧产生的热又提高了粉煤周围的温度，加速了碳的燃烧。最后剩下了灰分，一部分沉落在炉膛熔池内，另一部分被气流带进烟道系统。因此，可以认为，粉煤的燃烧过程，主要是粉煤与空气的混合，受热分解，着火燃烧这几个阶段组成，燃烧反应在本质是气相（挥发份）以及固相（固定碳）的燃烧，而挥发份愈高、灰分愈低时，整个过程则进行得愈快。粉煤的着火温度是指粉煤在一定温度下，即使不接触火种也会发生自燃，这一温度即为粉煤的着火温度。
粉煤的完全燃烧是指燃料中的可燃物质和氧进行充分的燃烧反应，所生成的燃烧产物中已不存在可燃物质，这种燃烧称为完全燃烧。粉煤的不完全燃烧包括机械不完全燃烧和化学不完全燃烧。机械不完全燃烧是指燃料中的部分可燃物质没有参加或进行燃烧反应就损失了的燃烧过程。化学不完全燃烧是指燃料中的可燃成份由于空气不足或与空气混合不好，而没有得到充分反应的燃烧过程。
2.4.4.3粉煤燃烧的特点：
粉煤燃烧具有以下优点：由于粉煤颗粒细，与空气接触面大，故燃烧速度快，在较少的空气消耗系数（n＝1.2～1.25）下即可完全燃烧，因而能保证获得较高的燃烧温度；其燃烧过程易于控制，并可实现炉温自动控制，而且开炉敏捷，大大地改善了劳动强度；粉煤火焰具有较高的辐射能力；可以利用劣质煤和碎煤；二次空气预热的温度不受限制。
粉煤燃烧的主要缺点是粉煤燃烧后的灰分大部分落在炉膛中，对金属加热和熔炼质量均有影响，而且在高温下灰分易熔结成焦，对耐火材料有侵蚀，且不易清理；另外在粉煤制备上还存在着设备和操作上的一些问题，而影响生产；在采用粉煤燃烧时应注意安全，当有高温热源存在时，常引起粉煤的爆炸。另外粉煤在长期贮存时会发生自燃而引起爆炸。
2.4.4.4粉煤合理燃烧的条件：
粉煤燃烧实际上是粉煤中的可燃成分，即碳高温下在空气中燃烧的氧化反应。粉煤能否完全燃烧，关键在于鼓进的空气能否与粉煤充分混合好，才能使空气中的氧与粉煤颗粒充分接触。实践证明，对于成分和粒度一定的粉煤，当其与空气混合良好时，整个燃烧过程得到加速，燃烧得比较完全，放出的热量集中，实际燃烧温度也随之提高。
为了使粉煤燃烧完全，粉煤本身应具有一定的粒度。粉煤的粒度越细与空气的接触面越大，越有利于混合和燃烧。另外，粉煤与空气的混合物应具有一定的喷出速度（约15m/s～25m/s），且这一喷出速度应大于火焰的传播速度，以避免燃烧器回火，以及气体内部要有较强的搅动程度。
2.4.4.4.1粉煤燃烧时必须供给适当的空气。
在粉煤的燃烧过程中，空气量的配比与调整是非常重要的。如果空气量供给不足，粉煤便不能完全燃烧；若空气量过多，则过剩的空气会带走炉内的热量从而增加热损失。空气量的大小主要取决于粉煤的成分，对于含可燃成分多的好煤，供燃烧用的空气量应多些，风煤比较大；对于次煤，风煤比则较小。通常粉煤燃烧的风煤比控制在7 Nm3/kg ～8.5Nm3/kg之间。
2.4.4.4.2燃烧时要有适当的反应温度。
粉煤从外界吸收热量使其达到着火温度时便开始燃烧，随着燃烧的强化发出的热量逐渐增多，粉煤周围的温度也就不断提高，促使粉煤的燃烧越来越旺。若不能保持一定的反应温度，燃烧便会停止。根据燃烧时火焰的颜色，可以大致辩别出炉内温度的高低，一般火焰呈白色时约为1300℃～1400℃左右；呈淡黄色时约为1100℃～1200℃左右；呈桔红色时约为1000℃左右。
2.4.4.4.3燃烧时要有足够的反应时间
粉煤的燃烧必须要有足够的反应时间，让可燃成分与空气很好地混合接触燃烧。为此，炉内必须要有足够的燃烧空间。若时间和空间不够，没有充分燃烧的粉煤便随烟气抽走，造成热损失增加。
在粉煤燃烧操作时，应经常观察粉煤燃烧情况。当炉内充满一团耀眼的白光，看不到对面炉墙，说明风煤比合适，一二次风量配比合适，燃烧效果好，炉子温度集中。如果发现炉膛内有黑影出现，火焰发红，不够光亮，则说明空气量不足，应适当增加二次风量；如果看到，炉　火焰一闪一闪，也很耀眼，则说明空气过剩系数过大，可适当增加煤量或减少空气量。
3 工艺配置
3.1系统工艺配置
干燥系统主要设备由粉煤燃烧室、干燥窑、鼠笼打散机和气流干燥管、沉尘室和两级旋涡收尘器组成。
3.1.1粉煤燃烧室
粉煤燃烧室的有效容积为172m3，容积热强度为55×103kcal/m3.h，分为燃烧室和混风室两个部分。炉墙为粘土质耐火砖，厚度为546mm；炉顶采用拱顶形式（拱顶厚度300mm），拱顶处自东向西分布有5根水冷梁，耐火材料为高铝质低温水泥耐火浇注料；炉体围板采用10mm厚的钢板。燃烧室顶部设有大、小粉煤喷咀各1个，炉墙上有2个防爆阀。混风室内两侧为三次风阀，用来兑冷风以调整干燥窑入口温度用。粉煤燃烧室所有炉门均采用水冷炉门。
3.1.2干燥窑
干燥窑为双支点顺流直接加热式，规格为φ2516×11000mm。窑体采用双层结构，内筒为厚6mm的不锈钢板卷制；外筒为厚16mm-30mm20g钢板卷制，层间留空隙6mm，内外筒体之间的连接方式为：进料段采用加强筋通过焊接方式固定内外筒，出料端不固定，以解决筒体热膨胀的问题。窑转速可在2r/min～6 r/min范围内调节，窑的安装坡度为6%，主要包括有筒体、托圈、托轮、齿圈、传动装置、窑头窑尾密封装置。
3.1.2.1扬料板
为防止精矿粘结，在内层上装有扬料板，其作用是将物料扬起，使其与热风充分接触。扬料板的配置方式为：设高200mm、长1100mm直线型分段式扬料板（为分段加立筋结构），在窑体前半部沿圆周轴向均布12个共6排；在窑体后半部沿圆周轴向均布6个共2排，以利用扬料板的自身强度来控制内衬筒受热后的变形。
3.1.2.2滚圈和托轮
滚圈和托轮是干燥窑的一对支承副。干燥窑的重量都是通过滚圈传给托轮的。一个滚圈通常由一对托轮来支承，两托轮中心与滚圈中心线之间的夹角一般为60°。滚圈的数量亦即支承点数量视干燥窑长度而定，有两点、三点、四点等，其中两点支承用得最多。
3.1.2.3挡轮
由于干燥窑是倾斜安装的，在自重与摩擦力的作用下，会产生轴向作用力，使筒体产生轴向位移。挡轮的作用就是限制或控制轴向窜动量，使筒体仅在容许的范围内作轴向移动。移动量的大小取决于挡轮和滚圈侧面的距离。适宜的筒体轴向窜动量应能保证滚圈和托轮的有效接触，而且大、小齿轮不超过要求的啮合范围，同时保证筒体两端的密封装置不致失去作用。普通挡轮在干燥窑中使用较多，这种挡轮是成对安装在靠近齿圈的滚圈两侧。当滚圈和锥面挡轮接触时，后者便被前者带动而产生转动，从哪个挡轮发生转动可以判断出筒体是上窜还是下滑。在操作中应避免上挡轮或下挡轮较长时间连续转动。
3.1.3鼠笼打散机
鼠笼打散机为单轴回转式，主要由壳体、转子、机座及传动装置构成。壳体尺寸是φ2000×800mm，内衬高铬铸铁衬板。鼠笼转子规格是φ2000×630mm，材质为铬钼钢，其主要起破坏精矿结块，使精矿与热风充分混合的作用，转子回转数是276r/min，转子线速度为25m/s。由于转子磨损较快，大约处理4万吨～5万吨就需要更换。鼠笼转子大多采用堆焊法进行修补。
3.1.4气流干燥管
气流干燥管主要起干燥并提升精矿的作用，其工作温度在100℃～150℃，考虑密封和筒体膨胀，在与天圆地方变径管的连接部分采用承插式伸缩节，可使管向上膨胀。气流管的规格是φ2146×53560mm，与水平倾角成81°，下部的天圆地方变径管和圆管内衬为ZGMn13材质，以减少管壁的磨损。气流管上部（标高长度）为单层圆管，厚12毫米，材质均为Q235。
3.1.5一级旋涡收尘器
筒体部尺寸为φ3550×3000mm，锥体部为φ3550×7000mm，筒体部内衬MT-4。该设备为双管式。
3.1.6二级旋涡收尘器
筒体部尺寸为φ3030×3000mm，锥体部为φ3030×7100mm，壳体为Q235-B,筒体部内衬MT-4。该设备为四管式。
3.1.7沉尘室
沉尘室规格为6.59×3.5×5mm，内衬材质为ZGMn13。
3.2气流干燥主要设备性能、规格。
气流干燥主要设备性能、规格见下表5-2。
表5-2　　气流干燥系统主要设备性能、规格
序号
设备名称
规　　格　　型　　号
数量
1
桥式起
重机
Q＝10T H＝18m L＝22.5m　抓斗容重3m3
4
2
圆盘给
料机
φ2000mm　附电机：Y200L2-6 22KW
附电机：Y200L2-6　22KW
减速机：NGW102型　速比90
2
3
2#皮带
运输机
B800　L＝16.25m　
附电机减速机：K97DM160M4 11kW
1
4
3#皮带
运输机
B800　L＝16.25m　附电机减速机：K97DM160M4 11KW
1
5
4#皮带
运输机
B800　L＝119.55m　附电机：Y225S-4　37KW　
　　减速机：ZQ85　　速比40.17
1
6
5#皮带
运输机
B800　L＝100.7m　
附电机：Y180L-4　22KW
减速机：ZQ75　　　
1
7
6＃皮带
运输机
B800　L＝16.75m　
附电机减速机： K97DM160M4 11kW
1
8
干燥窑
φ2516×11000mm　
附电机：YPT315-6　75KW
减速机：YNL545-18-IIT　速比18

1
9
摇摆机
减速机：XWD4-8130-11
1
10
鼠笼打散机
φ2000×630mm　1.4m3　附电机：YVP355L-8　200KW　　
1
11
气流干燥管
φ2146×53560mm
1
12
粉煤风根秤
FIR-R-GP-LS-K-DC-BYRG-35-III　　0.5t/h-5t/h　
2
13
小喷咀一次风机
9-19-8D流量3297m3/h　全压3620Pa 附电机：Y132S-4 5.5KW
1
14
大喷咀一次风机
9-19-10D 流量6572m3/h　全压4632Pa　附电机：Y160L-4 15KW
1
15
二次风机
9-19-17.3D 流量29687m3/h　全压6456P　附电机：YVF2-315M-6　90KW
2
16
脉冲布袋收尘器
设备型号：HQMC64-4 过滤面积：240㎡
滤袋规格：Φ130×2450㎜
处理风量：5000m3/h收尘器阻力：1500Pa
收尘器出口含尘浓度：＜50mg/ m3
收尘器承受负压：5000 Pa
除尘效率：99.5% 过滤风速：0.35m/min
清灰压缩空气压力：（5-7）×105 Pa
耗气量：1.2Nm3/min
脉冲阀规格：″

1
17
两路阀
Dg150mm　　附电机：BWY11-95-0.75　　0.75KW
1
18
溢流螺旋输送机
φ300mm　　
附电机减速机：XWD4-6-59　4KW
4
19
刚性叶轮给料机
400×400mm　　
附电机：XWD4-6-59　4KW
3
20
手动闸阀
400×400mm
4
21
燃烧室
炉体外部尺寸：
长×宽×高（燃烧室/混风室）
11800×7780×9805/6555mm
砖体外部尺寸：
长×宽×高（燃烧室/混风室）
9760×6198×8920/5670mm
有效容积为172m3
1
22
沉尘室
6590×3500×5000mm
1
23
一旋
φ3550mm、二台并联
2
24
二旋
φ3030mm、四台并联
4
25
风根秤
FIR－R－GP－LS－K-DD－BYRG－35-III
驱动电机 5.73kw、3相、380V、50Hz
减速机 型号：CW－6205DD-273
速比：273；
2
3.3控制系统
3.3.1电控部分：干燥电控图在CD-SYSTEM组图中。
3.1.1计算机开车操作：首先确认电气操作盘上的转换开关打到“自动”和“联锁”位置后，在计算机上进入CD-SYSTEM精矿干燥电控图界面，此时界面上的2ZHK和1ZHK变为红色，即可在计算机上进行设备的开、停车操作。
操作方法：将光标移至所需操作设备的绿色标志上，单击鼠标左键，再将光标移至屏幕下的MAN手动位置处，按SELECT选择键，当MAN变为白色后，将光标移至START或STOP开、停按钮上，单击鼠标左键，待START或STOP字符显示由黄字黑底变为白字蓝底时说明操作有效，然后将光标移至QUIT处单击退出此项操作，再依次进行其它各设备的开车操作。
3.3.1.2开、停车顺序：
1）开车顺序：干燥排烟机→旋涡下料设施（溢流螺旋及刚性给料器）→鼠笼打散机→干燥窑→皮带运输机→圆盘给料机。
粉煤燃烧系统开车顺序：二次风机→一次风机→粉煤风根秤。
2）停车顺序：圆盘给料机→皮带运输机→停供煤系统→停供风系