李杰

(中际山河科技有限责任公司,湖南 长沙410000)

硫化锌精矿直接加压氧浸是一种全湿法炼锌工艺,与常规的湿法炼锌工艺相比,硫化锌精矿直接氧压浸出技术具有产品纯度高、金属回收率高、综合利用好、劳动条件好、环保易达标、过程易于实现自动化和机械化等优点[1]。

本研究主要攻克锌片的自动剥离和阴极的自动洗刷技术,重点研究:(1)预开口、预剥离、主剥离三步走的全新剥离技术；(2)振打预开口的机械结构和工艺条件；(3)延长洗刷传动系统的使用寿命。通过方案设计、图纸优化、精益制造和试验总结,形成自动剥锌技术关键设备的模块化定型。

1 振打预开口技术研究

1.1 振打时间自整定设计

系统应可根据预剥成功率自动调整振打时间,提高预剥离的成功率。振打时间自整定需要设置一个合理的区间值。振打时间若过长,其一,增加了整个剥锌工艺时间,制约了企业产能；其二,通过反复实验发现,振打时间过长,更不利于锌片与极板的松动。反之,振打时间过短,则起不到预开口的目的。最短时间可通过振打预开口(振打预开口结构如图1所示)试验得出结论,最短时间不应小于3s；振打时间上限可根据剔板的次数来确定,最大振打时间不得超过5s。控制系统的振打时间自整定原理框图如图2所示。

图1 振打预开口结构

图2 振打时间自整定原理框图

1.2 振打工艺条件的确定

振打实验条件有两个因素。即振打频率和振打时间。振打频率经过试验反复摸索,频率为1000次/分钟时,振打效果较佳。振打时间控制为4s时,预剥成功率可达到99%,以下是振打时间为4s时的试验记录。

表1 振打试验记录表(节省示例)

2 阴极板洗刷机组传动系统优化研究

目前,国内部分引进国外大极板自动剥锌成套装备的企业,随着企业的运转,由于矿源的波动、电解液成分的变化、极板的质量因素等,导致阴极板洗刷机组洗刷效果逐渐变差,从而需要调整辊刷夹紧力等以改善清洗效果,所以目前实际运行的刷辊张紧力可能已经接近甚至超出原进口设备的设计值,导致刷辊传动皮带的使用寿命大幅降低。

目前,新的设计方案充分考虑了业主方对于皮带及其传动系统寿命的要求,基于先进的磨洗物理理念,展开了深入的分析和研究。

2.1 刷辊轴承寿命校核

目前选用的轴承座型号(以日本ASAHI轴承座型号为例)为:MUCP208,轴承的寿命分析如下:

式中,n-工作转速；C-额定动负载；P-当量动负载。

按上式易知,根据转速n和当量动载荷P以及对应的基本额定负载Cr,可计算校核轴承的使用寿命。

2.2 刷辊传动皮带选型

目前,冶炼厂使用的刷辊的传动皮带为MEG的圆弧齿同步带1600-8M30,在驱动功率加大的前提下,为保障传动系统的稳定和使用寿命,应该将传动皮带的承载力进一步加大,我们针对企业的实际使用工况及计算结果,对刷辊的皮带的品牌、截面形状及档次等级进行了优化选型,不再使用MEG的圆弧齿同步带,而是选用更加先进合理的品牌和型号。

根据系列计算校核,阴极刷洗机的传动系统优化升级仅需要更换和改造滚刷主动轮、从动轮、传动皮带、弹性张紧(该SE18张紧装置型号升级,相应的张紧轮改为多楔轮)和惰轮,其中传动皮带采用某进口品牌的多楔带(如图3所示),该类型多楔带有更高的抗拉强度、摩擦力大、耐高温等优点。

图3 多楔带的结构图示

因此,相比于其它品牌和其他型号的传动皮带,其具有一系列无法比拟的优点:可适应较高的传动功率(可至600kw)和传动速度(线速度可达55m/s)；张力衰减和噪音都较小,同时消除了皮带跳动；受力均匀,传动平稳,寿命长,并且能有效避免同步带由于负载过大带来的“跳齿”问题出现。

表2 多楔带传动设计计算过程[5]

优化升级后的刷辊传动系统,其传动皮带的寿命可达到约20天。另外,改造升级后的传动系统的其它部件,如弹性张紧(型号升级,但价格相近)等的寿命都会得到相应的提高,可相应的节约刷洗机的维护成本,提高企业的生产效率。

3 结论

锌电积车间是锌冶炼企业的关键工段,自动剥锌成套装备又是锌电积车间的核心工序,而能否实现真正意义上的自动剥锌,就取决于剥锌的成功率。本研究中通过实验确定了振打的最佳工艺条件(4s振打时间和1000次/分钟的振打频率)、以及阴极洗刷机组的皮带优化选型等,这一系列子项的创新设计和优化,进一步为高效可靠的自动剥离技术提供了技术指令。阴极板剥锌后的洗刷和清洁是极板能重复利用的前提,洗刷传动系统的提寿研究,也可为企业大幅降低运营成本,并助力企业产能挖潜。