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热分解特性
- 七水硫酸锌在加热时逐步脱除结晶水:
- 40~60℃:失去 1 个结晶水;
- 100~150℃:失去 4 个结晶水;
- 280℃以上:完全脱水生成无水硫酸锌(ZnSO?),超过 680℃分解为 ZnO 与 SO?。
- 干燥目标通常为生成一水硫酸锌(ZnSO??H?O)或无水硫酸锌,需控制出口温度≤120℃(避免过度分解),进风温度建议 180~220℃(提供足够热能)。
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吸湿性与腐蚀性
- 水溶液呈弱酸性(pH≈4.5),干燥过程中可能释放微量 SO?/SO?,设备需采用316L 不锈钢或衬耐酸陶瓷材质,密封件选用氟橡胶(FKM)。
- 干燥后产品吸湿性强,需配套密封冷却与包装系统。
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粉尘特性
- 干燥过程中产生的硫酸锌粉尘粒径约 5~50 μm,虽无爆炸风险,但需防止粉尘外溢(GBZ 2.1-2019 规定锌及其化合物 PC-TWA≤3 mg/m3)。
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多级脱水温控系统
- 分段加热设计:进风先经蒸汽换热器预热至 100℃,再通过电加热器升至 180~220℃,确保热能均匀;
- 出口温度闭环控制:通过 PID 调节进料量,维持出口温度 80~100℃(对应一水硫酸锌含水率≤2%)。
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防粘壁与分散技术
- 底部锥角优化:采用 60° 倒锥体结构,底部风速提升至 25~30 m/s,配合碳化钨刮料刀(转速 400~600 r/min),实时清除黏附物料;
- 脉冲反吹系统:每 15 分钟对干燥室顶部进行压缩空气吹扫(压力 0.6 MPa),防止结晶水凝结导致的粘壁。
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分级与粒度控制
- 可调涡轮分级器:通过调节转子转速(800~1200 r/min)和分级环直径,控制成品 D90≤50 μm,满足饲料级 / 工业级不同粒度要求(如饲料级要求过 80 目筛)。
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酸性废气净化
- 三级处理流程:
① 旋风分离器(捕集≥10 μm 颗粒);
② 耐酸布袋除尘器(滤材选用 PPS+PTFE,耐温≤160℃,捕集效率≥99.9%);
③ 碱洗塔(20% NaOH 溶液喷淋,去除 SO?/SO?,出口废气 pH≥7)。 - 排放指标:颗粒物≤20 mg/m3,SO?≤50 mg/m3(参考 GB 25467-2010)。
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设备防腐细节
- 干燥室、管道及旋风分离器内壁喷涂二氧化钇稳定氧化锆(Y-ZrO?) 陶瓷涂层(厚度 0.3~0.5 mm),耐温≥300℃,抗硫酸腐蚀;
- 风机叶轮采用哈氏合金 C-276,防止酸性气体冲刷磨损。
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进料预处理
- 湿料(离心脱水后含水率≤30%)通过双螺旋加料器均匀喂料,进料量根据干燥室温度动态调节(建议 500~1000 kg/h,按设备处理能力);
- 若为浆液进料(如硫酸锌溶液),需先经板框压滤至含水率≤45%,避免闪蒸过程中水分蒸发过快导致结块。
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关键运行参数
参数 | 范围 | 控制目标 |
进风温度 | 180~220℃ | 提供结晶水脱除热能 |
出口温度 | 80~100℃ | 确保生成一水硫酸锌 |
系统负压 | -1500~-2000 Pa | 防止粉尘外溢 |
搅拌转速 | 300~500 r/min | 保证物料分散均匀 |
热空气流量 | 8000~12000 m3/h | 匹配进料量与脱水效率 |
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后处理系统
- 干燥产品经氮气密封螺旋输送器进入冷却仓(≤40℃),再通过振动筛(80~100 目)分级,不合格粗粉返回进料端;
- 包装采用内衬 PE 膜的编织袋,真空封口防止吸潮。
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流化床干燥机
- 优势:热传导效率高(比闪蒸高 10%~15%),适合颗粒状物料均匀干燥;
- 局限:初始投资高,且对物料粒径均匀性要求严格,易出现 “死床” 现象。
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滚筒干燥机
- 优势:处理量大(适合≥5 t/h 场景),能耗较低(约 1500 kJ/kg 水);
- 局限:产品粒度不均匀,且干燥时间长(30~60 min),可能导致硫酸锌分解。
能耗对比:旋转闪蒸干燥机能耗约 1800~2200 kJ/kg 水,高于滚筒干燥但低于喷雾干燥(2500~3000 kJ/kg 水),综合效率更适合中等规模生产(1~3 t/h)。
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废水处理
- 设备清洗水含锌离子(浓度约 50~100 mg/L),需经石灰中和法处理:调节 pH 至 8.5~9.5,生成氢氧化锌沉淀,上清液 COD≤50 mg/L 后排放(参考 GB 25467-2010)。
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固废管理
- 除尘器收集的硫酸锌粉尘(纯度≥95%)可返回生产系统;检修产生的废陶瓷涂层碎片属于一般工业固废,可委托建材厂回收利用。
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职业健康防护
- 操作区设置局部排风罩(风速≥0.5 m/s),工人需佩戴防尘口罩(KN95 级)和防酸手套;
- 定期检测车间锌粉尘浓度,确保≤3 mg/m3。
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日常维护
- 每周检查刮料刀磨损情况(允许间隙≤1 mm),更换磨损部件;
- 每月用 5% 柠檬酸溶液清洗布袋除尘器,去除硫酸锌结晶堵塞。
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常见故障处理
- 产品含水率超标:可能因进风温度不足或进料量过大,需提高加热温度 10~20℃或降低进料量 10%;
- 设备振动异常:检查搅拌轴同心度(偏差≤0.1 mm),清理轴承座积料并补充高温润滑脂(耐温≥200℃)