馬志玫，彭亞龍

（白銀有色集團(tuán)股份有限公司 甘肅白銀 730900）

隨著國(guó)家節(jié)能降耗及循環(huán)經(jīng)濟(jì)政策的落實(shí)，充分利用再生資源，回收其有價(jià)金屬已成為所有企業(yè)的共識(shí)。銅陽(yáng)極泥的處理工藝，一般包括水洗、硫酸化焙燒、蒸硒、浸出脫銅、貴鉛熔煉、精煉分銀及金銀電解等工序，存在著金屬直收率低、流程復(fù)雜、成本高、環(huán)境污染嚴(yán)重等缺點(diǎn)。為了克服這些缺點(diǎn)，白銀有色集團(tuán)銅業(yè)公司于2010年引進(jìn)了國(guó)外先進(jìn)的卡爾多爐處理銅陽(yáng)極泥技術(shù)。

卡爾多爐熔煉法是由瑞典波立登公司利用氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐熔煉技術(shù)開(kāi)發(fā)。卡爾多爐最初應(yīng)用于煉鋼，現(xiàn)已發(fā)展應(yīng)用于有色金屬冶煉，可處理銅精礦廢雜銅、鉛精礦廢雜鉛鉛塵及陽(yáng)極泥等。卡爾多爐用于陽(yáng)極泥處理始于1993年，白銀銅業(yè)公司年處理4000t銅陽(yáng)極泥浸出熔煉部分引進(jìn)瑞典波立登公司卡爾多爐火法工藝，于2010年10月開(kāi)工，于2014年三月開(kāi)始試運(yùn)行生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了一次投料成功，卡爾多爐一次點(diǎn)火成功，卡爾多爐火法處理銅陽(yáng)極泥各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)已達(dá)到或接近設(shè)計(jì)要求，但還存在很多問(wèn)題，須要改進(jìn)完善，以求進(jìn)一步優(yōu)化指標(biāo)和提高產(chǎn)能。

1 概述

Outotec 卡爾多爐及其附屬設(shè)備，包括2m3卡爾多爐、驅(qū)動(dòng)裝置、燃燒噴槍、吹煉噴槍、液壓裝置以及卡爾多爐加料閥等。Outotec公司專利技術(shù)，世界先進(jìn)國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的技術(shù)裝備，從生產(chǎn)能力來(lái)看，2m3卡爾多爐日產(chǎn)出朵爾合金達(dá)到了1.5t。相比較原有的回轉(zhuǎn)窯、貴鉛爐、分銀爐工藝，卡爾多爐工藝技術(shù)將陽(yáng)極泥的還原熔煉、氧化吹煉、精煉作業(yè)整合一體。從工藝上來(lái)看，卡爾多爐工藝：陽(yáng)極泥銅浸出—卡爾多爐粗煉—文丘里洗滌煙氣凈化—粗硒回收。通過(guò)充分利用卡爾多爐工藝能耗低、生產(chǎn)周期短、定員少、自動(dòng)化程度高、環(huán)保效果好、占地少、生產(chǎn)成本低、對(duì)原料的適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能、降耗，控制污染、減少投資，提高生產(chǎn)能力的目的。

作為當(dāng)前國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的貴金屬冶煉設(shè)備，其主體采用鋼制容器制作，且內(nèi)襯耐火材料。其主要驅(qū)動(dòng)方式為液壓系統(tǒng)，傳動(dòng)裝置主要包括旋轉(zhuǎn)裝置和傾轉(zhuǎn)裝置（見(jiàn)圖1）。傾轉(zhuǎn)裝置主要是由傾轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)及爐體兩側(cè)軸承座組成；旋轉(zhuǎn)裝置主要包括底部旋轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)、爐體兩側(cè)托輥組成，生產(chǎn)中，卡爾多爐運(yùn)行時(shí)，時(shí)根據(jù)作業(yè)需求，驅(qū)動(dòng)卡爾多爐進(jìn)行傾轉(zhuǎn)、旋轉(zhuǎn)。

自2014年系統(tǒng)投入生產(chǎn)以來(lái)，卡爾多爐發(fā)生多次旋轉(zhuǎn)故障，爐底旋轉(zhuǎn)裝置出現(xiàn)異常聲音、爐體無(wú)法旋轉(zhuǎn)、振動(dòng)大等問(wèn)題，并且由于爐體振動(dòng)使得旋轉(zhuǎn)馬達(dá)、托輥軸承受到徑向力及軸向力增加，作業(yè)過(guò)程中旋轉(zhuǎn)馬達(dá)及軸承均出現(xiàn)故障，被迫對(duì)旋轉(zhuǎn)馬達(dá)及托輥軸承進(jìn)行了多次更換維修。但爐體振動(dòng)的問(wèn)題仍未得到解決，已嚴(yán)重影響到卡爾多爐的穩(wěn)定運(yùn)行。

圖1 卡爾多爐裝置

2 爐體振動(dòng)產(chǎn)生的原因分析

為充分發(fā)揮卡爾多爐單爐周期的有效作業(yè)效率，生產(chǎn)過(guò)程中，卡爾多爐作業(yè)溫度達(dá)到1000℃以上，爐體外壁溫度也達(dá)到了200℃以上，托輥表面長(zhǎng)期由于熱輻射作用磨損更加嚴(yán)重，部分部位出現(xiàn)凹槽，導(dǎo)致?tīng)t體在旋轉(zhuǎn)作業(yè)時(shí)振動(dòng)變大，嚴(yán)重影響到軸承及馬達(dá)的使用壽命。

對(duì)卡爾多爐爐體半徑及托輥半徑進(jìn)行測(cè)繪制圖，爐體棍圈半徑R1s為1540mm、托輥半徑R2s為300mm、定位墊片厚度Sh為40mm，其關(guān)系如圖2所示：

對(duì)上圖2中的曲線在CAD中投影，可以得到兩組數(shù)字（R2s300、Sh40）、（R2s290、Sh56），構(gòu)建函數(shù)關(guān)系，用公式表示為：

圖2 卡爾多爐爐體半徑及托輥半徑

由式（1）可見(jiàn)，在托輥完好（R2s=300）時(shí)定位墊片為40mm，定位墊片的厚度Sh隨著托輥半徑R2s的減少而增加。

由于在托輥位置無(wú)隔熱裝置（此位置亦無(wú)法加裝隔熱裝置，一端有石墨片進(jìn)行托輥潤(rùn)滑），長(zhǎng)時(shí)間的輻射熱、重負(fù)載摩擦使得托輥表面損傷嚴(yán)重，直徑變小導(dǎo)致托輥與爐體輥圈接觸間隙增大，從而在旋轉(zhuǎn)負(fù)重作業(yè)時(shí)振動(dòng)增大。

3 改進(jìn)措施

經(jīng)對(duì)技術(shù)資料的研究及現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪后，主要從兩個(gè)方面對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行入手改造。

（1）制作專業(yè)工具，對(duì)托輥進(jìn)行測(cè)繪，測(cè)繪尺寸為298mm，根據(jù)式（1）可得到Sh=43.2mm，考慮托輥面磨損嚴(yán)重，故需加裝4mm定位墊片，加裝位置為下圖3中編號(hào)11的位置，由于1副托輥有兩個(gè)軸承座支撐，故需對(duì)傾轉(zhuǎn)軸承座4個(gè)同樣部位加裝4mm定位墊片，使得兩側(cè)托輥向內(nèi)移動(dòng)，減少托輥與爐體輥圈的接觸間隙，從而使得爐體旋轉(zhuǎn)作業(yè)時(shí)振動(dòng)減小的目的。（傾轉(zhuǎn)裝置圖紙見(jiàn)下圖4）

（2）由于托輥面存在凹凸不平的情況，在增加定位墊片后接觸面為點(diǎn)接觸，振動(dòng)減少不太顯著，超過(guò)正常運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)值，故制作新托輥，對(duì)舊托輥進(jìn)行更換，由于在此前的運(yùn)行中，舊托輥面損傷較為嚴(yán)重，加裝了定位墊片，故在更換新托輥時(shí)對(duì)前期加裝的定位墊片進(jìn)行拆卸，加裝過(guò)程中觀察托輥和爐體輥圈面接觸間隙，發(fā)現(xiàn)接觸間隙較拆卸前更小，安裝完成后對(duì)爐體進(jìn)行試車，振動(dòng)基本消除。

（3）對(duì)托輥軸承座面加裝隔熱裝置，由于上托輥軸承座面間隙大，測(cè)繪后在兩軸承座之間制作安裝弧形隔熱板，隔熱板中間夾裝保溫棉，弧形隔熱能有限的阻止?fàn)t體輻射熱，降低軸承區(qū)域溫度，加裝完成后測(cè)量軸承箱表面位置溫度為80℃～90℃，能滿足二硫化鉬鋰基潤(rùn)滑脂使用環(huán)境，減少由于潤(rùn)滑不當(dāng)對(duì)軸承造成的損壞。

圖3 托輥裝置

圖4 托輥裝置總裝圖

4 應(yīng)用效果

通過(guò)對(duì)卡爾多爐旋轉(zhuǎn)裝置定位及隔熱改進(jìn)，卡爾多爐爐體震動(dòng)問(wèn)題得到極大改善，爐體向托輥軸承的傳導(dǎo)熱明顯減少，軸承測(cè)溫顯示溫度控制在80-90℃，滿足潤(rùn)滑油脂使用范圍。

通過(guò)上述改進(jìn)，卡爾多爐托輥軸承、液壓馬達(dá)的故障率進(jìn)一步降低，極大的減少了卡爾多爐因設(shè)備故障導(dǎo)致的檢修，大大降低了卡爾多爐的維護(hù)成本，提高了卡爾多爐的運(yùn)行效率和作業(yè)率，為加大處理陽(yáng)極泥提供了有力保障。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，卡爾多爐作為先進(jìn)進(jìn)口設(shè)備設(shè)施，其自動(dòng)化程度、設(shè)備先進(jìn)程度、節(jié)能降耗能力均為國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，但國(guó)內(nèi)技術(shù)人員對(duì)這類設(shè)備的了解、認(rèn)知程度還不足。在工藝參數(shù)、工況條件發(fā)生變化時(shí)，深層次存在的問(wèn)題可能會(huì)暴露，進(jìn)而造成較大的不利，如使用溫度超高潤(rùn)滑油脂、加設(shè)電動(dòng)加油機(jī)選用是否合適、配合間隙的調(diào)整是否合理、絕熱選材及厚度核定是否滿足要求等。因此，要充分發(fā)揮好進(jìn)口設(shè)備的先進(jìn)性，就要做好進(jìn)口設(shè)備的轉(zhuǎn)化和消化吸收，減少因操作失誤、工藝條件的變化影響產(chǎn)生不利因素，降低設(shè)備維修成本和人員勞動(dòng)強(qiáng)度。