硫磺造粒機產能提升的研究

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 512000）

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

丹霞冶煉廠采用的是CF型回轉鋼帶造粒機，型號為CF1.5-16.6-3，主要構造部件為：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物料，依據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速驅動裝置，可根據生產能力及物性參數調節控制，確保物料狀態的穩定及系統操作的穩定、可靠；③物料溫度采用智能測定，及時調整到最佳以確保了物料狀態穩定，造粒品質量可靠。

2 造粒機存在的問題

（1）布料器堵塞及布料不均。在實際生產中，由于熱濾后的液態硫磺含有0.2%～0.8%的雜質，這些雜質含有較高的粘度，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能下降，由于布料器堵塞造成硫磺在布料器內部凝固，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保隱患。

（2）鋼帶使用過程中易變現出現裂紋。造粒機在運轉過程中，140℃的液態硫滴落在鋼帶上，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，運轉到滾筒時受到擠壓，鋼帶局部受力，產生應力變形，久而久之就會產生裂紋，同時當鋼帶回轉帶過來的硫磺又會對現場環境造成污染。

3 改進措施

（1）布料器的優化改進。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 布料器結構簡圖

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，雜質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提高伴熱介質溫度，并采取監控措施，保證硫磺處于液態；②取消滑塊結構；③優化布料器的布料孔，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）冷卻系統的改進。隨著產能的提升，冷卻系統已不能滿足現有的生產條件，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增加通風冷卻效果，加大離心風機的功率，同時將通風管改大；④在布料器出口處增加兩臺防爆風扇，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℃，轉到精硫池后溫度控制在125℃～128℃。

（4）傳動裝置的升級優化。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，轉速1450r/min，鋼帶最大線速度1.5m/s，設計產能5t/h，為匹配現有的生產量，硫磺產量必須達到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要求。選用幾種電機型號進行對比，如表1所示。

根據表1以及考慮到后續產能的進一步提升，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軸器連接。

表1 各型號參數對應表

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，在生產中未出現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，造粒機產能提升至7t/h～8t/h，解決了硫精礦投入與產出的平衡，保證了整個生產流程的穩定運行。硫磺單位產量設備單耗由約14元降為約6元，每月可節約成本30余萬元，同時硫磺的年產量由原來20902t/a提高到33244t/a，按硫磺單價500元/t計算，每年可為工廠創造的617萬元的經濟效益。

5 結語

硫磺造粒機因設計選型所限與現有的產能不匹配，不能很好的進行生產，通過一系列的改進優化措施，使造粒機的產能遠遠超過其設計產能，保證了生產流程的穩定，節約生產成本，提高了經濟效益，降低了安全環保風險。