彭振育，彭麗媛，彭 誠

（洛陽中彭化工環(huán)保技術(shù)有限公司，河南洛陽 471000）

鋅工業(yè)的發(fā)展，離不開技術(shù)與工藝裝備的進步。技術(shù)先進就能穩(wěn)定發(fā)展，技術(shù)落后就會衰落倒閉。目前鋅工業(yè)的工藝裝備、生產(chǎn)效率、產(chǎn)品品質(zhì)已成為影響其發(fā)展的重要因素。我國提升鋅工業(yè)的技術(shù)與工藝裝備水平已到了刻不容緩的地步，若想快速提升鋅工業(yè)的相關(guān)技術(shù)及工藝裝備水平，還需要做好扎實的基礎(chǔ)工作。單憑簡單地應(yīng)用各類高端設(shè)備遠遠不夠，鋅工業(yè)的有關(guān)新技術(shù)、新工藝、新裝備、新控制、新材料、新品種的“六新”研發(fā)與應(yīng)用，應(yīng)是當前急需的課題，技術(shù)與工藝裝備齊頭并進，才能推動鋅工業(yè)的長遠發(fā)展。革新傳統(tǒng)落后的工藝裝備，創(chuàng)造現(xiàn)代先進的工藝裝備，提升工藝裝備的技術(shù)進步，助推鋅工業(yè)的發(fā)展。

1 當前我國鋅工業(yè)工藝裝備技術(shù)現(xiàn)狀分析

工藝裝備技術(shù)是過程設(shè)備的體現(xiàn)，與工業(yè)的技術(shù)發(fā)展和生產(chǎn)力密切相關(guān)。鋅工業(yè)分為三大類：無機鋅、有機鋅、冶金鋅。鋅工業(yè)中的過程設(shè)備主要包括反應(yīng)容器、過濾分離、蒸濃結(jié)晶、干燥焙燒、工業(yè)爐窯等。

1.1 反應(yīng)容器技術(shù)現(xiàn)狀

反應(yīng)容器是一種實現(xiàn)化合反應(yīng)過程的設(shè)備，目前常用的反應(yīng)器類型主要有釜式反應(yīng)器，器內(nèi)有機械攪拌等裝置。對于高徑比較大的，設(shè)置多層攪拌槳葉，加熱方式有夾套式、盤管式、浸沒式。生產(chǎn)間歇式居多，將物料按照適宜配制后加入反應(yīng)容器內(nèi)進行反應(yīng)達到控制要求后放出物料。間歇反應(yīng)容器設(shè)備簡單，同一種容器可設(shè)計多品種生產(chǎn)，缺點是自動化程度低，效率低，間歇裝卸料操作繁雜，工藝指標控制不易穩(wěn)定，操作環(huán)境差。反應(yīng)器方面的技術(shù)發(fā)展已經(jīng)比較成熟，對于槳葉、轉(zhuǎn)速、流動等方面的合理設(shè)計是促進化合反應(yīng)的關(guān)鍵所在。

1.2 過濾分離設(shè)備技術(shù)現(xiàn)狀

過濾分離設(shè)備是常用的一種固液分離設(shè)備，可分為真空、壓力、離心三大類。真空類有轉(zhuǎn)筒、圓盤、帶式、池式等；壓力類有壓濾、壓榨、旋轉(zhuǎn)式、動態(tài)式等；離心類有三足式、吊袋式、刮刀式、螺旋式、碟片式、管式等。過濾分離是生產(chǎn)中不可分割的環(huán)節(jié)，從化合、凈化、精制、結(jié)晶工序均需要過濾分離裝備。大多企業(yè)的生產(chǎn)過濾已經(jīng)從傳統(tǒng)使用的真空濾池、板框壓濾等過濾更新到箱式過濾、隔膜過濾、刮刀式或旋濾式離心過濾，進一步提高了過濾效率。我國的過濾分離技術(shù)正逐步走向機械化、精細化的科技領(lǐng)域。

1.3 蒸濃結(jié)晶設(shè)備技術(shù)現(xiàn)狀

蒸濃設(shè)備是化工生產(chǎn)中最為普遍的過程設(shè)備之一。目前常用的有釜式蒸發(fā)器、流態(tài)蒸濃器、多效蒸發(fā)器、升膜蒸發(fā)器、降膜蒸發(fā)器、強制循環(huán)蒸發(fā)器、MVR 蒸發(fā)器等，傳統(tǒng)的釜式蒸發(fā)器存在效率低，多效蒸發(fā)器存在嚴重結(jié)垢易造成堵塞、維修麻煩、壽命短、不利于鋅的蒸濃結(jié)晶，升膜和降膜蒸發(fā)器能耗高、易出現(xiàn)接縫開裂損壞、不易維修、清理麻煩，強制循環(huán)蒸發(fā)器和MVR 蒸發(fā)器工藝設(shè)備復(fù)雜、造價高、選材及配備不當會前功盡棄；流態(tài)蒸濃器不會結(jié)垢堵塞、效率高、控制簡便，是近年來新興的適用于鋅工業(yè)的蒸濃設(shè)備。

結(jié)晶設(shè)備現(xiàn)階段主要有槽式結(jié)晶器、罐式結(jié)晶器、流態(tài)結(jié)晶器、臥旋結(jié)晶器、TDB 結(jié)晶器等。結(jié)晶器由于受物料性狀的影響，使用槽式、罐式、臥旋結(jié)晶器居多，普遍存在結(jié)料堵塞等現(xiàn)象。

由于氯化鋅的同質(zhì)多晶現(xiàn)象，需要蒸濃干燥結(jié)晶，目前企業(yè)使用傳統(tǒng)的石墨坡板爐窯，容易滲漏、造成鋅損失、維修繁雜、操作環(huán)境差等，個別嘗試石墨降膜干燥蒸發(fā)，出現(xiàn)接縫容易開裂、結(jié)垢堵塞、效率低等缺陷。

1.4 干燥焙燒設(shè)備技術(shù)現(xiàn)狀

干燥焙燒是鋅工業(yè)中最后環(huán)節(jié)的關(guān)鍵設(shè)備。傳統(tǒng)的托盤式、烘箱式、隧道式、管式、轉(zhuǎn)筒式干燥，主要存在占地面積大、熱容量系數(shù)小、利用效率低、熱效率僅為50%~70%左右。逐漸更新到帶式、氣流式、槳葉耙式、流化床、噴霧式、閃蒸式、流態(tài)化、高頻微波干燥等。焙燒工藝裝備技術(shù)的應(yīng)用也在不斷革新，從傳統(tǒng)的反射爐、隧道爐到回轉(zhuǎn)窯、鏈板窯、沸騰爐、流態(tài)霧化爐等。回轉(zhuǎn)窯采用電源熱或氣源熱與轉(zhuǎn)爐內(nèi)填充30%左右固相產(chǎn)生的焙解過程。鏈板窯采用電源熱或氣源熱在鏈板往復(fù)轉(zhuǎn)動表面分布固相的焙解過程。沸騰爐采用電源熱或氣源熱通過上升氣流與固相懸浮狀態(tài)產(chǎn)生的焙解過程。流態(tài)霧化爐是20世紀20年代研制，采用氣源熱通過導(dǎo)向流的分散及流體層的霧化狀態(tài)產(chǎn)生的焙解過程，是集干燥、焙燒、包裝一體自動化、熱源二效再生利用的多元化工藝裝備，最早使用的是湖南雙峰鋅品廠，焦作華宇化工用于活性納米氧化鋅及碳酸鋅的干燥焙燒自動一體化裝備。

1.5 工業(yè)爐窯設(shè)備技術(shù)現(xiàn)狀

工業(yè)爐窯的應(yīng)用有直接法氧化鋅的維氏爐、碳化鋅氧爐，回轉(zhuǎn)窯、煙化爐、鼓風爐、轉(zhuǎn)底爐、旋速爐、懸浮爐，間接法氧化鋅的花瓶爐、立式坩堝爐、臥式坩堝爐，火法煉鋅的平罐爐、豎罐爐、鼓風爐、電爐、鋅焙砂旋爐等。維氏爐在20世紀80年代國內(nèi)規(guī)?；a(chǎn)企業(yè)有湖南水口山二廠、河南洛陽欒川化工總廠等；碳化鋅氧爐是20世紀20年代對碳化、氧化及分離收粉器進行革新的生產(chǎn)系統(tǒng)，促進生產(chǎn)安穩(wěn)進行，提高工作效率。直接法是利用含鋅物料配制碳進行冶煉還原氧化、冷卻收粉得到90%~99.5%氧化鋅；回轉(zhuǎn)窯是利用中低度含鋅二次資源與碳配制進行物料移動冶煉再生得到含鋅35%~50%左右的次氧化鋅；煙化爐是處理含鉛鋅鍺錫金屬復(fù)雜原料的方法之一，液態(tài)提渣揮發(fā)有價金屬，在鉛鋅行業(yè)得到推廣應(yīng)用；鼓風爐于20世紀60年代被引進韶關(guān)冶煉廠，經(jīng)燒焦處理鉛鋅混合物料，進行還原熔煉得到粗鉛、粗鋅或氧化鋅；轉(zhuǎn)底爐在20世紀90年代為了解決鋼廠灰問題，后來在馬鋼、沙鋼、萊鋼進行了試用，以垂直軸為中心的盤式轉(zhuǎn)底爐處理鋼鐵廠含鋅的集塵灰固廢物；旋速爐是利用導(dǎo)向渦旋進行對中低含鋅二次資源熔煉；懸浮爐是利用平衡風壓讓含鋅物料懸浮分解熔煉，國內(nèi)進行了多次消化研制。

間接法氧化鋅工業(yè)化生產(chǎn)最早的是上海京華化工廠、廣西柳州鋅品廠等，形成規(guī)?；嫩釄鍫t為花瓶爐、立式坩堝爐、臥式坩堝爐，是將金屬鋅融化、流入高溫坩堝中進行蒸發(fā)氧化得到99%~99.7%氧化鋅；火法煉鋅爐窯在國內(nèi)歷史悠久，馬槽爐、八卦爐及平罐爐煉鋅在20世紀90年代曾經(jīng)達到鼎盛時期，豎罐爐最早應(yīng)用的葫蘆島鋅廠、ISP 鼓風爐最早應(yīng)用的株洲冶煉廠、電爐最早應(yīng)用的洛陽欒川有色金屬公司、洛陽有誠冶金公司等；火法煉鋅是利用碳進行鋅沸點還原蒸餾、冷凝得到粗鋅錠，再精餾得到精鋅。

2 鋅工業(yè)工藝裝備技術(shù)提升

2.1 反應(yīng)容器工藝裝備技術(shù)提升

反應(yīng)容器在鋅工業(yè)中密切關(guān)系到化合反應(yīng)效率的關(guān)鍵，目前旋葉板化合反應(yīng)器是反應(yīng)容器中有效的設(shè)備之一。反應(yīng)容器不但要結(jié)合物料特性選擇適宜的，要結(jié)合產(chǎn)能開展連續(xù)化合反應(yīng)的技術(shù)創(chuàng)新提升，讓化合反應(yīng)系統(tǒng)化、連續(xù)化、標準化的工藝過程。從配制加料、液固投放、工藝控制、液固輸送、檢測跟蹤等進行一體化作業(yè)，確定因素影響依次為溶劑濃度、液固比、溫度、浸溶時間[1]。不但提高化合效率，大幅度地降低生產(chǎn)成本，要穩(wěn)定工藝控制的平衡。

2.2 過濾分離工藝裝備技術(shù)提升

過濾分離設(shè)備是除去溶液中固體顆粒物、懸浮物等雜質(zhì)，降低溶液的濁度，達到溶液澄清的目的，或者得到適宜的固體結(jié)晶物。我國的過濾壓緊機構(gòu)從手動、機械到液壓，過濾方式從明流、暗流到明流單雙向洗滌、暗流單雙向洗滌，類型上從板式、箱式、立式、帶式，取得了不斷的科技進步。傳統(tǒng)的過濾分離已不能適應(yīng)現(xiàn)代鋅工業(yè)發(fā)展的需要，要結(jié)合物料的性狀進行選擇和自動化的創(chuàng)新提升，特點是要結(jié)構(gòu)簡單、適合黏細物料、自動卸料、洗滌、烘干、濾餅含濕量低、密封性好、成本低的工藝裝備。目前隔膜過濾、真空過濾能適宜局部功能，要實現(xiàn)整體功能還需要進一步的提升，采取多元化綜合過濾系統(tǒng)，提高過濾效率，降低能耗。

2.3 蒸濃結(jié)晶工藝裝備的提升

蒸濃是使溶液中溶劑蒸發(fā)溶液濃度提高的過程，結(jié)晶是飽和狀態(tài)下晶核的成長析出過程。鋅的蒸濃結(jié)晶不同于其他鹽類，要想獲得不易結(jié)塊、顆粒均勻、質(zhì)量穩(wěn)定的結(jié)晶體，除工藝條件控制外，提升工藝裝備的整體設(shè)計極其關(guān)鍵。不但要高效蒸濃，而且要促進晶核的均勻成長，減輕結(jié)料避免堵塞現(xiàn)象。流態(tài)蒸濃器與流態(tài)結(jié)晶器的一體化工藝裝備的開發(fā)應(yīng)用，將會為鋅的蒸濃結(jié)晶奠定良好的基礎(chǔ)。

2.4 干燥焙燒工藝裝備的提升

干燥是利用熱源對漿餅物料中水分汽化后獲得固體適宜產(chǎn)品的操作過程。干燥焙燒在國內(nèi)沒有完整的規(guī)?；\行體系，技術(shù)含量偏低，大多依靠傳統(tǒng)的反射爐、回轉(zhuǎn)爐、流化床的模式，在工藝裝備過程中的生產(chǎn)能力、熱源能量、工藝控制、品質(zhì)穩(wěn)定、物料運行方式等有著較大的提升空間，要立足向大型化、連續(xù)化、封閉化、自動化的方向，有利于提高產(chǎn)品的濕分汽化、粒徑轉(zhuǎn)型，有利于產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定，有利于節(jié)能降耗、低成本、高效益，進一步針對膏糊狀、熱敏性物料的設(shè)備適宜開發(fā)，研發(fā)出多功能的工藝裝備，能集過濾、干燥、焙燒、包裝等單元操作體系。隨著流態(tài)霧化干燥焙燒爐的生產(chǎn)應(yīng)用，實現(xiàn)了干燥、焙燒、包裝一體化操作控制，占地面積小，能耗低，自動化程度高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，促進了干燥焙燒工藝裝備的進步。

2.5 工業(yè)爐窯工業(yè)裝備的提升

直接法氧化鋅爐窯經(jīng)過對碳化分離的革新取得了成效，特別是2021年氧化鋅生產(chǎn)冶煉自動進料機在直接法氧化鋅的應(yīng)用，取代了長達近50 a 人工進料并獲得了成功，但自動出渣機還需要聯(lián)動技術(shù)的完善，要更進一步地促進全自動進料、冶煉、出渣一體化裝備有待提升?；剞D(zhuǎn)窯設(shè)計要在高質(zhì)低耗、生產(chǎn)過程結(jié)圈的預(yù)防、延長使用期等方面有待提升。煙化爐結(jié)構(gòu)實行了優(yōu)化，并對渣型、壓密必要性、冷料入爐等進行了提升，但在耐材及收塵方面還需要提升。懸浮爐的內(nèi)部配套構(gòu)造設(shè)計是生產(chǎn)成功的先決條件，物料分散、能量梯級及物衡環(huán)節(jié)需要進一步提升。轉(zhuǎn)底爐經(jīng)過多年的試制，要在熱利用、高耗能、效率低、煙氣凝結(jié)、余熱系統(tǒng)容易堵塞及耐材損耗等方面，還需要優(yōu)化提升。間接氧化鋅爐窯的蒸餾容器是影響其產(chǎn)能發(fā)展的重要環(huán)節(jié)，要提高單器容量、降低能源及耐材消耗等。鼓風煉鋅在床面積、運轉(zhuǎn)效率、降低雜質(zhì)含量方面具有較大的提升空間?；鸱掍\重點要提升工藝條件的自動控制及熱源再生效率、耐材的適用組分等，才能穩(wěn)定生產(chǎn)，重新立足于市場。總之，選擇工藝裝備要綜合整體因素，設(shè)計更高效、更節(jié)能、更實用、更清潔的工藝裝備技術(shù)。

3 工藝裝備技術(shù)發(fā)展前景

3.1 提高工藝裝備合理設(shè)計，促進實用科技發(fā)展

只有做好工藝裝備技術(shù)的提升，才能促進企業(yè)科技有力發(fā)展。規(guī)劃設(shè)計是關(guān)鍵，目前，要丟掉傳統(tǒng)的設(shè)計觀念，在對工藝裝備進行規(guī)劃設(shè)計時，要依靠豐富的生產(chǎn)實踐經(jīng)驗與扎實的理論知識相結(jié)合，以實踐檢驗理論、以理論指導(dǎo)實踐，對整體項目的結(jié)構(gòu)與工藝參數(shù)進行系統(tǒng)性的論證和設(shè)計，才能做到合理化。由于工藝裝備涉及多個流程及設(shè)備相組合，物料的特性也多樣化，所對應(yīng)的項目結(jié)構(gòu)以及工藝參數(shù)也要多樣化，但多數(shù)企業(yè)的項目設(shè)計中沒有全面布局而單一化，往往以產(chǎn)量為依據(jù)，一套設(shè)計照搬一輩子的陳舊觀念，并沒有考慮到物料特性、工藝條件、裝備銜接、流體流動、熱質(zhì)傳遞、節(jié)能降耗等問題，往往建造出來的工藝裝備在實際生產(chǎn)中并不理想，常出現(xiàn)操作不順、控制不穩(wěn)、工藝不全、裝備不適，導(dǎo)致效率低、能耗高、品質(zhì)差、成本大等現(xiàn)象，嚴重影響市場競爭力。照搬硬套的時代已經(jīng)過去，全方位綜合規(guī)劃設(shè)計，才能真正促進現(xiàn)代企業(yè)科技的穩(wěn)步發(fā)展。

3.2 提高鋅工業(yè)技術(shù)水平，用先進技術(shù)提高產(chǎn)品品質(zhì)

我國鋅工業(yè)的工藝裝備技術(shù)與世界發(fā)達國家的同行業(yè)相比還存在著差距。目前市場中、低技術(shù)含量的產(chǎn)品占著主導(dǎo)地位。隨著國際市場競爭的不斷加劇，擺在面前的是產(chǎn)品品質(zhì)的競爭壓力。日益激烈的市場競爭，我們的企業(yè)必須通過創(chuàng)新提高技術(shù)進步、吸收國內(nèi)外先進技術(shù)來提升產(chǎn)品品質(zhì)。產(chǎn)品建設(shè)發(fā)展的思路要拓展工藝裝備的大型化、流程的連續(xù)化、控制的自動化、表面的處理質(zhì)量、耐腐的專業(yè)材料等方面，研發(fā)多功能一體機控制裝備，促進產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)高效。多進行技術(shù)交流，吸收應(yīng)用最新技術(shù)成果，加速提高鋅工業(yè)工藝裝備技術(shù)水平。

3.3 加強管理，建立現(xiàn)代企業(yè)制度

我國鋅生產(chǎn)企業(yè)中，不完全統(tǒng)計家族式企業(yè)占60%左右，股份聯(lián)合企業(yè)占30%左右，集團企業(yè)10%左右，在管理模式上大多采取家長式、粗放式的管理，這是國內(nèi)鋅企業(yè)制約發(fā)展不大、工藝裝備不強、產(chǎn)品品質(zhì)不精的根源之一。市場競爭要求企業(yè)必須重新審視組織結(jié)構(gòu)及管理戰(zhàn)略。沒有一個科學(xué)的現(xiàn)代管理，就很難實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的高瞻遠矚目標。企業(yè)不但要立足制定長遠的發(fā)展戰(zhàn)略，重視聯(lián)合技術(shù)人才、聯(lián)盟科研機構(gòu)，建立現(xiàn)代企業(yè)管理制度，要做到：①戰(zhàn)略提升打造領(lǐng)先型；②團隊驅(qū)動打造動力型；③能力拓展打造創(chuàng)新型；④挖潛增效打造節(jié)能型；⑤管理強化打造執(zhí)行型；⑥品牌重塑打造責任型。綜合進行提升打造，才能實現(xiàn)企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

3.4 規(guī)劃調(diào)整企業(yè)結(jié)構(gòu)，培育企業(yè)的核心競爭能力

我國鋅工業(yè)的特點是企業(yè)數(shù)量多但整體素質(zhì)不高，多數(shù)企業(yè)工藝裝備技術(shù)落后，不少企業(yè)還在延用落后淘汰的工藝裝備。仿造建廠搞項目，建了改改了建，馬馬虎虎搞生產(chǎn)，人力財力物力精力都花在彎路上，又想走捷徑，又不舍得資本購進使用新科技或創(chuàng)新研發(fā)，導(dǎo)致企業(yè)面臨制造成本高、操作環(huán)境差、品質(zhì)忽高忽低，沒有市場競爭力的困境。企業(yè)要有大膽規(guī)劃調(diào)整結(jié)構(gòu)的精神，尋找更廣闊的生存和發(fā)展空間。自主培育或聯(lián)合培育科技實力，擁有先進的工藝裝備技術(shù)，夯實市場的主導(dǎo)產(chǎn)品。企業(yè)應(yīng)積極規(guī)劃產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提高核心競爭能力，形成自己的特色工藝裝備技術(shù)和品質(zhì)。

3.5 推動企業(yè)成為科技創(chuàng)新的主體

我國鋅工業(yè)創(chuàng)新水平低、具有的實用性不強，形成的專有技術(shù)或研發(fā)知識產(chǎn)權(quán)的實用新工藝、新技術(shù)、新產(chǎn)品的企業(yè)寥寥無幾，這也是我國鋅工業(yè)發(fā)展壯大緩慢的重要原因。還有一部分知識成果沒有有效地轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，這是受決策投資觀念的影響，落后的投資小，先進的投資大，局部觀念限制了全局觀念的經(jīng)濟模式，導(dǎo)致企業(yè)一直處于落后、面臨困境的邊緣。企業(yè)要成為科技創(chuàng)新的主體，就要不斷的深入研究、實踐和探索，使資源得到合理的配置與利用，就要提高工藝裝備技術(shù)，有效地促進和發(fā)展企業(yè)創(chuàng)新的主體能力。

4 結(jié)束語

鋅工業(yè)作為我國形成較晚、發(fā)展相對緩慢的工業(yè)，其市場和發(fā)展前景非常廣闊。盡管鋅工業(yè)工藝裝備在落后傳統(tǒng)的局面有所更新，特別是最近5 a，在環(huán)保政策和市場競爭下，淘汰了大部分工藝裝備技術(shù)落后的企業(yè)，促進了革新工藝裝備的應(yīng)用，并取得了良好的效果。但是工藝裝備技術(shù)的創(chuàng)新仍然需要努力，多方面系統(tǒng)地提高工藝裝備技術(shù)的合理性和可靠性，在提高生產(chǎn)效率、降低能源消耗、穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量、機械自動化等方面具有較好的發(fā)展前景。