一种自动捞渣装置在熔铅锅捞渣中的应用

张 荣

（株洲冶炼集团有限责任公司，湖南株洲 412004）

一种自动捞渣装置在熔铅锅捞渣中的应用

张 荣

（株洲冶炼集团有限责任公司，湖南株洲 412004）

熔铅锅捞渣一直是国内铅冶炼行业的一个难题，文章介绍了一种熔铅锅自动捞渣装置的结构和原理，以及该装置自动捞渣取代原有熔铅锅人工捞渣生产实际应用情况，为国内同行业熔铅锅捞渣提供了一种借鉴。

铅浮渣；熔铅锅；自动捞渣装置；捞渣斗

铅阳极熔铅锅是将铅冶炼工艺产粗铅，一般是熔液态直接流入其中，如国内某厂引进的先进KIVCET炉直接炼铅工艺就是通过溜槽直接将熔液态粗铅流入熔铅锅，熔铅锅下面一般设蓄热炉燃烧天然气保温，也有将粗铅、残阳极板以固态状入熔铅锅，融化后用铅泵打入阳极板铸造机制作铅阳极板，目前国内主要铅冶炼厂采用立模浇铸系统生产大阳极板，进入铅精炼工序。熔铅锅上部的铅浮渣国内企业一般采用人工捞渣方式操作。国外有些铅冶炼厂的铅阳极熔铅锅已实现了机械化自动捞渣［1］。国内某些厂家也从国外引进类似机械化自动捞渣设备，因国内外不同厂家粗铅渣型的差异，捞渣效果不佳。株洲冶炼集团传统铅冶炼工序熔铅锅浮渣是采用人工钢板撮捞，人易被铅熔渣烫伤，渣含铅高，捞渣效果不理想，因此研制一种适合该集团粗铅渣型的铅阳极熔铅锅自动捞渣设备势在必行。

1 传统铅阳极熔铅锅人工捞渣存在的主要问题

株洲冶炼集团传统铅冶炼工艺铅阳极板制作的熔铅锅渣的厚度一般为200 mm左右，最低为铅液面离锅缘400 mm，铅渣粒较粗。铅阳极板制作必须把熔铅锅铅液面上的浮渣捞出，改造前捞渣是靠人工用钢板撮捞。人工捞渣主要存在以下问题：（1）熔铅锅浮渣难以捞干净，铅阳极板的质量难以得到有效保障，同时被捞起的浮渣中含有大量的铅；（2）人易被高温铅渣烫伤；（3）人工捞渣时间长，每锅捞渣时间约为3 h左右，劳动强度大，制约铅阳极板的生产。

2 研发一种熔铅锅自动捞渣装置

为解决传统铅冶炼工艺铅阳极板制作的熔铅锅人工捞渣的难题，同时为该集团引进KIVCET炉直接炼铅新工艺解决熔铅锅捞渣提供技术储备，株洲冶炼集团于2010年3月联合国内相关院校研发了一种铅阳极熔铅锅自动捞渣装置，如图1所示，该装置于2010年10月研制成功并成功投入使用，取代原有熔铅锅人工捞渣。

图1 自动捞渣装置结构示意图

2.1 自动捞渣装置结构

自动捞渣装置主要由配重块、液压工作站、自动控制柜、液压缸、大臂、液压马达、齿轮箱、渣斗、减速电机、上架等10大部分组成，如图1所示。其中配重块重约5.5 t，主要用于调节该设备在工作过程中的重心位置，使整套设备在运行过程中保持平衡。液压工作站主要由液压泵、电机、油箱以及各种功能阀块组成，为捞渣机提供动力源。自动控制柜主要由变频器、PLC控制器、无线接收模块和控制模块组成，是该设备动作顺序和执行能力的“大脑”。可以实现遥控控制（遥控范围0～50 m），操作人员可以远距离操作，从而可以避免高温操作引发的安全事故，同时可以大范围降低铅蒸汽对人体的毒害作用。控制系统可以在远程控制器上方便地在自动与手动之间切换。液压缸为捞渣机大臂升降提供动力。大臂是整个工作部分的主要支撑部分。液压马达是渣斗开合的动力单元。来自液压马达的液压油通过液压马达转换为旋转动作，驱动渣斗开合动作。其动作主要由自动控制柜中的PLC控制器所控制的电磁换向液压阀控制，实现开合，并在开合到位后，实现位置保持。齿轮箱捞渣机头部将液压马达转速降低，把扭矩提高至工作需要值的转换装置。渣斗主要由某特种耐热钢材制造而成，材质选用某种耐热钢板，能够使其适应400～600℃的铅液工作环境。“楔”型设计，能够克服浮渣阻力，顺利插入铅液进行工作，使铅渣防粘结、容易脱落。渣斗底部铅水漏孔布局合理，做到铅、渣分离。减速电机为工作平台提供旋转动力。其动作由自动控制柜中的PLC控制器控制。可以根据需要通过变频控制实现不同转速输出。上架承载液压马达、控制柜、配重块等设备，并通过回转支承与水泥基座相连接［2］。

自动捞渣装置主要技术参数见表1。

表1 自动捞渣装置主要技术参数

2.2 自动捞渣装置捞渣原理

捞渣前渣斗打开闭合状态如图2、图3所示，减速电机带动上架旋转至铅锅位置，液压缸收缩，大臂带动渣斗下落，插入铅渣中，此过程中如果遇到特殊情况，仍插入困难时，两侧渣斗可做微量震动，可以以“楔”型（如图4所示）已经插入的尖锐部分为工作点，进行震荡破坏氧化铅粘结层。液压缸收缩到位后，渣斗插入工作位置，液压马达旋转带动渣斗合并，并且锁紧，渣斗能够水平360°开、合捞渣。大臂液压缸伸长，渣斗抬升至设定位置，暂停5～10 s，通过捞渣斗底板铅、渣分离孔（如图5所示）进行铅、渣分离，液态铅通过渣斗板孔流入锅内，铅渣留在渣斗内，减速电机带动上架旋转至放渣位置，液压马达旋转带动渣斗打开，放下铅渣。如遇铅渣黏在渣斗现象，可使渣斗做轻微碰撞，使之脱落［3］。

图2 捞渣斗打开示意图

图3 捞渣斗闭合示意图

图4 捞渣斗“楔”型结构示意图

图5 捞渣斗铅、渣分离底孔板示意图

3 自动捞渣装置在传统铅冶炼工艺铅阳极锅中捞渣应用情况与在KIVCET直接炼铅中捞渣方案设想

3.1 自动捞渣装置在传统铅冶炼工艺铅阳极锅中捞渣使用情况

自动捞渣装置2010年3月开始研制，该装置于2010年10月研制成功并在株洲冶炼集团某厂传统铅冶炼工艺中投入使用，对该厂铅阳极工段的1＃熔铅锅使用该自动捞渣装置取代原有人工捞渣，经过近2 a多的试用，自动捞渣装置运行良好，一次捞渣过程的行程时间只为3 min左右，同时捞渣斗捞渣后只需在熔铅锅上方停留10 s左右就可移开放渣。

与改造前阳极锅靠人工捞渣相比，每锅机械自动捞渣可减少渣含铅800 kg，每天捞渣4锅，则每天机械自动捞渣可减少渣含铅1 600 kg，每年机械捞渣可减少阳极锅渣含铅584 000 kg，年创效62.4万元，减少了渣中含铅量，确保了铅阳极板的质量。捞渣时间短，提高了劳动效率；可远距离遥控自动操作，提高了操作安全性。

熔铅锅自动捞渣装置实现了压渣、捞渣的自动化操作，单锅压渣、捞渣力度大并且20 min内可完成，被捞起的渣中无明显铅液，捞渣后的铅液面无明显渣粒，进一步改善了铅阳极板质量。由于渣量明显减少，全年浮渣总量减低，为铅阳极处理外来物料提供了空间和时间。该装置的成功使用为该集团KIVCET直接炼铅项目熔铅锅捞渣方式提供了一种可靠的技术选择。

3.2 在KIVCET炉直接炼铅工艺熔铅锅捞渣中应

用该技术的方案设想

株洲冶炼集团KIVCET直接炼铅系统于2013年1月投入试生产，直铅精炼系统采用国外引进大极板技术，利用KIVCET炉产粗铅生产铅阳极大板。共有5个熔铅锅分布在有高度差的平台上，KIVCET炉产粗铅利用溜槽直接流入第一个熔铅锅，利用高度差和铅泵把铅液转入其它熔铅锅。最初KIVCET炉熔铅锅捞渣设备是参考国外自动捞渣技术，采用水车式结构，因该集团直铅KIVCET炉粗铅渣型与国外粗铅渣型有差异，水车式结构捞渣机只适合锅面细渣捞出，因KIVCET炉粗铅锅面渣粒度较粗、较厚，该设计无法实现直铅熔铅锅系统连续、稳定机械自动捞渣，后直铅熔铅锅还是采用人工用钢板撮捞。因KIVCET炉熔铅锅的熔渣厚度、渣粒大小与株洲冶炼集团某厂传统铅冶炼工艺类似，提出了利用该自动捞渣装置技术捞KIVCET熔铅锅渣的方案。

3.2.1 方案设想布置

依据KIVCET炉直接炼铅现场5个熔铅锅现场配置，前2个熔铅锅布置在同一半径圆弧上，另3个熔铅锅布置在另一半径同一圆弧上，分别设置2台自动捞渣装置（专利号ZL201110441701.5）布置在2个不同圆心点（如图6所示），可分别实现对前2台熔铅锅、后3台熔铅锅同时实行自动捞渣。

图6 KIVCET熔铅锅捞渣方案设想布置图

3.2.2 捞渣方案设想过程说明

熔铅锅上部设置了收尘罩，方案设计为固定侧和移动侧两部分。不捞渣时收尘罩固定侧与移动侧同时固定在铅锅上（如图7所示），不捞渣时间约占整个工艺过程的94%。捞渣时只需将移动吸尘罩吊开即可（如图8所示），捞渣时间约占整个工艺过程的6%。可大为改善现场操作环境。

图7 KIVCET熔铅锅捞渣方案捞渣前示意图

图8 KIVCET熔铅锅捞渣方案捞渣时示意图

4 结 语

株洲冶炼集团联合相关院校开发的自动捞渣装置（发明专利号ZL201110441701.5），最大的特点能够实现捞渣斗在熔铅锅渣面360°旋转闭合捞渣，同时实现被捞上的渣中铅最大化，实现渣、铅分离。根据不同铅渣型，不同铅渣的粒度，通过调整捞渣斗过滤孔大小，可实现不同熔铅锅铅渣型捞渣。

该自动捞渣装置在株洲冶炼集团某厂的成功应用，与传统人工捞渣相比，捞渣时间短，提高了劳动效率；可远距离遥控自动操作，提高了操作安全性，减少了操作工被高温熔渣烫伤的可能；为国内有色行业熔铅锅捞渣提供了一种技术借鉴。

［1］ 陈智和，张国山.日本契岛铅冶炼工艺及装备［J］.工程设计与研究，2007，（122）：1－10，25.

［2］ 成大先.机械设计手册［M］.北京：化学工业出版社，2000.

［3］ 王庆祺，李小阳，王艾伦.机械设计［M］.长沙：中南工业大学出版社，1990.

Application of an Automatic Slag Skimming Device in the Slag Removal of a Lead Smelting Pot

ZHANG Rong
（Zhuzhou Smelter Group Co.，Ltd.，Zhuzhou 412004，China）

Lead smelting pot slag is a problem of domestic lead smelting industry.This paper introduces the structure and principle of automatic slag device for lead smelting pot development jointly with relevant institutions，as well as the device of automatic slag to replace lead smelting pot artificial slag production application，provides a reference to the domestic industry of lead smelting pot slag.

lead dross；market pot；atomatic slag skimming device；sag bucket

TF303

A

1003－5540（2017）05－0034－03

张 荣（1971－），男，高级工程师，主要从事有色金属冶炼设备管理、工程项目建设、设备改造等方面的工作。

2017－08－10