酸洗槽中移动式接酸装置的设计与应用

朱中亮 陈坤

(云南锡业股份有限公司 云南个旧 661000)

1 前言

在某冶炼工厂低浓度SO2制酸工艺的酸库工段，成品工业硫酸由储酸罐放入成品酸地下槽，再用泵送入计量槽内，然后经放酸管放入酸罐车运送出厂。放酸管上的316L材质阀门因启停频繁，加上硫酸腐蚀，并不能实现完全关闭，放酸口硫酸泄漏问题不可避免。针对该问题，专门设计一套接酸装置，以保证人身安全为前提，让泄漏出来的浓硫酸能平稳溢流回成品酸地下槽。

2 移动式接酸装置的设计及结构构成

2.1 功能需求

根据酸库目前存在的问题，所要设计的装置必须满足以下几个功能：①现场工作人员可以在一个比较安全的地方进行操作；②不影响酸罐车装酸；③在不放酸的时候，放酸管口泄漏出来的酸可以安全地回流进入成品酸地下槽；④方便维修和保养。

2.2 结构设计

在了解了实际的工作情况和功能需求后，设计出一套移动式接酸装置。该装置主要由酸管提升机构、杠杆铰链机构这两部分构成，与硫酸有直接接触的材料均采用防腐蚀的316L不锈钢材质，其结构如图1。两套主要机构在结构上相互独立，但在使用时需要相互配合才能完成最终接酸放酸的过程。

酸管提升机构的功能：放酸管外的套管由钢绳经定滑轮绕到操作台一端，通过配重板升降，调整其高度。当酸车接酸时，将外套管放下，使之伸入酸车储酸罐中；当酸车离开时，将外套管升起，恢复到正常位置。

杠杆铰链机构的功能：小车两侧装有滚轮，可沿水平轨道来回移动。溢流的硫酸先进入小车，然后流入中间存储罐，最后回到成品酸地下槽。

2.2.1 酸管提升机构

整个酸管提升机构(如图2)由套管、钢绳、定滑轮、支撑梁和配重板这五个部分组成。

图2 酸管提升机构1-套管;2-钢绳;3-定滑轮;4-配重板;5-支撑梁

钢绳一端连接套管上的吊耳，另一端绕过定滑轮，穿过支撑梁上矩形槽，连接到配重板上。通过调整配重板的高度，可以实现套管的升降。配重板靠支撑梁面焊接有圆形销柱，插入支撑梁上的孔，能将套管定位。

2.2.2 杠杆铰链机构

整个杠杆铰链机构(如图3)主要由导轨、操作杆、小车以及中间存储罐这四部分组成。

图3 杠杆铰链机构1-操作杆;2-导轨;3-小车;4-中间存储罐

操作杆为整个机构的原动件，一端与小车后板上的销座通过销柱连接组成铰链结构，另一端穿过操作平台预先开好的椭圆槽(如图2)，以此作为支点，组成一个活动的杠杆。

导轨是两根等长的槽钢，小车的四个车轮(左右各两个)设计与槽钢内缘匹配。导轨前端安装定位销，其作用是对小车限位，使小车在工作过程中不致脱轨。导轨通过螺栓连接固定到操作平台的H型钢上。小车底部设计成斜坡状，前高后低，使流入小车的浓硫酸更易汇集到后端管口。小车后部焊接一段无缝管，另一端插入中间存储罐中。中间存储罐前后两端用板封死。前端板上部开孔，孔与前面小车插入无缝管配合，两者之间留有间隙，可以使管件在中间存储罐内平动时没有阻碍。中间存储罐通过喉箍固定在机架上。

2.3 工作过程

未放酸时的状态如图1所示。在此过程中，套管升起，其底端伸入小车槽内，放酸管中溢流的浓硫酸经套管先进入小车，再由小车尾部无缝管进入中间存储罐，最后由中间存储罐底部回流管流回到成品酸地下槽。此过程中，泄露的浓硫酸是在一个闭路中循环，回流进入成品酸地下槽的浓硫酸最终通过酸泵又进入装酸计量槽。

放酸时的状态如图4所示。酸罐车就位后，先转动操作杆，使小车向后移动，让出套管移动空间。再通过支撑梁上的配重板，利用定滑轮，将套管下降至酸车槽内，然后打开放酸管上的阀门。待酸车装满酸后，关闭阀门，将套管升起，转动操作杆，使小车移到前端，装置恢复为未放酸时的状态。

图4 放酸状态1-套管;2-放酸管;3-阀门;4-装酸计量槽;5-支撑梁;6-操作杆;7-工作平台;8-导轨;9-小车;10-中间存储罐;11-回流管;12-成品酸地下槽

3 杠杆铰链机构的运动可行性分析

杠杆铰链机构为整个装置的主要操作机构。此机构共有2个活动构件(即小车和操作杆)，2个低副(小车属于复合铰链结构)，1个高副(操作杆)，机构的自由度为：

F=3n-(2pl+ph)

(1)

式中:n—活动构件数目，2；

pl—低副，2；

ph—高副，1。

将数据代入(1)式得：

F=3×2-(2×2+1)=1

原动件(操作杆)数目与机构自由度一致，均为1，说明该机构具有确定的运动。

4 结论

该移动式接酸装置目前已应用到实际工作中(装置实物见图5)，运行稳定，较好地解决了酸库放酸口漏酸问题，在一定程度上消除了安全隐患，达到了预期效果。

图5 装置实物

此装置制作简单，操作方便，易于拆装维修，在保障人身安全方面具有一定作用，可以在其它类似的工作现场进行推广。需要注意的是，该装置在使用现场应尽量避免用水冲洗，浓硫酸被水稀释后对不锈钢的腐蚀会加剧。