李 偉

（中國瑞林工程技術(shù)股份有限公司，江西南昌 330038）

1 概述

在火法煉銅的生產(chǎn)過程中，熔煉爐和吹煉爐煙氣處理系統(tǒng)余熱鍋爐、沉塵室、電收塵器等收塵設(shè)備收集的煙塵一般需進(jìn)行后續(xù)處理，以便回收煙塵中的有價元素或者脫除有害元素，故需要將煙塵集中輸送至工藝要求的地點[1]。

銅冶煉廠常用的煙塵輸送方式及裝置包括氣力輸送、螺旋輸送機、埋刮板輸送機、斗式提升機以及煙塵罐叉車輸送等。螺旋輸送機、埋刮板輸送機和斗式提升機受直線布置的限制，僅適用于短距離輸送。氣力輸送布置靈活、可遠(yuǎn)距離輸送、煙塵不“落地”、無粉塵飛散、系統(tǒng)構(gòu)造簡單、自動化程度高、無機械傳動部件、維修保養(yǎng)方便，是目前主流的煙塵輸送方式；但氣流輸送僅適合于粉料輸送，不適宜輸送易結(jié)塊和粘性大的煙塵[2]。煙塵罐叉車輸送雖勞動強度大，勞動效率低，但不受煙塵粒度、粘性和吸水性的影響，同時也能作為煙塵氣力輸送的一種事故旁通線路；因此至今仍是國內(nèi)銅冶煉廠廣泛采用的一種煙塵輸送方式。

2 煙塵罐叉車輸送存在的問題

圖1為國內(nèi)銅冶煉廠常用煙塵罐的外形圖，煙塵罐主要由圓柱形罐體、卸料機構(gòu)和運輸用蓋板組成。卸料機構(gòu)采用翻板閥，驅(qū)動方式為手動。當(dāng)需要卸載罐中的煙塵時，人工旋轉(zhuǎn)卸料機構(gòu)的手輪，通過嚙合齒輪帶動翻板閥向下翻轉(zhuǎn)，煙塵在重力的作用下從罐體內(nèi)卸出。生產(chǎn)中煙塵從頂部進(jìn)料，待煙塵裝到一定量時，用叉車運輸?shù)侥康牡?，從底部卸料機構(gòu)排出。

根據(jù)實際生產(chǎn)經(jīng)驗，這種煙塵罐及其運輸卸料過程中存在的問題主要有：1）罐體受外部撞擊容易產(chǎn)生變形，導(dǎo)致蓋板蓋不上，運輸過程中煙塵從頂部飛揚；2）底部卸料機構(gòu)易松動，叉車運輸過程中煙塵從底部漏料；3）卸料傳動機構(gòu)因為銹蝕和煙塵的附著容易卡死，人工操作困難，費時費力，勞動強度大；4）卸料時，需先卸載到庫房地坑外地面上，再通過推土車推至地坑內(nèi)，粉塵污染嚴(yán)重，污染面涉及區(qū)域大。

圖1 國內(nèi)銅冶煉廠常用煙塵罐外形圖

圖2為國內(nèi)某銅冶煉廠投入使用一段時間后的煙塵罐實物圖。圖3為部分銅冶煉廠在底部增設(shè)托盤防止漏料的實物圖，但收效甚微且增加了勞動強度，治標(biāo)不治本。

圖2 使用一段時間后的煙塵罐

圖3 底部設(shè)置托盤的煙塵罐

3 煙塵罐及其卸料方式的設(shè)計改進(jìn)

國內(nèi)某新建銅冶煉廠，設(shè)計規(guī)模為年產(chǎn)20×104t陰極銅，主工藝流程為精礦庫配料—精礦制?！獖W斯麥特爐熔煉—電爐沉降—轉(zhuǎn)爐吹煉—陽極精煉。其中，熔煉爐和吹煉爐收塵系統(tǒng)所收集的煙塵部分送至精礦庫返回熔煉系統(tǒng)，部分開路送至附近工廠濕法綜合回收，所采取的輸送方式均為煙塵罐叉車輸送。

為積極響應(yīng)國家環(huán)保新政策，構(gòu)建綠色新工廠，針對傳統(tǒng)煙塵罐叉車輸送中存在的問題，在該工程的設(shè)計過程中，從以下2個方面進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)。

3.1 煙塵罐本體的改進(jìn)

針對傳統(tǒng)煙塵罐罐體易變形、底部易漏料等問題，新設(shè)計的煙塵罐增加了筒體鋼板的厚度，內(nèi)部加設(shè)筋板，同時取消了底部的卸料機構(gòu)，并進(jìn)行封底。頂部為圓形錐口，底部為下小上大的錐臺，其外形圖見圖4。通過罐體封底的設(shè)計，徹底解決底部卸料結(jié)構(gòu)松動而造成煙塵漏料的問題。

圖4 設(shè)計改進(jìn)后的煙塵罐

3.2 煙塵罐卸料方式的改進(jìn)

由于設(shè)計改進(jìn)后的煙塵罐取消了底部卸料機構(gòu)，為此新設(shè)計開發(fā)了1套實現(xiàn)煙塵罐機械卸料的翻罐機[3]。圖5為翻罐機的外形軸測圖。

圖5 翻罐機的外形軸測圖

1）翻罐機的主體構(gòu)造。（1）主立柱。翻罐機包括2根主立柱，通過地腳螺栓與地下基礎(chǔ)相連。（2）旋轉(zhuǎn)主軸。旋轉(zhuǎn)主軸的兩個軸承座分別固定在2根主立柱之上，主軸橫跨在2根主立柱之間。（3）翻轉(zhuǎn)板框。翻轉(zhuǎn)板框與主軸采用固定式連接，翻轉(zhuǎn)板框為方形外框，中部開有通孔，其尺寸與改進(jìn)后煙塵罐的頂部圓形錐口相吻合。（4）翻轉(zhuǎn)門。翻轉(zhuǎn)板框通孔上方設(shè)置了翻轉(zhuǎn)門，通過鉸接的方式與翻轉(zhuǎn)板框頂部的加筋肋條相連。（5）托板。托板為方形外框，尺寸與翻轉(zhuǎn)板框一致，中部開有通孔，其尺寸與改進(jìn)后煙塵罐的底部錐臺相吻合。（6）鎖緊機構(gòu)。托板和翻轉(zhuǎn)板框的4個邊角處設(shè)置有使兩者靠近、遠(yuǎn)離的鎖緊機構(gòu)，鎖緊機構(gòu)采用液壓驅(qū)動。（7）液壓推桿。液壓推桿傾斜設(shè)置，一端通過地腳螺栓與地下基礎(chǔ)相連，另一端通過鉸接的方式與翻轉(zhuǎn)板框相連。（8）弧形護(hù)罩。上述全部部件設(shè)置在1個半密封式的弧形護(hù)罩內(nèi)，弧形護(hù)罩焊接固定在地面，但與上述部件均無硬性連接。

2）翻罐機的運行方式。（1）罐體定位。將翻罐機布置在煙塵庫房地坑外的地面上，當(dāng)叉車運輸煙塵罐至庫房時，通過叉車將煙塵罐放置在托板上，利用煙塵罐底部錐臺與托板中部通孔尺寸吻合的特征進(jìn)行煙塵罐的精確定位，此時托板與地面平行。（2）液壓鎖緊。煙塵罐定位好以后，鎖機機構(gòu)動作，將煙塵罐豎直向上提升，使煙塵罐頂部圓形錐口與翻轉(zhuǎn)板框中部通孔緊密相連，并鎖緊。（3）翻轉(zhuǎn)卸料。隨后液壓推桿開始動作，斜向推動翻轉(zhuǎn)板框，使翻轉(zhuǎn)板框沿著旋轉(zhuǎn)主軸轉(zhuǎn)動，當(dāng)轉(zhuǎn)動到一定的角度后，煙塵罐罐口朝下，在煙塵斜向下的重力作用下，翻轉(zhuǎn)板框上部的翻轉(zhuǎn)門被沖開，煙塵開始卸料，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)至推桿的行程終點，完成卸料過程，煙塵卸至庫房地坑邊緣設(shè)置的光滑斜坡上，通過斜坡滑落在地坑內(nèi)。（4）復(fù)位。卸料完成后，旋轉(zhuǎn)板框開始反向旋轉(zhuǎn)，復(fù)位至罐口朝上的狀態(tài)，翻轉(zhuǎn)門在復(fù)位彈簧的作用下蓋住翻轉(zhuǎn)板框的通孔，隨后鎖緊結(jié)構(gòu)開始松開，使托板回復(fù)至原位，叉車將煙塵罐叉出，整個卸料過程完成。

整個翻罐機單獨配置了1套液壓油站提供驅(qū)動力，實現(xiàn)機械化卸料，減輕了勞動強度，提高了工作效率。由于卸料過程中的落差很小，減少了揚塵，并且整個卸料過程中始終處于密閉式弧形護(hù)罩內(nèi)，同時通過翻轉(zhuǎn)門蓋住了翻轉(zhuǎn)板框中部通孔，因此有效地避免少量揚塵逸散至庫房外。通過與庫房內(nèi)設(shè)置的噴霧降塵系統(tǒng)相配合，有效地降低了庫房內(nèi)部的粉塵濃度。另外，整個弧形護(hù)罩相當(dāng)于1個吸風(fēng)罩，若在弧形護(hù)罩上合適的位置設(shè)置1個吸風(fēng)口，通過布袋收塵器+引風(fēng)機的凈化系統(tǒng)，則可以更進(jìn)一步降低粉塵濃度，實現(xiàn)清潔生產(chǎn)。圖6為現(xiàn)場安裝完成后的翻罐機。

圖6 安裝完成后的翻罐機

4 結(jié)語

在銅的火法冶煉工藝中，有效控制煙塵輸送和處理過程中粉塵污染，關(guān)系到安全、清潔生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)等重大問題。通過對煙塵罐本體及其卸料方式的設(shè)計改進(jìn)，有效地解決了傳統(tǒng)煙塵罐運輸卸料過程中的漏料、揚塵、勞動強度大等諸多問題，凈化了廠區(qū)環(huán)境，可供同類型銅冶煉廠借鑒參考。