自動剝鋅成套裝備預開口和洗刷技術研究

李杰

(中際山河科技有限責任公司,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,與常規的濕法煉鋅工藝相比,硫化鋅精礦直接氧壓浸出技術具有產品純度高、金屬回收率高、綜合利用好、勞動條件好、環保易達標、過程易于實現自動化和機械化等優點[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,重點研究:(1)預開口、預剝離、主剝離三步走的全新剝離技術；(2)振打預開口的機械結構和工藝條件；(3)延長洗刷傳動系統的使用壽命。通過方案設計、圖紙優化、精益制造和試驗總結,形成自動剝鋅技術關鍵設備的模塊化定型。

1 振打預開口技術研究

1.1 振打時間自整定設計

系統應可根據預剝成功率自動調整振打時間,提高預剝離的成功率。振打時間自整定需要設置一個合理的區間值。振打時間若過長,其一,增加了整個剝鋅工藝時間,制約了企業產能；其二,通過反復實驗發現,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,則起不到預開口的目的。最短時間可通過振打預開口(振打預開口結構如圖1所示)試驗得出結論,最短時間不應小于3s；振打時間上限可根據剔板的次數來確定,最大振打時間不得超過5s。控制系統的振打時間自整定原理框圖如圖2所示。

圖1 振打預開口結構

圖2 振打時間自整定原理框圖

1.2 振打工藝條件的確定

振打實驗條件有兩個因素。即振打頻率和振打時間。振打頻率經過試驗反復摸索,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(節省示例)

2 陰極板洗刷機組傳動系統優化研究

目前,國內部分引進國外大極板自動剝鋅成套裝備的企業,隨著企業的運轉,由于礦源的波動、電解液成分的變化、極板的質量因素等,導致陰極板洗刷機組洗刷效果逐漸變差,從而需要調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接近甚至超出原進口設備的設計值,導致刷輥傳動皮帶的使用壽命大幅降低。

目前,新的設計方案充分考慮了業主方對于皮帶及其傳動系統壽命的要求,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-工作轉速；C-額定動負載；P-當量動負載。

按上式易知,根據轉速n和當量動載荷P以及對應的基本額定負載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,在驅動功率加大的前提下,為保障傳動系統的穩定和使用壽命,應該將傳動皮帶的承載力進一步加大,我們針對企業的實際使用工況及計算結果,對刷輥的皮帶的品牌、截面形狀及檔次等級進行了優化選型,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。

根據系列計算校核,陰極刷洗機的傳動系統優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、耐高溫等優點。

圖3 多楔帶的結構圖示

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點:可適應較高的傳動功率(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,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。

表2 多楔帶傳動設計計算過程[5]

優化升級后的刷輥傳動系統,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的提高,可相應的節約刷洗機的維護成本,提高企業的生產效率。

3 結論

鋅電積車間是鋅冶煉企業的關鍵工段,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化選型等,這一系列子項的創新設計和優化,進一步為高效可靠的自動剝離技術提供了技術指令。陰極板剝鋅后的洗刷和清潔是極板能重復利用的前提,洗刷傳動系統的提壽研究,也可為企業大幅降低運營成本,并助力企業產能挖潛。