陽極板自動刷板機在鋅冶煉中的應用

摘 要：在濕法鋅冶煉行業中，鉛銀合金的大型（3.2m2）陽極板如何有效處理陽極泥，是提高能耗及析出鋅指標的關鍵。本文主要提出了一種高效的陽極板自動刷板機，成功的解決了大極板陽極泥、鈣鎂結晶難以處理的問題。

關鍵詞：大極板；刷板；陽極泥

中圖分類號：F426 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）29-0282-02

引 言

濕法鋅冶煉自20世紀初投入生產以來，其技術不斷發展改進，在鋅電積工序當中，陰陽極板的管理成為能耗控制和析出鋅指標提高的關鍵，尤其3.2m2鉛銀合金陽極板的處理，是鋅電積過程中的重點和難點。目前國內采用3.2m2大陽極板的濕法鋅冶煉企業因陽極泥、鈣鎂結晶難以處理導致的電積過程中燒板鋅片析出質量不佳、鋅錠鉛超標品級率低、陽極板消耗快以及直流單耗居高不下成為該行業生產技術上的突出問題，陽極板自動刷板機的應用，成功解決了大極板陽極泥、鈣鎂結晶難以處理的問題。

1 設備系統組成

陽極板自動刷板機是由PLC控制的成套設備，該裝置主要有成套PLC控制柜、變頻器、帶減速器電機、滑輪組、牽引鋼絲繩、陽極吊架、刷鏈軸及刷鏈、刷鏈電機、接近開關和行程開關組成。

1.1 驅動裝置

（1）提升驅動裝置：JM2慢速卷揚機

提升驅動選型：3.2m2鉛銀陽極板重量約為220kg，刷板機吊架及豎直方向牽引鋼絲繩重量小于50kg，加上刷板時所受垂直方向離心力作用，豎直方向所受最大拉力不超過5kN；提升速度宜在7～10m/min比較合適，考慮提升時額外受力及安全可靠性選用JM2型慢速卷揚機。

（2）刷鏈驅動裝置：四級電動機驅動

因刷鏈需較高的轉速驅動才能有較好的板面清理效果，因此刷軸可直接用聯軸器與四級電機（電機轉速1400r/min）聯接，電機按轉速方向豎直向下接線。

1.2 牽引裝置：采用滑輪組牽引鋼絲繩

測量吊架鉛垂面中心線，找出最上方吊架水平方向零受力中心點。制作兩個定滑輪，一個依照吊架水平方向（南北向）零受力中心點為基準焊接在設備頂部，作為鋼絲繩由水平方向牽引吊架升降的支撐點，一個等高度安裝在特制支架頂部，作為鋼絲繩由驅動卷筒向頂部的支撐點制作800mm高鋼結構平臺，平臺由地腳螺栓固定，將制動卷揚機固定在800mm高平臺，鋼絲繩經過兩組定滑輪牽引提升架，從而解決吊架在提升過程中水平方向受力造成設備運行異常的問題。

1.3 提升裝置：鋼制提升吊架，采用055～70.2Z復合軸承

（三向軸承）與80#槽鋼配合作為吊架升降的從動約束裝置因刷板時隨著結晶和陽極泥的厚度不同提高水平方面約束力、減小豎直方向摩擦力。

1.4 刷板裝置

該裝置采用不銹鋼鏈作為刷板機構，刷鏈固定在特制支架并裝配在刷軸，支架與軸由鍵固定，在電機驅動下不銹鋼鏈做離心運動以達到除去陽極泥的效果。

1.5 控制裝置

（1）吊架升降及刷子啟停采用三個倍加福接近開關，分別設置下限位、中間限位、上限位。

下限位：24VDC，接常開點，作為提升電機反轉停止（吊架向下）繼電器的輸入點，作為陽極小車前進后退功率繼電器的輸入點；當下限位激活，吊架停止下降，延時3s，陽極小車向前移動，當下限位沒有激活陽極小車無法啟動。

中間限位：24VDC，接常開點，設置在吊架提起陽極板至可刷板合理位置，作為刷子驅動電機啟停的輸入點；當吊架提升，陽極板上沿至刷子位置中間限位激活，刷鏈驅動電機開始運行，進行陽極板刷板。

上限位：24VDC，接常閉點，作為電機正轉停止的輸入點和吊架反轉啟動的輸入點，即吊架提升至最高位開始向下運行；作為刷鏈驅動電機停止的輸入點。

（2）陽極小車與陽極刷板機聯鎖運行采用兩個行程開關進行控制。

2 主要結構特點及優勢

（1）采用定滑輪組，避免卷揚機鋼絲繩收放過程中在卷筒軸向位移帶來的諸多隱患，如鋼絲繩脫歪斜、吊架脫軌，吊架摩擦力過大電機過載卷揚機的結構缺陷：電機帶動展開式減速器，減速機連接卷筒（卷筒為光滑圓柱體式），提升架鋼絲繩由卷筒牽引，由于整個提升裝置安裝于刷板機正上方，在提升過程中鋼絲繩在卷筒纏繞會與提升架中心面形成夾角，吊架落至最低位時與鉛垂面形成5°左右夾角，最高位時有15°左右夾角，導致提升架在升降過程中水平方向受力，造成軌道磨損嚴重，提升架容易脫軌，安裝定滑輪組很好解決了上述問題。

（2）采用三向軸承作為吊架在軌道內受力及運動的約束裝置，完美解決了陽極板吊起時左右重量不一導致的吊架不水平問題，也增大了吊架在軌道三個接觸面上承受的應力，在水平方向受較大力時依然可以保持垂直方向上的運行，大大降低了摩擦力帶來的影響。

（3）極板運動的平穩性，如果提升速度太快，會使刷出來的板局部未刷完全，那樣對鋅冶煉中電積鋅會有影響，提升太快，力量較大，會對極板造成損壞。

（4）刷輪材質的好壞，刷輪材質即要耐腐蝕有不能太硬，但也不能太軟，太硬容易劃傷極板，造成極板消耗大，太軟會使極板上的雜物不能刷干凈。

3 結束語

在陽極板自動刷板機實際投入生產以后，使得陽極板上的的陽極泥及鈣鎂合金的結晶得到有效處理，降低了陽極板消耗率以及直流電耗，下一步將優化該設備的自動化控制系統，做到與車間設備的整體聯動控制。

參考文獻

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[3]劉鴻文，主編.材料力學.北京：高等教育出版社，1991.

[4]哈爾濱工業大學理論力學教研組編.理論力學.北京：高等教育出版社，1997.

收稿日期：2018-9-5

作者簡介：牛永德（1990-），大學本科，從事機電專業工作。