銅冶煉廠煙塵罐及其卸料方式的設計改進

李 偉

（中國瑞林工程技術股份有限公司，江西南昌 330038）

1 概述

在火法煉銅的生產(chǎn)過程中，熔煉爐和吹煉爐煙氣處理系統(tǒng)余熱鍋爐、沉塵室、電收塵器等收塵設備收集的煙塵一般需進行后續(xù)處理，以便回收煙塵中的有價元素或者脫除有害元素，故需要將煙塵集中輸送至工藝要求的地點[1]。

銅冶煉廠常用的煙塵輸送方式及裝置包括氣力輸送、螺旋輸送機、埋刮板輸送機、斗式提升機以及煙塵罐叉車輸送等。螺旋輸送機、埋刮板輸送機和斗式提升機受直線布置的限制，僅適用于短距離輸送。氣力輸送布置靈活、可遠距離輸送、煙塵不“落地”、無粉塵飛散、系統(tǒng)構造簡單、自動化程度高、無機械傳動部件、維修保養(yǎng)方便，是目前主流的煙塵輸送方式；但氣流輸送僅適合于粉料輸送，不適宜輸送易結塊和粘性大的煙塵[2]。煙塵罐叉車輸送雖勞動強度大，勞動效率低，但不受煙塵粒度、粘性和吸水性的影響，同時也能作為煙塵氣力輸送的一種事故旁通線路；因此至今仍是國內(nèi)銅冶煉廠廣泛采用的一種煙塵輸送方式。

2 煙塵罐叉車輸送存在的問題

圖1為國內(nèi)銅冶煉廠常用煙塵罐的外形圖，煙塵罐主要由圓柱形罐體、卸料機構和運輸用蓋板組成。卸料機構采用翻板閥，驅(qū)動方式為手動。當需要卸載罐中的煙塵時，人工旋轉(zhuǎn)卸料機構的手輪，通過嚙合齒輪帶動翻板閥向下翻轉(zhuǎn)，煙塵在重力的作用下從罐體內(nèi)卸出。生產(chǎn)中煙塵從頂部進料，待煙塵裝到一定量時，用叉車運輸?shù)侥康牡?，從底部卸料機構排出。

根據(jù)實際生產(chǎn)經(jīng)驗，這種煙塵罐及其運輸卸料過程中存在的問題主要有：1）罐體受外部撞擊容易產(chǎn)生變形，導致蓋板蓋不上，運輸過程中煙塵從頂部飛揚；2）底部卸料機構易松動，叉車運輸過程中煙塵從底部漏料；3）卸料傳動機構因為銹蝕和煙塵的附著容易卡死，人工操作困難，費時費力，勞動強度大；4）卸料時，需先卸載到庫房地坑外地面上，再通過推土車推至地坑內(nèi)，粉塵污染嚴重，污染面涉及區(qū)域大。

圖1 國內(nèi)銅冶煉廠常用煙塵罐外形圖

圖2為國內(nèi)某銅冶煉廠投入使用一段時間后的煙塵罐實物圖。圖3為部分銅冶煉廠在底部增設托盤防止漏料的實物圖，但收效甚微且增加了勞動強度，治標不治本。

圖2 使用一段時間后的煙塵罐

圖3 底部設置托盤的煙塵罐

3 煙塵罐及其卸料方式的設計改進

國內(nèi)某新建銅冶煉廠，設計規(guī)模為年產(chǎn)20×104t陰極銅，主工藝流程為精礦庫配料—精礦制?！獖W斯麥特爐熔煉—電爐沉降—轉(zhuǎn)爐吹煉—陽極精煉。其中，熔煉爐和吹煉爐收塵系統(tǒng)所收集的煙塵部分送至精礦庫返回熔煉系統(tǒng)，部分開路送至附近工廠濕法綜合回收，所采取的輸送方式均為煙塵罐叉車輸送。

為積極響應國家環(huán)保新政策，構建綠色新工廠，針對傳統(tǒng)煙塵罐叉車輸送中存在的問題，在該工程的設計過程中，從以下2個方面進行了優(yōu)化改進。

3.1 煙塵罐本體的改進

針對傳統(tǒng)煙塵罐罐體易變形、底部易漏料等問題，新設計的煙塵罐增加了筒體鋼板的厚度，內(nèi)部加設筋板，同時取消了底部的卸料機構，并進行封底。頂部為圓形錐口，底部為下小上大的錐臺，其外形圖見圖4。通過罐體封底的設計，徹底解決底部卸料結構松動而造成煙塵漏料的問題。

圖4 設計改進后的煙塵罐

3.2 煙塵罐卸料方式的改進

由于設計改進后的煙塵罐取消了底部卸料機構，為此新設計開發(fā)了1套實現(xiàn)煙塵罐機械卸料的翻罐機[3]。圖5為翻罐機的外形軸測圖。

圖5 翻罐機的外形軸測圖

1）翻罐機的主體構造。（1）主立柱。翻罐機包括2根主立柱，通過地腳螺栓與地下基礎相連。（2）旋轉(zhuǎn)主軸。旋轉(zhuǎn)主軸的兩個軸承座分別固定在2根主立柱之上，主軸橫跨在2根主立柱之間。（3）翻轉(zhuǎn)板框。翻轉(zhuǎn)板框與主軸采用固定式連接，翻轉(zhuǎn)板框為方形外框，中部開有通孔，其尺寸與改進后煙塵罐的頂部圓形錐口相吻合。（4）翻轉(zhuǎn)門。翻轉(zhuǎn)板框通孔上方設置了翻轉(zhuǎn)門，通過鉸接的方式與翻轉(zhuǎn)板框頂部的加筋肋條相連。（5）托板。托板為方形外框，尺寸與翻轉(zhuǎn)板框一致，中部開有通孔，其尺寸與改進后煙塵罐的底部錐臺相吻合。（6）鎖緊機構。托板和翻轉(zhuǎn)板框的4個邊角處設置有使兩者靠近、遠離的鎖緊機構，鎖緊機構采用液壓驅(qū)動。（7）液壓推桿。液壓推桿傾斜設置，一端通過地腳螺栓與地下基礎相連，另一端通過鉸接的方式與翻轉(zhuǎn)板框相連。（8）弧形護罩。上述全部部件設置在1個半密封式的弧形護罩內(nèi)，弧形護罩焊接固定在地面，但與上述部件均無硬性連接。

2）翻罐機的運行方式。（1）罐體定位。將翻罐機布置在煙塵庫房地坑外的地面上，當叉車運輸煙塵罐至庫房時，通過叉車將煙塵罐放置在托板上，利用煙塵罐底部錐臺與托板中部通孔尺寸吻合的特征進行煙塵罐的精確定位，此時托板與地面平行。（2）液壓鎖緊。煙塵罐定位好以后，鎖機機構動作，將煙塵罐豎直向上提升，使煙塵罐頂部圓形錐口與翻轉(zhuǎn)板框中部通孔緊密相連，并鎖緊。（3）翻轉(zhuǎn)卸料。隨后液壓推桿開始動作，斜向推動翻轉(zhuǎn)板框，使翻轉(zhuǎn)板框沿著旋轉(zhuǎn)主軸轉(zhuǎn)動，當轉(zhuǎn)動到一定的角度后，煙塵罐罐口朝下，在煙塵斜向下的重力作用下，翻轉(zhuǎn)板框上部的翻轉(zhuǎn)門被沖開，煙塵開始卸料，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)至推桿的行程終點，完成卸料過程，煙塵卸至庫房地坑邊緣設置的光滑斜坡上，通過斜坡滑落在地坑內(nèi)。（4）復位。卸料完成后，旋轉(zhuǎn)板框開始反向旋轉(zhuǎn)，復位至罐口朝上的狀態(tài)，翻轉(zhuǎn)門在復位彈簧的作用下蓋住翻轉(zhuǎn)板框的通孔，隨后鎖緊結構開始松開，使托板回復至原位，叉車將煙塵罐叉出，整個卸料過程完成。

整個翻罐機單獨配置了1套液壓油站提供驅(qū)動力，實現(xiàn)機械化卸料，減輕了勞動強度，提高了工作效率。由于卸料過程中的落差很小，減少了揚塵，并且整個卸料過程中始終處于密閉式弧形護罩內(nèi)，同時通過翻轉(zhuǎn)門蓋住了翻轉(zhuǎn)板框中部通孔，因此有效地避免少量揚塵逸散至庫房外。通過與庫房內(nèi)設置的噴霧降塵系統(tǒng)相配合，有效地降低了庫房內(nèi)部的粉塵濃度。另外，整個弧形護罩相當于1個吸風罩，若在弧形護罩上合適的位置設置1個吸風口，通過布袋收塵器+引風機的凈化系統(tǒng)，則可以更進一步降低粉塵濃度，實現(xiàn)清潔生產(chǎn)。圖6為現(xiàn)場安裝完成后的翻罐機。

圖6 安裝完成后的翻罐機

4 結語

在銅的火法冶煉工藝中，有效控制煙塵輸送和處理過程中粉塵污染，關系到安全、清潔生產(chǎn)和環(huán)境保護等重大問題。通過對煙塵罐本體及其卸料方式的設計改進，有效地解決了傳統(tǒng)煙塵罐運輸卸料過程中的漏料、揚塵、勞動強度大等諸多問題，凈化了廠區(qū)環(huán)境，可供同類型銅冶煉廠借鑒參考。