鋅電積車間陰極處理自動化設(shè)備及布局優(yōu)化探討

彭 滔

（深圳市中金嶺南有色金屬股份有限公司丹霞冶煉廠，廣東 韶關(guān) 512300）

從以往傳統(tǒng)濕法煉鋅實(shí)際實(shí)施情況來看，大體上包含了多方面，分別是焙燒、浸出、凈化和電解沉積等多個階段，其中，鋅的電解沉積主要是采取電解方式將純金屬鋅從硫酸鋅水溶液內(nèi)有效提取出來，屬于濕法煉鋅工藝中極為重要的一項(xiàng)流程，從中來看，無論是鋅電積車間工藝技能還是裝備情況等，都直接決定了濕法煉鋅領(lǐng)域內(nèi)的實(shí)際發(fā)展趨勢。在陰極辦內(nèi)，剝離金屬鋅極為繁瑣且復(fù)雜化，周圍工作條件非常的惡劣，面臨著極高的勞動壓力。在最近幾年中，鋅電積車間陰極處理自動化裝備得到了快速發(fā)展，是從國外引進(jìn)各項(xiàng)新型設(shè)備的基礎(chǔ)上開展了定值設(shè)計(jì)以及升級工作[1]。

1 布置相關(guān)的工藝

本文結(jié)合實(shí)際情況對剝鋅洗刷裝備布置進(jìn)行合理劃分，具體分為以下幾方面類型。

1.1 雙線類型

所謂雙線型式，主要是配置有著獨(dú)立性特征的剝鋅線以及洗刷線，采取行車方式把電解槽內(nèi)的陰極板運(yùn)輸?shù)絼冧\線內(nèi)，完成剝鋅機(jī)剝鋅工作以后，根據(jù)行車運(yùn)輸?shù)较此⒕€內(nèi)，完成洗刷工作以后返回電解槽中。將雙線型式應(yīng)用到鋅大極板電積中，由于極板有著尺寸和重量大的特征，因此需要采取自動行車的方式實(shí)施極板轉(zhuǎn)運(yùn)操作。此種類型在我國得到了普遍應(yīng)用。雙線型式的布置圖如下所示。

圖1 雙線型布置圖

從圖中來看，廠房布置兩項(xiàng)電解槽，把剝鋅線以及洗刷線布置在廠房一側(cè)，另外一端為陽極處理領(lǐng)域，通常裝設(shè)陽極清洗和拍平設(shè)備。

1.2 小C型式

對于小C型式來講，也需要配置剝鋅線以及洗刷線，和雙線型式相比較來看有一些差別存在，剝鋅線和洗刷線之間增設(shè)了橫向移載裝置，可以使剝鋅線中已經(jīng)剝完的極板依照移載方式運(yùn)輸?shù)较此⒕€內(nèi)，以此確保工作高效率開展。在鋅小極電積車間中對小C型式的應(yīng)用力度極為廣泛，這主要是因?yàn)樾O板與大極板比較來看要輕盈很多，對此，可以采取橫向移載裝置達(dá)到極板基于剝鋅線和洗刷線之間有效交互的目的，其中，在布置相關(guān)設(shè)備時，應(yīng)當(dāng)為廠房提供剝鋅領(lǐng)域，遵循的基本工藝要點(diǎn)表現(xiàn)為陰極板通過行車吊出電解槽以后放置于剝鋅線內(nèi)，在移動小車的基礎(chǔ)上運(yùn)輸極板，依照預(yù)處理形式以后實(shí)施機(jī)械預(yù)剝離工作，送往剝鋅機(jī)位置，完成剝鋅操作以后借助移載裝具運(yùn)輸?shù)较此⒕€內(nèi)，通過洗刷處理以后運(yùn)輸?shù)街骺鐑?nèi)，行車吊裝到電解槽中。

1.3 大C型式

一般情況下，是在中小極板車間對大C型式進(jìn)行有效應(yīng)用。該項(xiàng)類型的操作原理為從橫向移載內(nèi)設(shè)置陰極處理的有關(guān)設(shè)備，有效保存出板工位，整體形狀呈現(xiàn)出了C現(xiàn)象。首先，在電解槽內(nèi)利用吊車把極板調(diào)運(yùn)到人板輸送裝置內(nèi)，運(yùn)輸?shù)綑M向移載以后實(shí)施預(yù)剝離以及機(jī)械式剝離操作，完成作業(yè)以后運(yùn)輸?shù)匠霭遢斔脱b置內(nèi)，使用吊車吊裝到電解槽中。從實(shí)際情況可以看出，該種類型的型式由于優(yōu)勢極高因此得到了普遍應(yīng)用，各項(xiàng)領(lǐng)域?qū)ζ涞年P(guān)注度大。

2 關(guān)鍵設(shè)備現(xiàn)狀

對于鋅電積車間陰極處理設(shè)備來講，包含的關(guān)鍵設(shè)備有很多種類型，分別是剝鋅機(jī)組、洗刷機(jī)組等多方面。本文對此種現(xiàn)象進(jìn)行了逐一論述以及探討。

2.1 發(fā)展現(xiàn)狀

其一，鋅電積設(shè)備實(shí)際發(fā)展情況。在濕法鋅冶煉發(fā)展初期階段中，由于生產(chǎn)規(guī)模不大，因此經(jīng)常應(yīng)用小電解槽陰陽極板，鋅電積只是對簡單的起重設(shè)備以及熔煉設(shè)備加以裝設(shè)，或者是人工方式吊裝陰極板，對于設(shè)備性能無太高的要求，維護(hù)起來極為便利。我國大部分企業(yè)紛紛引進(jìn)了完善的成套鋅電積設(shè)備，各項(xiàng)設(shè)備都有著獨(dú)立的控制系統(tǒng)，運(yùn)行效果良好，安全性高，可以快速反應(yīng)出安全元件對于過程區(qū)域產(chǎn)生的一系列影響以及設(shè)備運(yùn)行的聯(lián)動關(guān)系，這些都可以通過上位機(jī)清楚的體現(xiàn)出來。

第二，鋅電積生產(chǎn)線設(shè)備維護(hù)問題。伴隨著設(shè)備的日益完善，相關(guān)企業(yè)已經(jīng)制定了相應(yīng)的設(shè)備維護(hù)計(jì)劃，同時落實(shí)了一系列標(biāo)準(zhǔn)體系，表現(xiàn)為潤滑檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、維修標(biāo)準(zhǔn)等方面，依照設(shè)備實(shí)際運(yùn)行情況加以分析。大多數(shù)領(lǐng)域應(yīng)用了精細(xì)化和標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)備管理方式，可是管理體系具備獨(dú)立性特征，設(shè)備點(diǎn)檢查運(yùn)維十分的分散化，數(shù)據(jù)記錄區(qū)域抽象性。通過制定有關(guān)的設(shè)備結(jié)構(gòu)，將數(shù)據(jù)詳細(xì)記錄下來，不過該項(xiàng)記錄難以精準(zhǔn)體現(xiàn)出設(shè)備具體運(yùn)行狀態(tài)，以往傳統(tǒng)且滯后的檢修方式等已經(jīng)不符合當(dāng)代動態(tài)管理多維度要求了。

2.2 剝鋅機(jī)組

當(dāng)前階段，應(yīng)用剝鋅機(jī)期間，涉及到了兩項(xiàng)形式。第一，板動刀不動的類型，應(yīng)用剝刀加以固定，極板上下進(jìn)行動作，可以將該項(xiàng)形式應(yīng)用到雙線型工藝布置方面。極板采取兩邊吊鉤帶動逐漸朝著上部進(jìn)行運(yùn)動，剝刀合攏以后全面剝離處于陰極板內(nèi)的鋅片。第二，采取刀動板不動的形式。確保極板處于良好的固定狀態(tài)，剝刀實(shí)施上下動作方式，在小C型以及大C型內(nèi)的工藝布置中應(yīng)用特別的廣泛。可以在步進(jìn)裝置內(nèi)有效固定極板，主剝離刀采取自上而下的形式有效剝離附著于陰極板內(nèi)的鋅片。

2.3 洗刷機(jī)組

對于剝鋅以后的陰極板來講，由于表面有著諸多的雜質(zhì)，因此使重回電解槽電積累以后無法對鋅片進(jìn)行全面的剝離，基于此，在電解槽的前期階段中，需要有效清理陰極板。通過相關(guān)實(shí)踐表明，整潔且干凈的陰極板進(jìn)一步提升了剝鋅的效率，整體效果有效體現(xiàn)了出來。需要認(rèn)識到的一點(diǎn)是，雖然洗刷機(jī)和剝鋅機(jī)原理上來講處于相同的狀態(tài)，可是包含的工作方式卻是不一樣的，具體如下所示。第一，采取板動滾刷不動的方法。通常情況下，應(yīng)用新型的框架類型結(jié)構(gòu)，采取兩邊吊鉤發(fā)帶動極板朝上運(yùn)動的方式，依照基本要求對極板下降現(xiàn)象是否需要沖洗加以探究。第二，采取滾刷動板不動的方法。在橫向移載裝置內(nèi)固定極板，滾刷處于驅(qū)動裝置的條件下實(shí)施動作，將極板洗刷干凈，此種方式在小C型和大C型工藝布置內(nèi)應(yīng)用極為廣泛。

2.4 采取預(yù)剝離設(shè)備

從實(shí)際工作開展現(xiàn)狀可以看出，鋅片本身的附著力伴隨著電解液內(nèi)F離子的具體含量波動現(xiàn)象而發(fā)生一系列改變。經(jīng)過探究表明，在F離子整體含量上升的情況下，鋅片處于陰極板中形成的附著力也會隨之增大，導(dǎo)致剝鋅成功概率下降。要想將工藝波動引起的問題徹底解決，通常是將預(yù)剝離裝置設(shè)置到剝鋅機(jī)內(nèi)。目前采取的預(yù)剝離設(shè)備包含了兩點(diǎn)，分別是振動預(yù)剝離，使用高頻氣錘對鋅片表面輕輕敲擊，鋅片和陰極板由于不同的形變量而使兩者發(fā)生間隙，可以加快鋅片剝離的速度。另外一方面，則是預(yù)剝離小刀和陰極板挨著，處于鋅片與陰極板內(nèi)形成開口，便于采取主剝刀直接鏟下鋅片。

2.5 碼垛機(jī)組

對于完成剝離以后的鋅片而言，應(yīng)當(dāng)利用碼垛機(jī)組設(shè)備運(yùn)輸?shù)杰囬g內(nèi)，該項(xiàng)設(shè)備產(chǎn)生的效果極高，作用良好。當(dāng)收集鋅片時以皮帶、鏈條和輥道運(yùn)輸方式為主，綜合性對車間設(shè)備工藝實(shí)際布置情況加以考慮。在生產(chǎn)期間要想進(jìn)一步強(qiáng)化鋅片碼垛的質(zhì)量。將性能體現(xiàn)出來，加快運(yùn)輸效率，可以把鋅片對其裝置安裝到碼垛裝置內(nèi)。并且從頂部對壓緊裝置進(jìn)行規(guī)范性設(shè)計(jì)，從一定程度上確保鋅片剁自身的穩(wěn)定性和安全性。

3 有效優(yōu)化布局

在鋅電積車間內(nèi)，需要以工藝配置的優(yōu)點(diǎn)為主，做好相關(guān)的布局操作，從總圖布局、業(yè)主需求、自動化水平、遵循的設(shè)計(jì)理念等多方面入手。不過從實(shí)際情況來看，以往老舊廠房鋅電積車間剝鋅片自動化內(nèi)的廠房空間結(jié)構(gòu)較為狹窄一些，存在著極板吊運(yùn)半自動化現(xiàn)象，這就需要以小型結(jié)構(gòu)為主，引進(jìn)占地面積極少風(fēng)結(jié)構(gòu)，提升自動化程度，減少成本輸出，以此和老舊廠房自動化剝鋅改造優(yōu)化布置要求相符合。

通常來講，電解槽的高度極高，當(dāng)把剝鋅機(jī)和電解槽放置到相同標(biāo)高中的話，可以利用接片裝置使剝離的鋅片調(diào)到一層碼垛，根據(jù)垂直空間減少設(shè)備實(shí)際占地面積。在布置大產(chǎn)能鋅電積累廠房期間，都會應(yīng)用多項(xiàng)類型的陰極處理設(shè)備，綜合性對設(shè)備通用處理能力加以考慮和分析，統(tǒng)一布置人板輸出鏈以及出板速輸出鏈，為后期檢修和維護(hù)陰極設(shè)備性能提供良好的依據(jù)，與基本要求相符合。

表1 陰極板的各項(xiàng)定義

4 極板崗位標(biāo)準(zhǔn)操作流程

4.1 多陽極進(jìn)行有效的清理

對于陽極板表面來講，從電積期間形成了相關(guān)的二氧化錳以及其他固體沉積物，相關(guān)人員需要將這些物體徹底清理干凈，保持陽極板通平行，這是目前維護(hù)期間的一項(xiàng)要點(diǎn)，本身決定了陰極鋅質(zhì)量和電流效率的提升。使用吊鉤的陽極行車從槽內(nèi)吊取出陽極板，平均每一次吊出大約為1/3槽的陽極板。完成陽極板吊出工作以后，放置于陽極小車內(nèi)，陽極小車自動將陽極板運(yùn)輸?shù)阶詣踊钠綑C(jī)中，同時在返程途中將已經(jīng)整理完成的陽極板重新運(yùn)輸?shù)揭呀?jīng)吊起的陽極板電解槽內(nèi)，操作人員重點(diǎn)檢驗(yàn)陽極板性能和質(zhì)量，以免發(fā)生安全方面的問題。在抬起拍平板以后，周圍高壓水噴嘴將陽極板有效的清理干凈，一直到了拍平板頂端后，拍平板對陽極板循環(huán)拍，保持平整后把陽極板放置于陽極小車中，進(jìn)入下一道清洗和拍平流程，一直反復(fù)操作。

4.2 電解槽掏槽

采取真空系統(tǒng)實(shí)施掏槽工作，操作期間，沿著電解槽的方向使用硬管吸取槽中的陽極泥，明確各項(xiàng)要點(diǎn)，用安裝在陽極行車上的輔助提升機(jī)的特殊吊鉤將陽極板和陰極板吊走。應(yīng)當(dāng)明確認(rèn)識到的一方面是，當(dāng)完成了掏槽作業(yè)以后，需要采取清水對真空掏槽系統(tǒng)加以清洗，保持整潔性。

4.3 陽極準(zhǔn)備

當(dāng)前，陽極準(zhǔn)備在陽極拍平機(jī)相鄰地方完成。陽極準(zhǔn)備區(qū)的行車把新陽極板從一樓吊起，將新陽極板放入陽極鍍膜槽中。

5 結(jié)語

從以上論述來看，在鋅電積車間內(nèi)，陰極處理屬于極為重要的一方面流程，以往階段中主要是采取人工操作方式，面臨著巨大的勞動強(qiáng)度以及壓力。處于10kt/a鋅電積車間內(nèi)實(shí)施剝鋅片以及陰極板沖刷作業(yè)，引進(jìn)專業(yè)性強(qiáng)且經(jīng)驗(yàn)豐富的人員，同時借助剝鋅洗刷自動化設(shè)備使鋅電積車間的設(shè)備化自動程度呈現(xiàn)出良好的提升狀態(tài)。當(dāng)前階段，面臨的首要難點(diǎn)是采取何種方式對鋅電積車間布置自動化設(shè)備是關(guān)鍵所在，其除了和相關(guān)工藝參數(shù)有著密切的聯(lián)系之外，而且還和基本操作方式有關(guān)。本文全面整合了鋅電積車間陰極板處理設(shè)備的工藝布置形式以及設(shè)備具體應(yīng)用現(xiàn)象，以此合理設(shè)計(jì)鋅電積車間，促使工作安全開展，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的目標(biāo)。