鉛泵在鉛冶煉中的實踐應(yīng)用

杜磊

（長沙有色冶金設(shè)計研究院有限公司，長沙410011）

0 引言

粗鉛冶煉一般以火法冶煉為主，粗鉛需要經(jīng)過精煉才可以廣泛的使用。粗鉛熔煉的主要目的是除去鉛中的銅與錫，然后鑄成陽極板進行電解精煉?；蛸愄貭t或底吹爐熔煉出來的粗鉛進入熔鉛鍋，通過鉛泵使鉛液在熔鉛鍋之間循環(huán)，從而達到粗鉛的熔析脫銅、加硫脫銅、氧化除錫，隨后澆注鍋的粗鉛通過鉛泵打到陽極立模機，制作成用于電解的鉛陽極板送至電解槽；電解后的陰極板送至精煉鍋，進行除渣作業(yè)后并通過鉛泵送至鑄錠機，生產(chǎn)出合格的鉛錠。在鉛熔鑄和鉛電解生產(chǎn)工序中，鉛泵是不可或缺的設(shè)備，而設(shè)計的鉛泵要根據(jù)不同的工序，其電機功率、葉輪大小、葉片轉(zhuǎn)速上都有所不同，從而提供合適的流量到陽極立模機和鉛錠鑄錠機。

鉛泵的主要工作原理是通過動力帶動傳動軸轉(zhuǎn)動，從而帶動固定在軸上的葉輪，把鉛液吸入泵殼，然后經(jīng)過鉛管把鉛液送出去。

1 傳動方案設(shè)計

鉛泵的傳動方式一般有兩種：一種是直聯(lián)傳動，即電機與鉛泵之間通過傳動軸、聯(lián)軸器等直接相連；另一種是帶傳動，即通過皮帶、皮帶輪將電機與鉛泵相連。放置在熔鉛鍋或電鉛鍋的鉛泵需要配有鉛鍋罩，主要是鉛泵需要長時間放置在鉛液里，帶上鉛鍋罩可以防止鉛蒸汽和造渣過程中產(chǎn)生的大量煙塵對傳動裝置的破壞，防止鉛泵的電機過熱；同時鍋罩上帶有風(fēng)管，可以和通風(fēng)系統(tǒng)對接，有效地改善車間的衛(wèi)生條件；電機直連傳動的缺點是減振效果比較差，因此大部分鉛廠還是沿用了皮帶傳動。鉛泵在造渣的作業(yè)過程后必須吊出熔鉛鍋放在放置架上，需要給鉛泵配置吊裝裝置，并在鉛鍋罩的表面上加限位裝置，避免在工作的過程中晃動。

2 影響鉛泵能力的主要部件

如圖1所示，鉛泵采用單級離心泵結(jié)構(gòu)，主要由葉輪、泵殼、傳動軸、軸封、密封圈及蓮蓬頭等組成。

鉛泵的工作溫度為550～600℃，比轉(zhuǎn)數(shù)為50～300，葉輪為半開式，葉片數(shù)在3～8片之間，一般采用6片。從理論上講，葉片數(shù)越少，摩擦阻力越少，制造費用也越低，但葉片所受的壓力和輪轂所受的彎曲力卻相對增大，目前國內(nèi)使用的鉛液泵，葉輪外徑在100～350 mm之間，轉(zhuǎn)速范圍為600～1500 r/min，超過1500 r/min，則容易發(fā)生氣蝕現(xiàn)象，而且可能出現(xiàn)振動。為了避免鉛泵出現(xiàn)氣蝕現(xiàn)象，葉輪進口處的絕對速度不能取得太大，一般取3～4 m/s。

鉛泵的葉片厚度越薄，效率越高，但由于鉛液對葉片有磨損，鉛液中還含有少量的鋅，對鐵有腐蝕作用，所以葉片進6口處的厚度不得小于4 mm，出口處的厚度不大于8 mm，葉輪多用低碳鋼制造。

泵殼采用最常見的蝸殼式。

圖1 單級離心泵結(jié)構(gòu)

3 現(xiàn)場使用的經(jīng)驗及改進

原設(shè)計鉛泵在現(xiàn)場使用過程中發(fā)現(xiàn)存在以下幾個問題：1）鉛泵相較于其他設(shè)備更容易損壞，需要定期進行檢修、更換，連成一體后檢修和更換都不方便；2）鉛泵比較長，將鍋罩吊開后得制作專用的密封罩放置架；3）鉛泵的泵殼材料為鑄鐵，比較容易損壞，現(xiàn)場有2臺鉛泵出現(xiàn)了泵殼破裂的情況；4）電機和傳動軸采用直連方式，運行時振動和噪聲比較大；5）泵軸出現(xiàn)斷裂情況。

鉛鍋使用的鉛泵故障主要是以下幾個方面：1）工藝操作上的原因，如當鉛泵出現(xiàn)葉輪被渣堵塞時，沒有及時進行清理仍在運轉(zhuǎn)，造成泵軸的偏擺及斷裂；在鍋內(nèi)鉛渣沒有處理干凈的情況下，將鉛泵放入鍋內(nèi)等。2）泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計上也存在一些問題：泵軸懸臂較長，支撐桿剛度不足，長期浸在高溫鉛液中；同時泵軸露在外面與鉛液接觸，極易裹上鉛渣，造成軸產(chǎn)生較大的變形并引起鉛泵工作時劇烈振動，從而破壞泵軸。

以上問題在現(xiàn)場都進行了處理：1）將鉛泵和鍋罩改成可拆分的形式，并增加鉛泵的底座和吊架，解決了鍋罩的放置、鉛泵的吊裝及檢修的問題；2）鉛泵的泵殼材料由鑄鐵改成鑄鋼，解決了泵殼容易開裂的問題；3）泵軸的材料由45鋼改為40Cr，耐熱性得到了很大的改善。4）對泵軸加一層保護罩，減少泵軸和鉛液的直接接觸。

經(jīng)過以上措施的改進，鉛泵運行平穩(wěn)可靠，故障率明顯降低，很好地解決了現(xiàn)場的問題。