濕法煉鋅中碳酸鍶進料設(shè)備的選型優(yōu)化

鄧 焱（1.株洲冶煉集團股份有限公司，湖南株洲412004；2.鉛鋅聯(lián)合冶金湖南省重點實驗室，湖南株洲412004）

濕法煉鋅中碳酸鍶進料設(shè)備的選型優(yōu)化

鄧 焱1，2
（1.株洲冶煉集團股份有限公司，湖南株洲412004；2.鉛鋅聯(lián)合冶金湖南省重點實驗室，湖南株洲412004）

介紹了株冶集團鋅電解廠濕法煉鋅中碳酸鍶的進料方式存在的一系列問題及各種原因，針對問題原因進行了一系列設(shè)備選型、改型優(yōu)化等工作，比較了螺旋給料機和圓盤給料機使用后的情況，給出了圓盤料機的送料效率和送料量的計算方法，并分析了影響送料精度的因素及解決措施。關(guān)鍵詞：濕法煉鋅；碳酸鍶；螺旋給料機；圓盤給料機

株洲冶煉集團股份有限公司投產(chǎn)以來，濕法煉鋅中碳酸鍶的加入方式一直是通過人工直接將一袋一袋的碳酸鍶倒入碳酸鍶攪拌罐中，罐中注水，再經(jīng)過攪拌機攪拌，將碳酸鍶水溶液輸送至集液槽流入電解液循環(huán)系統(tǒng)。一般一個班須向系統(tǒng)中平均投入15～16袋碳酸鍶。這種碳酸鍶投入方式有以下缺點：（1）碳酸鍶加入量難以控制，造成生產(chǎn)成本升高。一般碳酸鍶的加入量是通過崗位人員取析出鋅的樣品送至化驗室化驗，根據(jù)析出鋅的含鉛量調(diào)整加入碳酸鍶用量，碳酸鍶加入量過多，一方面造成浪費，另一方面造成系統(tǒng)陽極泥增多，掏槽周期縮短，嚴(yán)重的影響析出鋅的產(chǎn)量［1］。碳酸鍶加入量過少，析出鋅含鉛量超標(biāo)，嚴(yán)重影響析出鋅的質(zhì)量，因此過量和過少都會影響析出鋅的生產(chǎn)和質(zhì)量；（2）碳酸鍶加入的濃度是先濃后稀，時濃時稀，造成碳酸鍶加入不均；（3）崗位人員的勞動強度大；（4）碳酸鍶的浪費量大，造成生產(chǎn)成本上升。由于崗位操作人員的責(zé)任心、體力等諸多因素，使碳酸鍶粉末散落滿地，造成浪費并影響現(xiàn)場衛(wèi)生；（5）碳酸鍶不溶于水，將大量碳酸鍶粉末倒入碳酸鍶攪拌罐進行攪拌，對攪拌機造成超負荷運行造成電機燒毀，維修成本高。

針對以上情況，鋅電解廠設(shè)備室根據(jù)碳酸鍶在實際生產(chǎn)過程中的用量，對設(shè)備進行設(shè)計、選型、制作、論證。選擇了一套型號為ZBΦ1000的圓盤給料機和一套LS400型螺旋進料機分別安裝于電解Ⅰ系統(tǒng)和八系列，并比較螺旋給料機和圓盤給料機的實際生產(chǎn)運行情況。

1 螺旋給料機進料

1.1 螺旋給料機工作原理

螺旋給料機俗稱絞龍［2］，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。具體工作原理是：利用轉(zhuǎn)軸上的螺旋葉片，沿料槽輸送粉粒狀物料［3，4］。物料從進料口加入，當(dāng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時，物料受到螺旋葉片法向推力的作用，該推力的徑向分力和葉片對物料的摩擦力，有可能帶著物料繞軸轉(zhuǎn)動，但由于物料本身和斜槽對物料的摩擦力的緣故，才不與螺旋葉片一起旋，而在葉片法向推力的軸向分力的作用下，沿著料槽軸向移動。

圖1 直線螺旋給料機

1.2 螺旋給料機在生產(chǎn)中的實際情況

在實際生產(chǎn)運行中，發(fā)現(xiàn)螺旋給料機進料碳酸鍶存在以下問題：

1.故障率較高。主要原因：一是碳酸鍶在裝載口位置容易堵塞，由于每班加入碳酸鍶量較大，為容納更多物料，料倉設(shè)計成圓錐型，這樣碳酸鍶在下游積壓，無法順利進入料槽。二是碳酸鍶受潮，經(jīng)過擠壓，極易粘結(jié)在螺旋葉片上，并隨葉片一起旋轉(zhuǎn)或形成物料積塞而使螺旋機無法正常工作。三是加入碳酸鍶時若混入硬塊，如塑料塊，一旦進入料槽，極易發(fā)生卡死現(xiàn)象，嚴(yán)重或燒壞電機。

2.維修不方便，工作量較大。由于經(jīng)常堵塞，輸出傳動機構(gòu)承擔(dān)載荷不均，減速機、電機及聯(lián)軸器等易損壞。一旦發(fā)生堵塞，必須要將料槽整體拆除清理，嚴(yán)重影響工作效率，甚至影響生產(chǎn)。

3.進料不均勻，定量不穩(wěn)定，影響除鉛效果。由于裝載口進料不穩(wěn)定，或者因為螺旋葉片部分粘結(jié)，進料時多時少，另外螺旋給料機給料能力固定，可調(diào)性較差，引起碳酸鍶消耗量過少過多，并且影響除鉛效果或增加成本。

4.操作維護要求比較高。一是對傳動系統(tǒng)潤滑要求比較嚴(yán)格，要求操作人員工作態(tài)度、責(zé)任心比較強。二是對物料的物規(guī)要求比較嚴(yán)格，物料要保持干燥，并且不能混入丁點較大顆粒雜質(zhì)，要求比較細致。

針對以上問題，電解分廠對螺旋給料機進行了改進，具體措施如下：

1.針對裝載口易積壓物料的問題，在料倉上安裝振動器，有所改善，但噪聲很大，影響值班人員休息。

2.針對物料結(jié)塊和混入硬塊問題的問題，將料槽管體上面部分切掉，一旦螺旋葉片出現(xiàn)粘結(jié)或有硬塊，物料會從此處跑出。

3.針對給料能力調(diào)節(jié)問題，設(shè)計增加了變頻器，可以在一定范圍內(nèi)進行給料能力調(diào)節(jié)，但范圍有一定局限性，轉(zhuǎn)速太低，電機轉(zhuǎn)矩不夠。

4.對操作人員加強管理和操作培訓(xùn)。

綜上所述，該設(shè)備在該工藝過程中使用情況并不樂觀，經(jīng)過一些改進優(yōu)化措施基本能滿足生產(chǎn)要求。

圖2 圓盤給料機

2 圓盤給料機進料

2.1 圓盤式給料機工作原理

圓盤式給料機是一種使用廣泛的連續(xù)式容積加料設(shè)備，可喂送粉狀、小塊狀的物料（如煤料、粘土等），能均勻連續(xù)地將物料喂送到下一設(shè)備中，喂料量可以調(diào)節(jié)［5］。

如圖2所示，圓盤式給料機主要由電動機、聯(lián)軸器、減速裝置、圓盤、槽鋼柱、立柱、活動套盤、調(diào)節(jié)刮板和外盤套等幾部分組成，喂送的物料由料倉下面的螺旋閘門出來經(jīng)過本機活動套筒流到圓盤上。由于圓盤的轉(zhuǎn)動及刮板的作用而被刮下，經(jīng)過盤套上的出料口，溜入下一設(shè)備中去［6，7］。

如圖2所示，d（θ）弧度時輸送的物料量為：

式中：Q為圓盤給料機最大給料能力／t·h－1；h為活動盤套下緣至盤面的高度／m；θ為圓盤轉(zhuǎn)動弧度；α為物料的傾斜角（≤自然休止角）／（°）；R為活動套筒的外半徑（當(dāng)刮板開到最大時）／m；r為物料的最大外徑；n為圓盤的轉(zhuǎn)速／r·min－1。

由上式可知，該圓盤運輸機調(diào)節(jié)運輸能力主要可以通過一下幾種方式：（1）調(diào)節(jié)刮料板的位置：轉(zhuǎn)動手輪可調(diào)整刮料位置，并通過刮板軸的指針指出刮料板位置；（2）調(diào)節(jié)下料套筒的高度：通過頂絲調(diào)整下料套筒的高度；（3）調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速：安裝變頻器，可改變電機轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)。

2.2 圓盤給料機在生產(chǎn)中的實際情況

圓盤給料機能承受倉壓，運作平穩(wěn)可靠，給料量容易調(diào)節(jié)，設(shè)備安裝運行后，崗位操作人員只需將碳酸鍶吊裝倒入料倉中，然后通過圓盤給料機運行，將碳酸鍶均勻地加入至鋅電解系統(tǒng)中，圓盤給料機的轉(zhuǎn)速通過變頻器或刮板位置加以控制，使碳酸鍶均勻地進入系統(tǒng)。

3 效果比較

整個項目改造完成之后，設(shè)備運行穩(wěn)定，析出鋅鉛含量控制較好且碳酸鍶消耗量明顯下降，既降低了生產(chǎn)成本，又減輕了工人的勞動強度，也改善了崗位作業(yè)環(huán)境。整個項目改進后達到了預(yù)期的目標(biāo)和效果。

3.1 除鉛效果對比

除鉛效果明顯上升，現(xiàn)將改造之前的2011年5月～2012年7月與全面改造之后2015年7月～2016年6月電解廠系統(tǒng)鉛合格率對比及碳酸鍶消耗量對比列出，分別見表1和表2。

表1 鉛合格率對比

表2 碳酸鍶消耗量對比

從表1和表2中可以看出，使用圓盤給料機投加碳酸鍶不但提高了析出鋅鉛合格率；碳酸鍶的單耗水平也下降，較大幅度地節(jié)約了碳酸鍶成本。2011年5月～2012年7月電解碳酸鍶平均單耗為4.216 kg／t，2015年7月～2016年6月電解碳酸鍶平均單耗為2.711 kg／t，平均每噸下降1.505 kg。

3.2 成本對比

3.2.1 投資成本

此項目包括Ⅰ系統(tǒng)、Ⅱ系統(tǒng)、七系列、八系列共投入四套成套設(shè)備費用合計約17.32萬元，投入設(shè)備按3 a折舊，則每年費用為57 733元。

每年設(shè)備運行的動力費用：2.2 kW×4套×24 h ×350 d×0.55元／kWh＝40 656（元）。

3.2.2 節(jié)約成本

原料成本：2015年7月～2016年6月產(chǎn)量為385 909 t，2015年、2016年碳酸鍶均價在4元／kg，在保證現(xiàn)有析出鋅含鉛控制要求的前提下，節(jié)約碳酸鍶直接成本為：385 909 t×（4.216－2.711）（碳酸鍶單耗下降）×4元／kg＝2 323 172（元）。

人工成本：減員4人按年薪每人6萬元，4×6＝24（萬元），合計年創(chuàng)效：2 323 172＋240 000－173 200／3－40 656＝246.5（萬元）。

4 結(jié)束語

經(jīng)過改造后，碳酸鍶的加入量可以根據(jù)生產(chǎn)系統(tǒng)用量均勻加入到電解系統(tǒng)，BΦ1 000的圓盤給料機2012年7月在鋅電解一系統(tǒng)于電解Ⅰ系統(tǒng)使用后，既降低了生產(chǎn)成本，又減輕了工人的勞動強度，也改善了崗位作業(yè)環(huán)境，達到了項目改造的目標(biāo)和預(yù)期效果，八系列選用LS400型螺旋進料機后，雖然經(jīng)過改進有了一定的效果，但是相比圓盤給料機，還是存在一定的缺陷，在2015年5月整改成圓盤給料機。

2013年5月電解廠開始在五系列、六系列、七系列和八系列逐步全面推廣圓盤給料機，到2015年5月已全部完成并投入使用。

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Optim ization of the Selection of Strontium Carbonate Feed Equipment in the W et Process of Zinc

DEN Yan1，2
（1.Zhuzhou Smelter Group Co.，Ltd.，Zhuzhou 412004，China；2.Hunan Province Key Laboratory of Lead and Zinc Metallurgy，Zhuzhou 412004，China）

This paper introduces a series of problems of the feeding way of strontium carbonate and a variety of reasons in zinc electrolysis plant.Aiming at a series of problems of equipment type selection，the retrofit optimization work，compares the screw feeder and the disc feeder after use，gives the calculationmethod of the feed efficiency and dosage of disc feeder，analyzes the influencing factors and puts forward the countermeasures.

zinc wet smelting；strontium carbonate；screw feeder；disc feeder

TF111.31

A

1003－5540（2017）03－0031－03

2017－05－05

鄧焱（1988－），男，助理工程師，主要從事冶金設(shè)備的維護管理工作。