張 榮

（株洲冶煉集團有限責(zé)任公司，湖南株洲 412004）

一種自動撈渣裝置在熔鉛鍋撈渣中的應(yīng)用

張 榮

（株洲冶煉集團有限責(zé)任公司，湖南株洲 412004）

熔鉛鍋撈渣一直是國內(nèi)鉛冶煉行業(yè)的一個難題，文章介紹了一種熔鉛鍋自動撈渣裝置的結(jié)構(gòu)和原理，以及該裝置自動撈渣取代原有熔鉛鍋人工撈渣生產(chǎn)實際應(yīng)用情況，為國內(nèi)同行業(yè)熔鉛鍋撈渣提供了一種借鑒。

鉛浮渣；熔鉛鍋；自動撈渣裝置；撈渣斗

鉛陽極熔鉛鍋是將鉛冶煉工藝產(chǎn)粗鉛，一般是熔液態(tài)直接流入其中，如國內(nèi)某廠引進的先進KIVCET爐直接煉鉛工藝就是通過溜槽直接將熔液態(tài)粗鉛流入熔鉛鍋，熔鉛鍋下面一般設(shè)蓄熱爐燃燒天然氣保溫，也有將粗鉛、殘陽極板以固態(tài)狀入熔鉛鍋，融化后用鉛泵打入陽極板鑄造機制作鉛陽極板，目前國內(nèi)主要鉛冶煉廠采用立模澆鑄系統(tǒng)生產(chǎn)大陽極板，進入鉛精煉工序。熔鉛鍋上部的鉛浮渣國內(nèi)企業(yè)一般采用人工撈渣方式操作。國外有些鉛冶煉廠的鉛陽極熔鉛鍋已實現(xiàn)了機械化自動撈渣［1］。國內(nèi)某些廠家也從國外引進類似機械化自動撈渣設(shè)備，因國內(nèi)外不同廠家粗鉛渣型的差異，撈渣效果不佳。株洲冶煉集團傳統(tǒng)鉛冶煉工序熔鉛鍋浮渣是采用人工鋼板撮撈，人易被鉛熔渣燙傷，渣含鉛高，撈渣效果不理想，因此研制一種適合該集團粗鉛渣型的鉛陽極熔鉛鍋自動撈渣設(shè)備勢在必行。

1 傳統(tǒng)鉛陽極熔鉛鍋人工撈渣存在的主要問題

株洲冶煉集團傳統(tǒng)鉛冶煉工藝鉛陽極板制作的熔鉛鍋渣的厚度一般為200 mm左右，最低為鉛液面離鍋緣400 mm，鉛渣粒較粗。鉛陽極板制作必須把熔鉛鍋鉛液面上的浮渣撈出，改造前撈渣是靠人工用鋼板撮撈。人工撈渣主要存在以下問題：（1）熔鉛鍋浮渣難以撈干凈，鉛陽極板的質(zhì)量難以得到有效保障，同時被撈起的浮渣中含有大量的鉛；（2）人易被高溫鉛渣燙傷；（3）人工撈渣時間長，每鍋撈渣時間約為3 h左右，勞動強度大，制約鉛陽極板的生產(chǎn)。

2 研發(fā)一種熔鉛鍋自動撈渣裝置

為解決傳統(tǒng)鉛冶煉工藝鉛陽極板制作的熔鉛鍋人工撈渣的難題，同時為該集團引進KIVCET爐直接煉鉛新工藝解決熔鉛鍋撈渣提供技術(shù)儲備，株洲冶煉集團于2010年3月聯(lián)合國內(nèi)相關(guān)院校研發(fā)了一種鉛陽極熔鉛鍋自動撈渣裝置，如圖1所示，該裝置于2010年10月研制成功并成功投入使用，取代原有熔鉛鍋人工撈渣。

圖1 自動撈渣裝置結(jié)構(gòu)示意圖

2.1 自動撈渣裝置結(jié)構(gòu)

自動撈渣裝置主要由配重塊、液壓工作站、自動控制柜、液壓缸、大臂、液壓馬達、齒輪箱、渣斗、減速電機、上架等10大部分組成，如圖1所示。其中配重塊重約5.5 t，主要用于調(diào)節(jié)該設(shè)備在工作過程中的重心位置，使整套設(shè)備在運行過程中保持平衡。液壓工作站主要由液壓泵、電機、油箱以及各種功能閥塊組成，為撈渣機提供動力源。自動控制柜主要由變頻器、PLC控制器、無線接收模塊和控制模塊組成，是該設(shè)備動作順序和執(zhí)行能力的“大腦”?？梢詫崿F(xiàn)遙控控制（遙控范圍0～50 m），操作人員可以遠距離操作，從而可以避免高溫操作引發(fā)的安全事故，同時可以大范圍降低鉛蒸汽對人體的毒害作用?？刂葡到y(tǒng)可以在遠程控制器上方便地在自動與手動之間切換。液壓缸為撈渣機大臂升降提供動力。大臂是整個工作部分的主要支撐部分。液壓馬達是渣斗開合的動力單元。來自液壓馬達的液壓油通過液壓馬達轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)動作，驅(qū)動渣斗開合動作。其動作主要由自動控制柜中的PLC控制器所控制的電磁換向液壓閥控制，實現(xiàn)開合，并在開合到位后，實現(xiàn)位置保持。齒輪箱撈渣機頭部將液壓馬達轉(zhuǎn)速降低，把扭矩提高至工作需要值的轉(zhuǎn)換裝置。渣斗主要由某特種耐熱鋼材制造而成，材質(zhì)選用某種耐熱鋼板，能夠使其適應(yīng)400～600℃的鉛液工作環(huán)境?！靶ā毙驮O(shè)計，能夠克服浮渣阻力，順利插入鉛液進行工作，使鉛渣防粘結(jié)、容易脫落。渣斗底部鉛水漏孔布局合理，做到鉛、渣分離。減速電機為工作平臺提供旋轉(zhuǎn)動力。其動作由自動控制柜中的PLC控制器控制?？梢愿鶕?jù)需要通過變頻控制實現(xiàn)不同轉(zhuǎn)速輸出。上架承載液壓馬達、控制柜、配重塊等設(shè)備，并通過回轉(zhuǎn)支承與水泥基座相連接［2］。

自動撈渣裝置主要技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 自動撈渣裝置主要技術(shù)參數(shù)

2.2 自動撈渣裝置撈渣原理

撈渣前渣斗打開閉合狀態(tài)如圖2、圖3所示，減速電機帶動上架旋轉(zhuǎn)至鉛鍋位置，液壓缸收縮，大臂帶動渣斗下落，插入鉛渣中，此過程中如果遇到特殊情況，仍插入困難時，兩側(cè)渣斗可做微量震動，可以以“楔”型（如圖4所示）已經(jīng)插入的尖銳部分為工作點，進行震蕩破壞氧化鉛粘結(jié)層。液壓缸收縮到位后，渣斗插入工作位置，液壓馬達旋轉(zhuǎn)帶動渣斗合并，并且鎖緊，渣斗能夠水平360°開、合撈渣。大臂液壓缸伸長，渣斗抬升至設(shè)定位置，暫停5～10 s，通過撈渣斗底板鉛、渣分離孔（如圖5所示）進行鉛、渣分離，液態(tài)鉛通過渣斗板孔流入鍋內(nèi)，鉛渣留在渣斗內(nèi)，減速電機帶動上架旋轉(zhuǎn)至放渣位置，液壓馬達旋轉(zhuǎn)帶動渣斗打開，放下鉛渣。如遇鉛渣黏在渣斗現(xiàn)象，可使渣斗做輕微碰撞，使之脫落［3］。

圖2 撈渣斗打開示意圖

圖3 撈渣斗閉合示意圖

圖4 撈渣斗“楔”型結(jié)構(gòu)示意圖

圖5 撈渣斗鉛、渣分離底孔板示意圖

3 自動撈渣裝置在傳統(tǒng)鉛冶煉工藝鉛陽極鍋中撈渣應(yīng)用情況與在KIVCET直接煉鉛中撈渣方案設(shè)想

3.1 自動撈渣裝置在傳統(tǒng)鉛冶煉工藝鉛陽極鍋中撈渣使用情況

自動撈渣裝置2010年3月開始研制，該裝置于2010年10月研制成功并在株洲冶煉集團某廠傳統(tǒng)鉛冶煉工藝中投入使用，對該廠鉛陽極工段的1＃熔鉛鍋使用該自動撈渣裝置取代原有人工撈渣，經(jīng)過近2 a多的試用，自動撈渣裝置運行良好，一次撈渣過程的行程時間只為3 min左右，同時撈渣斗撈渣后只需在熔鉛鍋上方停留10 s左右就可移開放渣。

與改造前陽極鍋靠人工撈渣相比，每鍋機械自動撈渣可減少渣含鉛800 kg，每天撈渣4鍋，則每天機械自動撈渣可減少渣含鉛1 600 kg，每年機械撈渣可減少陽極鍋渣含鉛584 000 kg，年創(chuàng)效62.4萬元，減少了渣中含鉛量，確保了鉛陽極板的質(zhì)量。撈渣時間短，提高了勞動效率；可遠距離遙控自動操作，提高了操作安全性。

熔鉛鍋自動撈渣裝置實現(xiàn)了壓渣、撈渣的自動化操作，單鍋壓渣、撈渣力度大并且20 min內(nèi)可完成，被撈起的渣中無明顯鉛液，撈渣后的鉛液面無明顯渣粒，進一步改善了鉛陽極板質(zhì)量。由于渣量明顯減少，全年浮渣總量減低，為鉛陽極處理外來物料提供了空間和時間。該裝置的成功使用為該集團KIVCET直接煉鉛項目熔鉛鍋撈渣方式提供了一種可靠的技術(shù)選擇。

3.2 在KIVCET爐直接煉鉛工藝熔鉛鍋撈渣中應(yīng)

用該技術(shù)的方案設(shè)想

株洲冶煉集團KIVCET直接煉鉛系統(tǒng)于2013年1月投入試生產(chǎn)，直鉛精煉系統(tǒng)采用國外引進大極板技術(shù)，利用KIVCET爐產(chǎn)粗鉛生產(chǎn)鉛陽極大板。共有5個熔鉛鍋分布在有高度差的平臺上，KIVCET爐產(chǎn)粗鉛利用溜槽直接流入第一個熔鉛鍋，利用高度差和鉛泵把鉛液轉(zhuǎn)入其它熔鉛鍋。最初KIVCET爐熔鉛鍋撈渣設(shè)備是參考國外自動撈渣技術(shù)，采用水車式結(jié)構(gòu)，因該集團直鉛KIVCET爐粗鉛渣型與國外粗鉛渣型有差異，水車式結(jié)構(gòu)撈渣機只適合鍋面細(xì)渣撈出，因KIVCET爐粗鉛鍋面渣粒度較粗、較厚，該設(shè)計無法實現(xiàn)直鉛熔鉛鍋系統(tǒng)連續(xù)、穩(wěn)定機械自動撈渣，后直鉛熔鉛鍋還是采用人工用鋼板撮撈。因KIVCET爐熔鉛鍋的熔渣厚度、渣粒大小與株洲冶煉集團某廠傳統(tǒng)鉛冶煉工藝類似，提出了利用該自動撈渣裝置技術(shù)撈KIVCET熔鉛鍋渣的方案。

3.2.1 方案設(shè)想布置

依據(jù)KIVCET爐直接煉鉛現(xiàn)場5個熔鉛鍋現(xiàn)場配置，前2個熔鉛鍋布置在同一半徑圓弧上，另3個熔鉛鍋布置在另一半徑同一圓弧上，分別設(shè)置2臺自動撈渣裝置（專利號ZL201110441701.5）布置在2個不同圓心點（如圖6所示），可分別實現(xiàn)對前2臺熔鉛鍋、后3臺熔鉛鍋同時實行自動撈渣。

圖6 KIVCET熔鉛鍋撈渣方案設(shè)想布置圖

3.2.2 撈渣方案設(shè)想過程說明

熔鉛鍋上部設(shè)置了收塵罩，方案設(shè)計為固定側(cè)和移動側(cè)兩部分。不撈渣時收塵罩固定側(cè)與移動側(cè)同時固定在鉛鍋上（如圖7所示），不撈渣時間約占整個工藝過程的94%。撈渣時只需將移動吸塵罩吊開即可（如圖8所示），撈渣時間約占整個工藝過程的6%?？纱鬄楦纳片F(xiàn)場操作環(huán)境。

圖7 KIVCET熔鉛鍋撈渣方案撈渣前示意圖

圖8 KIVCET熔鉛鍋撈渣方案撈渣時示意圖

4 結(jié) 語

株洲冶煉集團聯(lián)合相關(guān)院校開發(fā)的自動撈渣裝置（發(fā)明專利號ZL201110441701.5），最大的特點能夠?qū)崿F(xiàn)撈渣斗在熔鉛鍋渣面360°旋轉(zhuǎn)閉合撈渣，同時實現(xiàn)被撈上的渣中鉛最大化，實現(xiàn)渣、鉛分離。根據(jù)不同鉛渣型，不同鉛渣的粒度，通過調(diào)整撈渣斗過濾孔大小，可實現(xiàn)不同熔鉛鍋鉛渣型撈渣。

該自動撈渣裝置在株洲冶煉集團某廠的成功應(yīng)用，與傳統(tǒng)人工撈渣相比，撈渣時間短，提高了勞動效率；可遠距離遙控自動操作，提高了操作安全性，減少了操作工被高溫熔渣燙傷的可能；為國內(nèi)有色行業(yè)熔鉛鍋撈渣提供了一種技術(shù)借鑒。

［1］ 陳智和，張國山.日本契島鉛冶煉工藝及裝備［J］.工程設(shè)計與研究，2007，（122）：1－10，25.

［2］ 成大先.機械設(shè)計手冊［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000.

［3］ 王慶祺，李小陽，王艾倫.機械設(shè)計［M］.長沙：中南工業(yè)大學(xué)出版社，1990.

Application of an Automatic Slag Skimming Device in the Slag Removal of a Lead Smelting Pot

ZHANG Rong
（Zhuzhou Smelter Group Co.，Ltd.，Zhuzhou 412004，China）

Lead smelting pot slag is a problem of domestic lead smelting industry.This paper introduces the structure and principle of automatic slag device for lead smelting pot development jointly with relevant institutions，as well as the device of automatic slag to replace lead smelting pot artificial slag production application，provides a reference to the domestic industry of lead smelting pot slag.

lead dross；market pot；atomatic slag skimming device；sag bucket

TF303

A

1003－5540（2017）05－0034－03

張 榮（1971－），男，高級工程師，主要從事有色金屬冶煉設(shè)備管理、工程項目建設(shè)、設(shè)備改造等方面的工作。

2017－08－10