鄧 焱（1.株洲冶煉集團(tuán)股份有限公司，湖南株洲412004；2.鉛鋅聯(lián)合冶金湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南株洲412004）

濕法煉鋅中碳酸鍶進(jìn)料設(shè)備的選型優(yōu)化

鄧 焱1，2
（1.株洲冶煉集團(tuán)股份有限公司，湖南株洲412004；2.鉛鋅聯(lián)合冶金湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南株洲412004）

介紹了株冶集團(tuán)鋅電解廠濕法煉鋅中碳酸鍶的進(jìn)料方式存在的一系列問(wèn)題及各種原因，針對(duì)問(wèn)題原因進(jìn)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(jī)和圓盤(pán)給料機(jī)使用后的情況，給出了圓盤(pán)料機(jī)的送料效率和送料量的計(jì)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(jī)；圓盤(pán)給料機(jī)

株洲冶煉集團(tuán)股份有限公司投產(chǎn)以來(lái)，濕法煉鋅中碳酸鍶的加入方式一直是通過(guò)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(guò)攪拌機(jī)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(gè)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(diǎn)：（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(guò)崗位人員取析出鋅的樣品送至化驗(yàn)室化驗(yàn)，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(guò)多，一方面造成浪費(fèi)，另一方面造成系統(tǒng)陽(yáng)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(guò)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(guò)量和過(guò)少都會(huì)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(shí)濃時(shí)稀，造成碳酸鍶加入不均；（3）崗位人員的勞動(dòng)強(qiáng)度大；（4）碳酸鍶的浪費(fèi)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(fèi)并影響現(xiàn)場(chǎng)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(jìn)行攪拌，對(duì)攪拌機(jī)造成超負(fù)荷運(yùn)行造成電機(jī)燒毀，維修成本高。

針對(duì)以上情況，鋅電解廠設(shè)備室根據(jù)碳酸鍶在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的用量，對(duì)設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)、選型、制作、論證。選擇了一套型號(hào)為ZBΦ1000的圓盤(pán)給料機(jī)和一套LS400型螺旋進(jìn)料機(jī)分別安裝于電解Ⅰ系統(tǒng)和八系列，并比較螺旋給料機(jī)和圓盤(pán)給料機(jī)的實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行情況。

1 螺旋給料機(jī)進(jìn)料

1.1 螺旋給料機(jī)工作原理

螺旋給料機(jī)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(jìn)料口加入，當(dāng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，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(duì)物料的摩擦力，有可能帶著物料繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，但由于物料本身和斜槽對(duì)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(dòng)。

圖1 直線螺旋給料機(jī)

1.2 螺旋給料機(jī)在生產(chǎn)中的實(shí)際情況

在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中，發(fā)現(xiàn)螺旋給料機(jī)進(jìn)料碳酸鍶存在以下問(wèn)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(cāng)設(shè)計(jì)成圓錐型，這樣碳酸鍶在下游積壓，無(wú)法順利進(jìn)入料槽。二是碳酸鍶受潮，經(jīng)過(guò)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(jī)無(wú)法正常工作。三是加入碳酸鍶時(shí)若混入硬塊，如塑料塊，一旦進(jìn)入料槽，極易發(fā)生卡死現(xiàn)象，嚴(yán)重或燒壞電機(jī)。

2.維修不方便，工作量較大。由于經(jīng)常堵塞，輸出傳動(dòng)機(jī)構(gòu)承擔(dān)載荷不均，減速機(jī)、電機(jī)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(jìn)料不均勻，定量不穩(wěn)定，影響除鉛效果。由于裝載口進(jìn)料不穩(wěn)定，或者因?yàn)槁菪~片部分粘結(jié)，進(jìn)料時(shí)多時(shí)少，另外螺旋給料機(jī)給料能力固定，可調(diào)性較差，引起碳酸鍶消耗量過(guò)少過(guò)多，并且影響除鉛效果或增加成本。

4.操作維護(hù)要求比較高。一是對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)潤(rùn)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(qiáng)。二是對(duì)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(diǎn)較大顆粒雜質(zhì)，要求比較細(xì)致。

針對(duì)以上問(wèn)題，電解分廠對(duì)螺旋給料機(jī)進(jìn)行了改進(jìn)，具體措施如下：

1.針對(duì)裝載口易積壓物料的問(wèn)題，在料倉(cāng)上安裝振動(dòng)器，有所改善，但噪聲很大，影響值班人員休息。

2.針對(duì)物料結(jié)塊和混入硬塊問(wèn)題的問(wèn)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(huì)從此處跑出。

3.針對(duì)給料能力調(diào)節(jié)問(wèn)題，設(shè)計(jì)增加了變頻器，可以在一定范圍內(nèi)進(jìn)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(jī)轉(zhuǎn)矩不夠。

4.對(duì)操作人員加強(qiáng)管理和操作培訓(xùn)。

綜上所述，該設(shè)備在該工藝過(guò)程中使用情況并不樂(lè)觀，經(jīng)過(guò)一些改進(jìn)優(yōu)化措施基本能滿足生產(chǎn)要求。

圖2 圓盤(pán)給料機(jī)

2 圓盤(pán)給料機(jī)進(jìn)料

2.1 圓盤(pán)式給料機(jī)工作原理

圓盤(pán)式給料機(jī)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(pán)式給料機(jī)主要由電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、減速裝置、圓盤(pán)、槽鋼柱、立柱、活動(dòng)套盤(pán)、調(diào)節(jié)刮板和外盤(pán)套等幾部分組成，喂送的物料由料倉(cāng)下面的螺旋閘門(mén)出來(lái)經(jīng)過(guò)本機(jī)活動(dòng)套筒流到圓盤(pán)上。由于圓盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)及刮板的作用而被刮下，經(jīng)過(guò)盤(pán)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(shí)輸送的物料量為：

式中：Q為圓盤(pán)給料機(jī)最大給料能力／t·h－1；h為活動(dòng)盤(pán)套下緣至盤(pán)面的高度／m；θ為圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)弧度；α為物料的傾斜角（≤自然休止角）／（°）；R為活動(dòng)套筒的外半徑（當(dāng)刮板開(kāi)到最大時(shí)）／m；r為物料的最大外徑；n為圓盤(pán)的轉(zhuǎn)速／r·min－1。

由上式可知，該圓盤(pán)運(yùn)輸機(jī)調(diào)節(jié)運(yùn)輸能力主要可以通過(guò)一下幾種方式：（1）調(diào)節(jié)刮料板的位置：轉(zhuǎn)動(dòng)手輪可調(diào)整刮料位置，并通過(guò)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(guò)頂絲調(diào)整下料套筒的高度；（3）調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速：安裝變頻器，可改變電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)。

2.2 圓盤(pán)給料機(jī)在生產(chǎn)中的實(shí)際情況

圓盤(pán)給料機(jī)能承受倉(cāng)壓，運(yùn)作平穩(wěn)可靠，給料量容易調(diào)節(jié)，設(shè)備安裝運(yùn)行后，崗位操作人員只需將碳酸鍶吊裝倒入料倉(cāng)中，然后通過(guò)圓盤(pán)給料機(jī)運(yùn)行，將碳酸鍶均勻地加入至鋅電解系統(tǒng)中，圓盤(pán)給料機(jī)的轉(zhuǎn)速通過(guò)變頻器或刮板位置加以控制，使碳酸鍶均勻地進(jìn)入系統(tǒng)。

3 效果比較

整個(gè)項(xiàng)目改造完成之后，設(shè)備運(yùn)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(dòng)強(qiáng)度，也改善了崗位作業(yè)環(huán)境。整個(gè)項(xiàng)目改進(jìn)后達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)和效果。

3.1 除鉛效果對(duì)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(duì)比及碳酸鍶消耗量對(duì)比列出，分別見(jiàn)表1和表2。

表1 鉛合格率對(duì)比

表2 碳酸鍶消耗量對(duì)比

從表1和表2中可以看出，使用圓盤(pán)給料機(jī)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(duì)比

3.2.1 投資成本

此項(xiàng)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(fèi)用合計(jì)約17.32萬(wàn)元，投入設(shè)備按3 a折舊，則每年費(fèi)用為57 733元。

每年設(shè)備運(yùn)行的動(dòng)力費(fèi)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(jià)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(wàn)元，4×6＝24（萬(wàn)元），合計(jì)年創(chuàng)效：2 323 172＋240 000－173 200／3－40 656＝246.5（萬(wàn)元）。

4 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)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(pán)給料機(jī)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(dòng)強(qiáng)度，也改善了崗位作業(yè)環(huán)境，達(dá)到了項(xiàng)目改造的目標(biāo)和預(yù)期效果，八系列選用LS400型螺旋進(jìn)料機(jī)后，雖然經(jīng)過(guò)改進(jìn)有了一定的效果，但是相比圓盤(pán)給料機(jī)，還是存在一定的缺陷，在2015年5月整改成圓盤(pán)給料機(jī)。

2013年5月電解廠開(kāi)始在五系列、六系列、七系列和八系列逐步全面推廣圓盤(pán)給料機(jī)，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(hù)管理工作。