李杰

(中際山河科技有限責(zé)任公司,湖南 長沙410000)

硫化鋅精礦直接加壓氧浸是一種全濕法煉鋅工藝,與常規(guī)的濕法煉鋅工藝相比,硫化鋅精礦直接氧壓浸出技術(shù)具有產(chǎn)品純度高、金屬回收率高、綜合利用好、勞動條件好、環(huán)保易達標、過程易于實現(xiàn)自動化和機械化等優(yōu)點[1]。

本研究主要攻克鋅片的自動剝離和陰極的自動洗刷技術(shù),重點研究:(1)預(yù)開口、預(yù)剝離、主剝離三步走的全新剝離技術(shù)；(2)振打預(yù)開口的機械結(jié)構(gòu)和工藝條件；(3)延長洗刷傳動系統(tǒng)的使用壽命。通過方案設(shè)計、圖紙優(yōu)化、精益制造和試驗總結(jié),形成自動剝鋅技術(shù)關(guān)鍵設(shè)備的模塊化定型。

1 振打預(yù)開口技術(shù)研究

1.1 振打時間自整定設(shè)計

系統(tǒng)應(yīng)可根據(jù)預(yù)剝成功率自動調(diào)整振打時間,提高預(yù)剝離的成功率。振打時間自整定需要設(shè)置一個合理的區(qū)間值。振打時間若過長,其一,增加了整個剝鋅工藝時間,制約了企業(yè)產(chǎn)能；其二,通過反復(fù)實驗發(fā)現(xiàn),振打時間過長,更不利于鋅片與極板的松動。反之,振打時間過短,則起不到預(yù)開口的目的。最短時間可通過振打預(yù)開口(振打預(yù)開口結(jié)構(gòu)如圖1所示)試驗得出結(jié)論,最短時間不應(yīng)小于3s；振打時間上限可根據(jù)剔板的次數(shù)來確定,最大振打時間不得超過5s。控制系統(tǒng)的振打時間自整定原理框圖如圖2所示。

圖1 振打預(yù)開口結(jié)構(gòu)

圖2 振打時間自整定原理框圖

1.2 振打工藝條件的確定

振打?qū)嶒灄l件有兩個因素。即振打頻率和振打時間。振打頻率經(jīng)過試驗反復(fù)摸索,頻率為1000次/分鐘時,振打效果較佳。振打時間控制為4s時,預(yù)剝成功率可達到99%,以下是振打時間為4s時的試驗記錄。

表1 振打試驗記錄表(節(jié)省示例)

2 陰極板洗刷機組傳動系統(tǒng)優(yōu)化研究

目前,國內(nèi)部分引進國外大極板自動剝鋅成套裝備的企業(yè),隨著企業(yè)的運轉(zhuǎn),由于礦源的波動、電解液成分的變化、極板的質(zhì)量因素等,導(dǎo)致陰極板洗刷機組洗刷效果逐漸變差,從而需要調(diào)整輥刷夾緊力等以改善清洗效果,所以目前實際運行的刷輥張緊力可能已經(jīng)接近甚至超出原進口設(shè)備的設(shè)計值,導(dǎo)致刷輥傳動皮帶的使用壽命大幅降低。

目前,新的設(shè)計方案充分考慮了業(yè)主方對于皮帶及其傳動系統(tǒng)壽命的要求,基于先進的磨洗物理理念,展開了深入的分析和研究。

2.1 刷輥軸承壽命校核

目前選用的軸承座型號(以日本ASAHI軸承座型號為例)為:MUCP208,軸承的壽命分析如下:

式中,n-工作轉(zhuǎn)速；C-額定動負載；P-當量動負載。

按上式易知,根據(jù)轉(zhuǎn)速n和當量動載荷P以及對應(yīng)的基本額定負載Cr,可計算校核軸承的使用壽命。

2.2 刷輥傳動皮帶選型

目前,冶煉廠使用的刷輥的傳動皮帶為MEG的圓弧齒同步帶1600-8M30,在驅(qū)動功率加大的前提下,為保障傳動系統(tǒng)的穩(wěn)定和使用壽命,應(yīng)該將傳動皮帶的承載力進一步加大,我們針對企業(yè)的實際使用工況及計算結(jié)果,對刷輥的皮帶的品牌、截面形狀及檔次等級進行了優(yōu)化選型,不再使用MEG的圓弧齒同步帶,而是選用更加先進合理的品牌和型號。

根據(jù)系列計算校核,陰極刷洗機的傳動系統(tǒng)優(yōu)化升級僅需要更換和改造滾刷主動輪、從動輪、傳動皮帶、彈性張緊(該SE18張緊裝置型號升級,相應(yīng)的張緊輪改為多楔輪)和惰輪,其中傳動皮帶采用某進口品牌的多楔帶(如圖3所示),該類型多楔帶有更高的抗拉強度、摩擦力大、耐高溫等優(yōu)點。

圖3 多楔帶的結(jié)構(gòu)圖示

因此,相比于其它品牌和其他型號的傳動皮帶,其具有一系列無法比擬的優(yōu)點:可適應(yīng)較高的傳動功率(可至600kw)和傳動速度(線速度可達55m/s)；張力衰減和噪音都較小,同時消除了皮帶跳動；受力均勻,傳動平穩(wěn),壽命長,并且能有效避免同步帶由于負載過大帶來的“跳齒”問題出現(xiàn)。

表2 多楔帶傳動設(shè)計計算過程[5]

優(yōu)化升級后的刷輥傳動系統(tǒng),其傳動皮帶的壽命可達到約20天。另外,改造升級后的傳動系統(tǒng)的其它部件,如彈性張緊(型號升級,但價格相近)等的壽命都會得到相應(yīng)的提高,可相應(yīng)的節(jié)約刷洗機的維護成本,提高企業(yè)的生產(chǎn)效率。

3 結(jié)論

鋅電積車間是鋅冶煉企業(yè)的關(guān)鍵工段,自動剝鋅成套裝備又是鋅電積車間的核心工序,而能否實現(xiàn)真正意義上的自動剝鋅,就取決于剝鋅的成功率。本研究中通過實驗確定了振打的最佳工藝條件(4s振打時間和1000次/分鐘的振打頻率)、以及陰極洗刷機組的皮帶優(yōu)化選型等,這一系列子項的創(chuàng)新設(shè)計和優(yōu)化,進一步為高效可靠的自動剝離技術(shù)提供了技術(shù)指令。陰極板剝鋅后的洗刷和清潔是極板能重復(fù)利用的前提,洗刷傳動系統(tǒng)的提壽研究,也可為企業(yè)大幅降低運營成本,并助力企業(yè)產(chǎn)能挖潛。