湿法炼锌中碳酸锶进料设备的选型优化

邓 焱（1.株洲冶炼集团股份有限公司，湖南株洲412004；2.铅锌联合冶金湖南省重点实验室，湖南株洲412004）

湿法炼锌中碳酸锶进料设备的选型优化

邓 焱1，2
（1.株洲冶炼集团股份有限公司，湖南株洲412004；2.铅锌联合冶金湖南省重点实验室，湖南株洲412004）

介绍了株冶集团锌电解厂湿法炼锌中碳酸锶的进料方式存在的一系列问题及各种原因，针对问题原因进行了一系列设备选型、改型优化等工作，比较了螺旋给料机和圆盘给料机使用后的情况，给出了圆盘料机的送料效率和送料量的计算方法，并分析了影响送料精度的因素及解决措施。关键词：湿法炼锌；碳酸锶；螺旋给料机；圆盘给料机

株洲冶炼集团股份有限公司投产以来，湿法炼锌中碳酸锶的加入方式一直是通过人工直接将一袋一袋的碳酸锶倒入碳酸锶搅拌罐中，罐中注水，再经过搅拌机搅拌，将碳酸锶水溶液输送至集液槽流入电解液循环系统。一般一个班须向系统中平均投入15～16袋碳酸锶。这种碳酸锶投入方式有以下缺点：（1）碳酸锶加入量难以控制，造成生产成本升高。一般碳酸锶的加入量是通过岗位人员取析出锌的样品送至化验室化验，根据析出锌的含铅量调整加入碳酸锶用量，碳酸锶加入量过多，一方面造成浪费，另一方面造成系统阳极泥增多，掏槽周期缩短，严重的影响析出锌的产量［1］。碳酸锶加入量过少，析出锌含铅量超标，严重影响析出锌的质量，因此过量和过少都会影响析出锌的生产和质量；（2）碳酸锶加入的浓度是先浓后稀，时浓时稀，造成碳酸锶加入不均；（3）岗位人员的劳动强度大；（4）碳酸锶的浪费量大，造成生产成本上升。由于岗位操作人员的责任心、体力等诸多因素，使碳酸锶粉末散落满地，造成浪费并影响现场卫生；（5）碳酸锶不溶于水，将大量碳酸锶粉末倒入碳酸锶搅拌罐进行搅拌，对搅拌机造成超负荷运行造成电机烧毁，维修成本高。

针对以上情况，锌电解厂设备室根据碳酸锶在实际生产过程中的用量，对设备进行设计、选型、制作、论证。选择了一套型号为ZBΦ1000的圆盘给料机和一套LS400型螺旋进料机分别安装于电解Ⅰ系统和八系列，并比较螺旋给料机和圆盘给料机的实际生产运行情况。

1 螺旋给料机进料

1.1 螺旋给料机工作原理

螺旋给料机俗称绞龙［2］，具体结构如图1所示。具体工作原理是：利用转轴上的螺旋叶片，沿料槽输送粉粒状物料［3，4］。物料从进料口加入，当转轴转动时，物料受到螺旋叶片法向推力的作用，该推力的径向分力和叶片对物料的摩擦力，有可能带着物料绕轴转动，但由于物料本身和斜槽对物料的摩擦力的缘故，才不与螺旋叶片一起旋，而在叶片法向推力的轴向分力的作用下，沿着料槽轴向移动。

图1 直线螺旋给料机

1.2 螺旋给料机在生产中的实际情况

在实际生产运行中，发现螺旋给料机进料碳酸锶存在以下问题：

1.故障率较高。主要原因：一是碳酸锶在装载口位置容易堵塞，由于每班加入碳酸锶量较大，为容纳更多物料，料仓设计成圆锥型，这样碳酸锶在下游积压，无法顺利进入料槽。二是碳酸锶受潮，经过挤压，极易粘结在螺旋叶片上，并随叶片一起旋转或形成物料积塞而使螺旋机无法正常工作。三是加入碳酸锶时若混入硬块，如塑料块，一旦进入料槽，极易发生卡死现象，严重或烧坏电机。

2.维修不方便，工作量较大。由于经常堵塞，输出传动机构承担载荷不均，减速机、电机及联轴器等易损坏。一旦发生堵塞，必须要将料槽整体拆除清理，严重影响工作效率，甚至影响生产。

3.进料不均匀，定量不稳定，影响除铅效果。由于装载口进料不稳定，或者因为螺旋叶片部分粘结，进料时多时少，另外螺旋给料机给料能力固定，可调性较差，引起碳酸锶消耗量过少过多，并且影响除铅效果或增加成本。

4.操作维护要求比较高。一是对传动系统润滑要求比较严格，要求操作人员工作态度、责任心比较强。二是对物料的物规要求比较严格，物料要保持干燥，并且不能混入丁点较大颗粒杂质，要求比较细致。

针对以上问题，电解分厂对螺旋给料机进行了改进，具体措施如下：

1.针对装载口易积压物料的问题，在料仓上安装振动器，有所改善，但噪声很大，影响值班人员休息。

2.针对物料结块和混入硬块问题的问题，将料槽管体上面部分切掉，一旦螺旋叶片出现粘结或有硬块，物料会从此处跑出。

3.针对给料能力调节问题，设计增加了变频器，可以在一定范围内进行给料能力调节，但范围有一定局限性，转速太低，电机转矩不够。

4.对操作人员加强管理和操作培训。

综上所述，该设备在该工艺过程中使用情况并不乐观，经过一些改进优化措施基本能满足生产要求。

图2 圆盘给料机

2 圆盘给料机进料

2.1 圆盘式给料机工作原理

圆盘式给料机是一种使用广泛的连续式容积加料设备，可喂送粉状、小块状的物料（如煤料、粘土等），能均匀连续地将物料喂送到下一设备中，喂料量可以调节［5］。

如图2所示，圆盘式给料机主要由电动机、联轴器、减速装置、圆盘、槽钢柱、立柱、活动套盘、调节刮板和外盘套等几部分组成，喂送的物料由料仓下面的螺旋闸门出来经过本机活动套筒流到圆盘上。由于圆盘的转动及刮板的作用而被刮下，经过盘套上的出料口，溜入下一设备中去［6，7］。

如图2所示，d（θ）弧度时输送的物料量为：

式中：Q为圆盘给料机最大给料能力／t·h－1；h为活动盘套下缘至盘面的高度／m；θ为圆盘转动弧度；α为物料的倾斜角（≤自然休止角）／（°）；R为活动套筒的外半径（当刮板开到最大时）／m；r为物料的最大外径；n为圆盘的转速／r·min－1。

由上式可知，该圆盘运输机调节运输能力主要可以通过一下几种方式：（1）调节刮料板的位置：转动手轮可调整刮料位置，并通过刮板轴的指针指出刮料板位置；（2）调节下料套筒的高度：通过顶丝调整下料套筒的高度；（3）调节电机转速：安装变频器，可改变电机转速进行调节。

2.2 圆盘给料机在生产中的实际情况

圆盘给料机能承受仓压，运作平稳可靠，给料量容易调节，设备安装运行后，岗位操作人员只需将碳酸锶吊装倒入料仓中，然后通过圆盘给料机运行，将碳酸锶均匀地加入至锌电解系统中，圆盘给料机的转速通过变频器或刮板位置加以控制，使碳酸锶均匀地进入系统。

3 效果比较

整个项目改造完成之后，设备运行稳定，析出锌铅含量控制较好且碳酸锶消耗量明显下降，既降低了生产成本，又减轻了工人的劳动强度，也改善了岗位作业环境。整个项目改进后达到了预期的目标和效果。

3.1 除铅效果对比

除铅效果明显上升，现将改造之前的2011年5月～2012年7月与全面改造之后2015年7月～2016年6月电解厂系统铅合格率对比及碳酸锶消耗量对比列出，分别见表1和表2。

表1 铅合格率对比

表2 碳酸锶消耗量对比

从表1和表2中可以看出，使用圆盘给料机投加碳酸锶不但提高了析出锌铅合格率；碳酸锶的单耗水平也下降，较大幅度地节约了碳酸锶成本。2011年5月～2012年7月电解碳酸锶平均单耗为4.216 kg／t，2015年7月～2016年6月电解碳酸锶平均单耗为2.711 kg／t，平均每吨下降1.505 kg。

3.2 成本对比

3.2.1 投资成本

此项目包括Ⅰ系统、Ⅱ系统、七系列、八系列共投入四套成套设备费用合计约17.32万元，投入设备按3 a折旧，则每年费用为57 733元。

每年设备运行的动力费用：2.2 kW×4套×24 h ×350 d×0.55元／kWh＝40 656（元）。

3.2.2 节约成本

原料成本：2015年7月～2016年6月产量为385 909 t，2015年、2016年碳酸锶均价在4元／kg，在保证现有析出锌含铅控制要求的前提下，节约碳酸锶直接成本为：385 909 t×（4.216－2.711）（碳酸锶单耗下降）×4元／kg＝2 323 172（元）。

人工成本：减员4人按年薪每人6万元，4×6＝24（万元），合计年创效：2 323 172＋240 000－173 200／3－40 656＝246.5（万元）。

4 结束语

经过改造后，碳酸锶的加入量可以根据生产系统用量均匀加入到电解系统，BΦ1 000的圆盘给料机2012年7月在锌电解一系统于电解Ⅰ系统使用后，既降低了生产成本，又减轻了工人的劳动强度，也改善了岗位作业环境，达到了项目改造的目标和预期效果，八系列选用LS400型螺旋进料机后，虽然经过改进有了一定的效果，但是相比圆盘给料机，还是存在一定的缺陷，在2015年5月整改成圆盘给料机。

2013年5月电解厂开始在五系列、六系列、七系列和八系列逐步全面推广圆盘给料机，到2015年5月已全部完成并投入使用。

［1］ 颜炜.湿法炼锌中电解过程添加剂的选择［J］.四川有色金属，2004，（2）：40－41.

［2］ 李振亮，万文艳，李亚.定量螺旋给料机在粉洗盐生产中的应用研究［J］.盐业与化工，2008，37（2）：7－8.

［3］ 黄维波，李改军.螺旋输送机和水平振动输送机在PVC生产中的应用［J］.河南科技，2012，（12）：84－84.

［4］ 夏如铁，雷仕庆，胡云燕.定量给料机在粉体物料计量中的应用［J］.水泥，2010，（10）：63－65.

［5］ 雷建伏，华力，华婉，等.圆盘给料机在韶钢烧结厂的应用［J］.烧结球团，2003，28（4）：33－35.

［6］ 王博，魏彤.变频调速系统在圆盘给料机上的应用［J］.电气应用，2001，（12）：37－38.

［7］ 钱志根.浅析几种座式圆盘给料机的应用与设计改进［J］.矿山机械，2007，（6）：143－145.

Optim ization of the Selection of Strontium Carbonate Feed Equipment in the W et Process of Zinc

DEN Yan1，2
（1.Zhuzhou Smelter Group Co.，Ltd.，Zhuzhou 412004，China；2.Hunan Province Key Laboratory of Lead and Zinc Metallurgy，Zhuzhou 412004，China）

This paper introduces a series of problems of the feeding way of strontium carbonate and a variety of reasons in zinc electrolysis plant.Aiming at a series of problems of equipment type selection，the retrofit optimization work，compares the screw feeder and the disc feeder after use，gives the calculationmethod of the feed efficiency and dosage of disc feeder，analyzes the influencing factors and puts forward the countermeasures.

zinc wet smelting；strontium carbonate；screw feeder；disc feeder

TF111.31

A

1003－5540（2017）03－0031－03

2017－05－05

邓焱（1988－），男，助理工程师，主要从事冶金设备的维护管理工作。