硫酸銅工序升級改造

陳俊鋒

（江西銅業集團公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

隨著資源和環境的約束不斷增強，能源和勞動力等要素成本不斷上升，高投入、高耗能、低技術含量的傳統發展模式逐步退出了工業發展的舞臺。科技日新月異的發展，助推智能化工廠發展的步伐，通過信息化，智能化改造現有的工作模式，變粗放生產為集約式精益生產，實現設備之間的互聯互通，由傳統生產線向數字化、智能化生產線升級是未來工廠發展的必然趨勢。

2 項目背景

硫酸銅工段建設于2002年，目前硫酸銅產量約100t/d。原料主要為銅凈液工序產出的粗硫酸銅和黑銅泥。現有的運行模式是原料首先在漿化槽漿化，漿液進入浸出槽酸浸，再進入壓濾機壓濾，濾液進入濃縮結晶槽，經真空過濾后得到的結晶硫酸銅由人工鏟裝到手推車中，然后卸料至地坑內的加料斗中，再通過行車吊運至二樓的流化床下料斗中。整個硫酸銅的轉運過程大部分基于人工完成，勞動強度大且存在操作上的安全隱患；轉運過程中難免會有物料灑落，影響作業環境。而且勞動強度大、作業環境差的崗位經常因季節和溫度的變化而出現缺員現象，不僅影響生產組織，而且人員的變動也增加了崗位的不安全因素。為了提高生產工藝的自動化水平，改善員工的作業環境，減少生產過程的危險有害因素，有必要對現有硫酸銅轉運系統進行技術改造［1］。

3 硫酸銅過濾流程工藝優化

3.1 優化硫酸銅過濾工藝，提高脫水效率

真空帶式過濾機是一種新型過濾設備，因脫水迅速、低耗節能、洗滌高效的優點而被廣泛運用于冶金、礦山、化工、造紙和制藥等行業中［2］。

圖1 硫酸銅轉運系統改造設備連接圖

硫酸銅溶液在濃縮結晶槽內完成蒸發、冷卻結晶之后，邊攪拌邊用氣動雙隔膜泵抽取至真空帶式過濾機進料口；硫酸銅晶體在帶式過濾機上過濾、洗滌、吸干［1］，然后通過埋刮板給料運輸機輸送至流化床受料斗，進入干燥包裝工序。實驗數據表明過濾后的硫酸銅含水率在5%～10%，與原過濾器含水5%～9%基本一致，可滿足后段工序流化床干燥設備的工藝要求。

3.2 帶式過濾機自動化遠程控制的實現

帶式過濾機主要由橡膠帶、真空盒、進料裝置、濾餅洗滌裝置、濾布糾偏裝置、濾布張緊裝置、橡膠帶驅動輥輪與張緊裝置、濾布及橡膠帶清洗、卸料裝置及電控柜等組成［2］。通過PLC控制系統對進料、壓濾、濾布沖洗、卸料等操作值的設定，經通信電纜將現場的實時數據傳送至儀表室，可實現DCS遠程控制。

4 硫酸銅包裝工序的升級改造

包裝系統是新材料車間硫酸銅生產工序的配套設施。目前硫酸銅產出量約100t/d, 車間現有兩套硫酸銅包裝系統，均采用人工撐袋、自動封裝、再由皮帶機輸送至碼垛工位，人工進行碼垛，碼垛后經人工裝車送至現有硫酸銅庫房再由人工卸車進行堆存。硫酸銅轉運或銷售，需再進行人工裝卸車。操作模式原始，生產效率低，作業勞動強度大、成本高，為了提高勞動效率、降低勞動成本，需對現有硫酸銅包裝系統進行自動化改造。

人工操作對硫酸銅產品存在難以避免的潛在污染，惡劣的工作環境對員工的職業衛生健康也會產生一定的影響。所以，實現自動化包裝是托盤碼垛［3］包裝發展的必然趨勢。車間現有兩套硫酸銅包裝系統，包裝規格均為每袋25kg。硫酸銅生產［4］工序產出的硫酸銅通過螺旋輸送機輸送至中間倉，硫酸銅在中間倉緩存，再由螺旋輸送機輸送至計量倉，計量好的硫酸銅灌裝到包裝袋中，再由皮帶輸送至自動封包機進行封包，封包好的硫酸銅再由皮帶輸送至碼垛工位，碼垛后由人工進行裝卸車。

改造內容主要是將兩條包裝線都改為全自動包裝系統，并在每條線上增加自動噸袋包裝線。全自動包裝系統包括自動稱重、上袋、灌裝、成品袋封袋輸送、計數、稱重、整形、噴碼、碼垛、纏繞、自動送托盤工序，實現自動化、一體化控制。碼垛工序應用了伺服技術和PLC可編程邏輯控制技術相結合的專用碼垛機器人，它具有高功效，低能耗，調控便捷的優越性能。將碼垛完成后的實托盤運送至捆扎工序［5］，然后將纏繞好的硫酸銅通過叉車輸送至庫房。碼垛形式為每層6包對置碼放，每跺9層。

圖2 全自動包裝平面布置圖

5 環保設施的升級改造

現代工業經濟不斷提升，為我國的經濟發展做出了重要的貢獻，同時環保問題隨之顯現，成為了重大的環境污染源之一，所以，必須踐行制造生產、環保優先的和諧發展理念［6］。

（1）優化工藝，確保尾氣達標排放。現有的堿液噴淋淋洗工藝是采用噴淋洗滌+填料使酸霧氣體與堿液吸收劑接觸，凈化塔吸收液均采用6%的NaOH溶液噴淋洗滌中和，酸霧去除效率為85%，尾氣由15m高排氣筒排入大氣。經檢測：吸收塔進口酸霧含量為：230～550mg/Nm3，出口酸霧含量超過100mg/Nm3，外排廢氣不能滿足《銅、鎳、鈷工業污染物排放標準》（GB25467-2010）硫酸霧≤45mg/Nm3的要求。

為了尾氣能夠穩定的達標排放，車間經過考察比較選用的電除霧工藝具有酸霧脫除效果穩定可靠、系統操控性好的優點，電除霧工藝整個酸霧氣流為低阻力的敞口運行模式，擁有捕集氣體中霧滴和微小塵粒的強大功能，尤其是對微細、黏性、高比電阻粉塵，氣溶膠，細小的金屬顆粒，酸霧及水霧等有理想的捕集效果，除霧效率最高可達99.7%以上，濕式電除霧器出口酸霧指標可以達到≤3～10mg/Nm3（金川防城港項目出口酸霧5mg/Nm3以下）；排放尾氣酸霧遠低于排放標準。

圖3 硫酸酸霧煙氣管道平面布置圖

（2）優化管道配置，提高酸霧吸收效果。新材料車間硫酸銅工段現有12臺浸出槽，21臺結晶槽。隨著生產的能力的增加，現有的3套酸霧吸收塔塔體老化腐蝕嚴重，強度下降，結構不合理及吸收效果差，不能滿足酸霧抽吸的要求，經核算需增加2套酸霧吸收系統，并依據風機的能力和場面實際重新布置管路系統，合理配置風量，提高吸收效果。

6 效益評價

（1）提高了自動化水平，達到了減員增效的目的。使用真空帶式過濾機相對改造前提高了自動化水平，降低了工人的勞動強度，改善了車間環境，可減少鏟裝、倒運硫酸銅人員16人，行車工4人，節約勞務用工成本70萬元/年。

（2）降低了運行成本。改造后，行車僅做檢修用，行車電耗減少了；使用洗水去洗滌帶式過濾機濾布既可節約用水，也可防止系統內水量膨脹；堿液噴淋淋洗工藝按氣量130000Nm3/h、酸霧初始濃度400mg/m3、排放濃度濃度40mg/m3，年消耗NaOH （100%）300t，約為 96 萬元。電除霧工藝按同等含酸霧廢氣條件，電除霧捕收酸霧產生的廢酸按全部采用石灰中和方式處理，年需消耗石灰433t，費用約為15萬元。綜合比較，電除霧工藝每年運行費用要較堿液噴淋淋洗工藝節約80萬元。

（3）美化了作業環境，保障了員工的職業衛生健康。改進轉運方式以后，消除了物料轉運過程中灑落的現象；同時，自動化水平提高后，減少了人員和物料的接觸，保障了操作人員職業衛生健康。

7 結語

在科技發展迅速的今天，自動化、智能化將是工廠發展的必然趨勢。隨著硫酸銅自動化運行的改造，有利于提高生產效率，帶來生產成本節約，利潤增加，實現了生產的流程化和系統化，生產工藝的優化設計不僅僅是為了滿足功能上需求，還要與環境相適應，從而達到人與自然和諧發展。