伍學(xué)敏

（長(zhǎng)沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410019）

傳統(tǒng)的濕法煉鋅過程可分為焙燒、浸出、凈化、電解沉積和熔鑄五個(gè)階段。鋅的電解沉積是用電解的方法從硫酸鋅水溶液中提取純金屬鋅的過程，是濕法煉鋅工藝中最為重要的一個(gè)工序，所以鋅電積車間的工藝和裝備水平很大程度上代表了濕法煉鋅行業(yè)的技術(shù)發(fā)展水平。從陰極板上剝離金屬鋅是一項(xiàng)非常繁重的體力作業(yè)，其工作環(huán)境差，勞動(dòng)強(qiáng)度高。近幾年，鋅電積車間的陰極處理自動(dòng)化裝備發(fā)展很快，自動(dòng)剝鋅機(jī)、洗刷機(jī)等設(shè)備在外國引進(jìn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了很多國產(chǎn)化定制設(shè)計(jì)與升級(jí)。

1 工藝布置

通過總結(jié)國內(nèi)相關(guān)信息，將現(xiàn)有的剝鋅洗刷裝備的布置分為以下幾種型式。

1.1 雙線型式

雙線型式配備兩條獨(dú)立的剝鋅線和洗刷線，通過行車將電解槽中的陰極板運(yùn)送至剝鋅線中，通過剝鋅機(jī)剝鋅完成后，再通過行車運(yùn)送至洗刷線上，經(jīng)洗刷完成后再通過行車返回電解槽。

該型式主要應(yīng)用在鋅大極板電積車間，因極板尺寸和重量大，需要配備自動(dòng)行車對(duì)極板進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)?，F(xiàn)該型式國內(nèi)主要應(yīng)用在中金嶺南丹霞冶煉廠、西部礦業(yè)鋅電積車間等［1］。

該雙線型式的布置簡(jiǎn)圖如圖1所示，廠房布置兩列電解槽，將剝鋅線和洗刷線布置于廠房一端，而另一端是陽極處理區(qū)域，主要布置陽極清洗和拍平設(shè)備。

圖1 雙線型式布置簡(jiǎn)圖

1.2 小C型式

小C型式同樣配備剝鋅線和洗刷線，與雙線型式不同的是剝鋅線與洗刷線之間增加了橫向移載裝置，能夠讓剝鋅線上剝完的極板按既定移載方式轉(zhuǎn)運(yùn)至洗刷線上，從而“解放”吊車。

該型式主要是應(yīng)用在鋅小極板電積車間中，由于小極板相較于大極板輕巧，故能通過橫向移載裝置實(shí)現(xiàn)極板在剝鋅線與洗刷線之間的交互。

小C型式的布置簡(jiǎn)圖如圖2所示。由圖2可知，該設(shè)備布置需要廠房配備附跨提供剝鋅區(qū)域。工藝流程為：陰極板經(jīng)行車吊出電解槽后放置在剝鋅線上，通過移載小車，將極板運(yùn)至附跨處，通過預(yù)處理（振打預(yù)剝離、機(jī)械預(yù)剝離等）后到達(dá)剝鋅機(jī)處，剝鋅完成后經(jīng)橫向移載裝置運(yùn)送至洗刷線，再經(jīng)洗刷處理后由移載小車運(yùn)回至主跨，由行車吊回電解槽［2，3］。

目前該型式應(yīng)用在江西銅業(yè)鉛鋅金屬有限公司鋅電積車間和云南華聯(lián)鋅銦股份有限公司。

圖2 小C型布置簡(jiǎn)圖

1.3 大C型式

大C型式目前主要在中小極板車間中應(yīng)用。此型式是將陰極處理的相關(guān)設(shè)備均布置在橫向移載中，保留入板工位和出板工位，形狀宛如一個(gè)大寫英文字母C。

大C型式的布置簡(jiǎn)圖如圖3所示。吊車從電解槽將極板吊運(yùn)至入板輸送裝置中，輸送至橫向移載后經(jīng)振打預(yù)剝離、機(jī)械預(yù)剝離、剝鋅機(jī)、洗刷機(jī)后運(yùn)至出板輸送裝置，再經(jīng)吊車吊回電解槽［4］。

圖3 大C型布置簡(jiǎn)圖

目前該型式應(yīng)用比較廣泛，云銅鋅業(yè)鋅電積車間、云南馳宏鋅鍺股份有限公司、鑫聯(lián)環(huán)?？萍脊煞萦邢薰径加袘?yīng)用。

2 關(guān)鍵設(shè)備

鋅電積車間陰極處理設(shè)備主要關(guān)鍵設(shè)備有：剝鋅機(jī)組、洗刷機(jī)組、預(yù)剝離設(shè)備、碼垛機(jī)組等。

2.1 剝鋅機(jī)組

剝鋅機(jī)在實(shí)際應(yīng)用過程中，主要有兩種工作方式。

其一是板動(dòng)刀不動(dòng)形式，也就是采用剝刀固定，極板上下動(dòng)作的方式，主要應(yīng)用在雙線型工藝布置中，如圖4所示。極板通過兩邊吊鉤帶動(dòng)往上運(yùn)動(dòng)，剝刀合攏后將附著在陰極板上的鋅片剝離下來。再將極板降下至輸送鏈條上。

圖4 剝鋅機(jī)a

其二采用的是刀動(dòng)板不動(dòng)形式，即極板固定，剝刀做上下動(dòng)作的方式，主要應(yīng)用在小C型和大C型的工藝布置中，如圖5所示。極板固定在步進(jìn)裝置上，主剝離剝刀通過驅(qū)動(dòng)自上而下剝離附著在陰極板上的鋅片。

圖5 剝鋅機(jī)b

2.2 洗刷機(jī)組

剝鋅后的陰極板因其表面粘附雜質(zhì)，會(huì)導(dǎo)致重回電解槽電積后鋅片難以剝離，故需要在重回電解槽前將陰極板先進(jìn)行清洗。實(shí)踐證明，清洗干凈后的陰極板讓剝鋅成功率有顯著的提升。洗刷機(jī)與剝鋅機(jī)類似，同樣有兩種工作方式。

其一是板動(dòng)滾刷不動(dòng)的方式，一般采用框架式結(jié)構(gòu)，極板通過兩邊吊鉤帶動(dòng)往上運(yùn)動(dòng)，滾刷合攏噴水洗刷，同時(shí)可以根據(jù)需求選擇極板下降時(shí)是否還需洗刷。

其二是滾刷動(dòng)板不動(dòng)的方式。極板固定在橫向移載裝置上，滾刷在驅(qū)動(dòng)裝置的帶動(dòng)下做上下動(dòng)作，洗刷極板。這種主要應(yīng)用在小C型和大C型的工藝布置中。

2.3 預(yù)剝離設(shè)備

在實(shí)際生產(chǎn)過程中，鋅片的附著力隨電解液中F-離子的含量波動(dòng)而波動(dòng)。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)反饋，F(xiàn)-離子含量偏高時(shí)，鋅片在陰極板上的附著力增大，從而降低剝鋅的成功率。為解決工藝波動(dòng)造成的現(xiàn)象，一般會(huì)在剝鋅機(jī)前設(shè)置預(yù)剝離裝置，現(xiàn)如今在用的預(yù)剝離設(shè)備分為兩種。一種是振打預(yù)剝離，利用高頻氣錘擊打鋅片表面，使鋅片與陰極板因形變量不同而產(chǎn)生間隙，有助于鋅片剝離；另一種是通過預(yù)剝離小刀緊貼陰極板鏟下，在鋅片與陰極板之間形成一條開口，利于主剝刀直接將鋅片鏟下。

2.4 碼垛機(jī)組

剝離下來后的鋅片，需要碼垛運(yùn)輸至熔鑄車間，碼垛機(jī)組是其中重要的組成設(shè)備。鋅片收集一般采用皮帶、鏈條或輥道輸送，具體考慮車間設(shè)備工藝布局。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，為了提升鋅片碼垛的質(zhì)量，在碼垛裝置內(nèi)設(shè)置鋅片對(duì)齊裝置等。部分機(jī)型還會(huì)在頂部設(shè)計(jì)壓緊裝置，增加鋅片垛的穩(wěn)定性。

3 布局優(yōu)化

新建的鋅電積車間可以充分利用工藝配置的優(yōu)勢(shì)，從總圖布局、產(chǎn)能、自動(dòng)化程度、業(yè)主偏好、設(shè)計(jì)理念等各個(gè)方面選取最優(yōu)布局。然而老舊廠房鋅電積車間剝鋅片自動(dòng)化存在廠房空間結(jié)構(gòu)有限，極板吊運(yùn)半自動(dòng)化等問題，需要選擇結(jié)構(gòu)緊湊占地面積小、自動(dòng)化程度高、人工定額少，能夠適應(yīng)老舊廠房自動(dòng)化剝鋅改造的優(yōu)化布置。

電解槽一般位于二層的高度，如若將剝鋅機(jī)與電解槽設(shè)置于同一標(biāo)高，可將剝下來的鋅片通過接片裝置掉落至一層碼垛，充分利用垂直空間，有效縮小設(shè)備占地面積。

在大產(chǎn)能鋅電積廠房布置中，一般會(huì)布置多臺(tái)套的陰極處理設(shè)備。此時(shí)會(huì)考慮到設(shè)備之間的通用處理的能力，將入板輸送鏈和出板輸送鏈并排同向布置，能夠讓一臺(tái)套陰極處理設(shè)備在檢修維護(hù)時(shí)，另一臺(tái)套也能兼顧產(chǎn)能的需求。

4 總 結(jié)

陰極處理是鋅電積車間一個(gè)非常重要的工序，過去均為人工操作，勞動(dòng)強(qiáng)度大。通常10 kt／a鋅電積車間需完成剝鋅片、陰極板洗刷等工作，勞動(dòng)定員一般在100～120人左右，而剝鋅洗刷等自動(dòng)化設(shè)備的出現(xiàn)很大提升了鋅電積車間的設(shè)備自動(dòng)化程度。如何在鋅電積車間布置自動(dòng)化設(shè)備是在設(shè)計(jì)過程中需要慎重考慮的事項(xiàng)，不僅與工藝參數(shù)有關(guān)，同時(shí)還與業(yè)主的操作習(xí)慣有關(guān)。本文旨在介紹總結(jié)鋅電積車間陰極板處理設(shè)備的工藝布置形式以及相關(guān)關(guān)鍵設(shè)備，為鋅電積車間設(shè)計(jì)提供相應(yīng)的實(shí)踐基礎(chǔ)。