硫酸銅工序升級改造

陳俊鋒

（江西銅業(yè)集團(tuán)公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

隨著資源和環(huán)境的約束不斷增強(qiáng)，能源和勞動(dòng)力等要素成本不斷上升，高投入、高耗能、低技術(shù)含量的傳統(tǒng)發(fā)展模式逐步退出了工業(yè)發(fā)展的舞臺。科技日新月異的發(fā)展，助推智能化工廠發(fā)展的步伐，通過信息化，智能化改造現(xiàn)有的工作模式，變粗放生產(chǎn)為集約式精益生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的互聯(lián)互通，由傳統(tǒng)生產(chǎn)線向數(shù)字化、智能化生產(chǎn)線升級是未來工廠發(fā)展的必然趨勢。

2 項(xiàng)目背景

硫酸銅工段建設(shè)于2002年，目前硫酸銅產(chǎn)量約100t/d。原料主要為銅凈液工序產(chǎn)出的粗硫酸銅和黑銅泥?，F(xiàn)有的運(yùn)行模式是原料首先在漿化槽漿化，漿液進(jìn)入浸出槽酸浸，再進(jìn)入壓濾機(jī)壓濾，濾液進(jìn)入濃縮結(jié)晶槽，經(jīng)真空過濾后得到的結(jié)晶硫酸銅由人工鏟裝到手推車中，然后卸料至地坑內(nèi)的加料斗中，再通過行車吊運(yùn)至二樓的流化床下料斗中。整個(gè)硫酸銅的轉(zhuǎn)運(yùn)過程大部分基于人工完成，勞動(dòng)強(qiáng)度大且存在操作上的安全隱患；轉(zhuǎn)運(yùn)過程中難免會有物料灑落，影響作業(yè)環(huán)境。而且勞動(dòng)強(qiáng)度大、作業(yè)環(huán)境差的崗位經(jīng)常因季節(jié)和溫度的變化而出現(xiàn)缺員現(xiàn)象，不僅影響生產(chǎn)組織，而且人員的變動(dòng)也增加了崗位的不安全因素。為了提高生產(chǎn)工藝的自動(dòng)化水平，改善員工的作業(yè)環(huán)境，減少生產(chǎn)過程的危險(xiǎn)有害因素，有必要對現(xiàn)有硫酸銅轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造［1］。

3 硫酸銅過濾流程工藝優(yōu)化

3.1 優(yōu)化硫酸銅過濾工藝，提高脫水效率

真空帶式過濾機(jī)是一種新型過濾設(shè)備，因脫水迅速、低耗節(jié)能、洗滌高效的優(yōu)點(diǎn)而被廣泛運(yùn)用于冶金、礦山、化工、造紙和制藥等行業(yè)中［2］。

圖1 硫酸銅轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)改造設(shè)備連接圖

硫酸銅溶液在濃縮結(jié)晶槽內(nèi)完成蒸發(fā)、冷卻結(jié)晶之后，邊攪拌邊用氣動(dòng)雙隔膜泵抽取至真空帶式過濾機(jī)進(jìn)料口；硫酸銅晶體在帶式過濾機(jī)上過濾、洗滌、吸干［1］，然后通過埋刮板給料運(yùn)輸機(jī)輸送至流化床受料斗，進(jìn)入干燥包裝工序。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明過濾后的硫酸銅含水率在5%～10%，與原過濾器含水5%～9%基本一致，可滿足后段工序流化床干燥設(shè)備的工藝要求。

3.2 帶式過濾機(jī)自動(dòng)化遠(yuǎn)程控制的實(shí)現(xiàn)

帶式過濾機(jī)主要由橡膠帶、真空盒、進(jìn)料裝置、濾餅洗滌裝置、濾布糾偏裝置、濾布張緊裝置、橡膠帶驅(qū)動(dòng)輥輪與張緊裝置、濾布及橡膠帶清洗、卸料裝置及電控柜等組成［2］。通過PLC控制系統(tǒng)對進(jìn)料、壓濾、濾布沖洗、卸料等操作值的設(shè)定，經(jīng)通信電纜將現(xiàn)場的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送至儀表室，可實(shí)現(xiàn)DCS遠(yuǎn)程控制。

4 硫酸銅包裝工序的升級改造

包裝系統(tǒng)是新材料車間硫酸銅生產(chǎn)工序的配套設(shè)施。目前硫酸銅產(chǎn)出量約100t/d, 車間現(xiàn)有兩套硫酸銅包裝系統(tǒng)，均采用人工撐袋、自動(dòng)封裝、再由皮帶機(jī)輸送至碼垛工位，人工進(jìn)行碼垛，碼垛后經(jīng)人工裝車送至現(xiàn)有硫酸銅庫房再由人工卸車進(jìn)行堆存。硫酸銅轉(zhuǎn)運(yùn)或銷售，需再進(jìn)行人工裝卸車。操作模式原始，生產(chǎn)效率低，作業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度大、成本高，為了提高勞動(dòng)效率、降低勞動(dòng)成本，需對現(xiàn)有硫酸銅包裝系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化改造。

人工操作對硫酸銅產(chǎn)品存在難以避免的潛在污染，惡劣的工作環(huán)境對員工的職業(yè)衛(wèi)生健康也會產(chǎn)生一定的影響。所以，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化包裝是托盤碼垛［3］包裝發(fā)展的必然趨勢。車間現(xiàn)有兩套硫酸銅包裝系統(tǒng)，包裝規(guī)格均為每袋25kg。硫酸銅生產(chǎn)［4］工序產(chǎn)出的硫酸銅通過螺旋輸送機(jī)輸送至中間倉，硫酸銅在中間倉緩存，再由螺旋輸送機(jī)輸送至計(jì)量倉，計(jì)量好的硫酸銅灌裝到包裝袋中，再由皮帶輸送至自動(dòng)封包機(jī)進(jìn)行封包，封包好的硫酸銅再由皮帶輸送至碼垛工位，碼垛后由人工進(jìn)行裝卸車。

改造內(nèi)容主要是將兩條包裝線都改為全自動(dòng)包裝系統(tǒng)，并在每條線上增加自動(dòng)噸袋包裝線。全自動(dòng)包裝系統(tǒng)包括自動(dòng)稱重、上袋、灌裝、成品袋封袋輸送、計(jì)數(shù)、稱重、整形、噴碼、碼垛、纏繞、自動(dòng)送托盤工序，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、一體化控制。碼垛工序應(yīng)用了伺服技術(shù)和PLC可編程邏輯控制技術(shù)相結(jié)合的專用碼垛機(jī)器人，它具有高功效，低能耗，調(diào)控便捷的優(yōu)越性能。將碼垛完成后的實(shí)托盤運(yùn)送至捆扎工序［5］，然后將纏繞好的硫酸銅通過叉車輸送至庫房。碼垛形式為每層6包對置碼放，每跺9層。

圖2 全自動(dòng)包裝平面布置圖

5 環(huán)保設(shè)施的升級改造

現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)不斷提升，為我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了重要的貢獻(xiàn)，同時(shí)環(huán)保問題隨之顯現(xiàn)，成為了重大的環(huán)境污染源之一，所以，必須踐行制造生產(chǎn)、環(huán)保優(yōu)先的和諧發(fā)展理念［6］。

（1）優(yōu)化工藝，確保尾氣達(dá)標(biāo)排放?，F(xiàn)有的堿液噴淋淋洗工藝是采用噴淋洗滌+填料使酸霧氣體與堿液吸收劑接觸，凈化塔吸收液均采用6%的NaOH溶液噴淋洗滌中和，酸霧去除效率為85%，尾氣由15m高排氣筒排入大氣。經(jīng)檢測：吸收塔進(jìn)口酸霧含量為：230～550mg/Nm3，出口酸霧含量超過100mg/Nm3，外排廢氣不能滿足《銅、鎳、鈷工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB25467-2010）硫酸霧≤45mg/Nm3的要求。

為了尾氣能夠穩(wěn)定的達(dá)標(biāo)排放，車間經(jīng)過考察比較選用的電除霧工藝具有酸霧脫除效果穩(wěn)定可靠、系統(tǒng)操控性好的優(yōu)點(diǎn)，電除霧工藝整個(gè)酸霧氣流為低阻力的敞口運(yùn)行模式，擁有捕集氣體中霧滴和微小塵粒的強(qiáng)大功能，尤其是對微細(xì)、黏性、高比電阻粉塵，氣溶膠，細(xì)小的金屬顆粒，酸霧及水霧等有理想的捕集效果，除霧效率最高可達(dá)99.7%以上，濕式電除霧器出口酸霧指標(biāo)可以達(dá)到≤3～10mg/Nm3（金川防城港項(xiàng)目出口酸霧5mg/Nm3以下）；排放尾氣酸霧遠(yuǎn)低于排放標(biāo)準(zhǔn)。

圖3 硫酸酸霧煙氣管道平面布置圖

（2）優(yōu)化管道配置，提高酸霧吸收效果。新材料車間硫酸銅工段現(xiàn)有12臺浸出槽，21臺結(jié)晶槽。隨著生產(chǎn)的能力的增加，現(xiàn)有的3套酸霧吸收塔塔體老化腐蝕嚴(yán)重，強(qiáng)度下降，結(jié)構(gòu)不合理及吸收效果差，不能滿足酸霧抽吸的要求，經(jīng)核算需增加2套酸霧吸收系統(tǒng)，并依據(jù)風(fēng)機(jī)的能力和場面實(shí)際重新布置管路系統(tǒng)，合理配置風(fēng)量，提高吸收效果。

6 效益評價(jià)

（1）提高了自動(dòng)化水平，達(dá)到了減員增效的目的。使用真空帶式過濾機(jī)相對改造前提高了自動(dòng)化水平，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了車間環(huán)境，可減少鏟裝、倒運(yùn)硫酸銅人員16人，行車工4人，節(jié)約勞務(wù)用工成本70萬元/年。

（2）降低了運(yùn)行成本。改造后，行車僅做檢修用，行車電耗減少了；使用洗水去洗滌帶式過濾機(jī)濾布既可節(jié)約用水，也可防止系統(tǒng)內(nèi)水量膨脹；堿液噴淋淋洗工藝按氣量130000Nm3/h、酸霧初始濃度400mg/m3、排放濃度濃度40mg/m3，年消耗NaOH （100%）300t，約為 96 萬元。電除霧工藝按同等含酸霧廢氣條件，電除霧捕收酸霧產(chǎn)生的廢酸按全部采用石灰中和方式處理，年需消耗石灰433t，費(fèi)用約為15萬元。綜合比較，電除霧工藝每年運(yùn)行費(fèi)用要較堿液噴淋淋洗工藝節(jié)約80萬元。

（3）美化了作業(yè)環(huán)境，保障了員工的職業(yè)衛(wèi)生健康。改進(jìn)轉(zhuǎn)運(yùn)方式以后，消除了物料轉(zhuǎn)運(yùn)過程中灑落的現(xiàn)象；同時(shí)，自動(dòng)化水平提高后，減少了人員和物料的接觸，保障了操作人員職業(yè)衛(wèi)生健康。

7 結(jié)語

在科技發(fā)展迅速的今天，自動(dòng)化、智能化將是工廠發(fā)展的必然趨勢。隨著硫酸銅自動(dòng)化運(yùn)行的改造，有利于提高生產(chǎn)效率，帶來生產(chǎn)成本節(jié)約，利潤增加，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)的流程化和系統(tǒng)化，生產(chǎn)工藝的優(yōu)化設(shè)計(jì)不僅僅是為了滿足功能上需求，還要與環(huán)境相適應(yīng)，從而達(dá)到人與自然和諧發(fā)展。