【方原柏专栏】定量皮带秤在湿法炼锌浸出工序的应用

1 概述

在湿法炼锌过程中，浸出工序就是利用废电解液浸出含有氧化锌的焙砂（包括沸腾炉产出的焙矿和收尘系统产出的焙尘），使焙砂中的锌化合物尽可能迅速而完全地溶解入溶液中，而杂质元素尽可能少地溶解，为此生产过程中酸度的稳定控制尤为重要，而酸度的控制主要在于下矿量的控制，故对于加入中浸反应槽中焙砂的计量和定量控制是一个非常关键的参数指标。

由于我公司已建厂二十多年，原有定量皮带秤设备陈旧、秤体整体密封性较差，给料的精确度及给料能力已无法满足日益提高的产能需求，不仅达不到对物料量的计量和定量精确控制的功能，还造成焙砂粉尘大量泄漏，使得生产现场环境条件极为恶劣，所以公司决定实施定量皮带秤的技术改造。

我公司采用的焙砂粒度较细，含水量低，是一种流动性能极好的倾泻性物料，一般来说，这类物料不宜采用无给料机的直接拖料的方式，生产现场曾经采用钢性叶轮给料机作为预给料机，但由于我公司物料输送不是采用气力输送，而是采用刮板输送，物料中难免掺杂有焙矿球磨后的小钢球和杂物，造成叶轮给料机叶轮卡死堵转而频繁烧毁电机，所以拆除钢性叶轮给料机后，一直未能找到更有效地设备进行更新。

2015年某生产定量给料设备厂家接受了我公司提出的工艺条件并派人查看现场后，专门定制了一台定量皮带秤（见图1），安装在现有料仓的插板阀之下。为了控制焙砂的流量，加装了插棒阀3，插棒阀由上排5根、下排6根上下两排插棒交错组成。图1中插棒阀下方的三条倾斜的虚线为高度依次降低的缓冲板，设计意图是让原来垂直给料溜槽变成倾斜给料溜槽，物料通过缓冲板后以倾斜溜槽下料的方式落到裙边皮带上，再通过加装橡胶挡板的密封罩1对物料进行整形，然后再通过密封罩内物料层高度调整装置控制物料向出料口运行。下料口下方是一排密集的缓冲托辊，再经过一个托辊过渡就是秤架2，秤架为单托辊直接承重式，双称重传感器，托辊间距为500mm。皮带为波纹挡边皮带4，密封罩没有采用罩在整个定量皮带秤的外面的全密封式，而只是罩在皮带之上的半密封形式，每边距波纹挡边约70mm。由于皮带宽度为800mm，再去掉波纹挡边占去的宽度，所以密封罩的宽度约540mm。密封罩为钢板材质，为了使皮带接触处密封及减少磨擦，又用螺栓固定一条约10mm的厚胶带。定量皮带秤设计最大带速为0.2m/s，最大输送量50t/h。

 图1  定量皮带秤设计示意图

1-密封罩；2-称量托辊；3-插棒阀；4-波纹挡边皮带

2 试运行

设备安装就位后试运行，很快就暴露出以下问题：

1）设计的缓冲板缓冲物料向下方的冲击力效果不佳，导致大量物料从密封罩的密封胶带与皮带的缝隙处流出，当遇到料仓内焙砂倾泻时，往往一瞬间数十公斤甚至更多的焙砂从缝隙处涌出。由于喷涌焙砂次数非常频繁，定量皮带秤四周堆满焙砂，灰尘弥漫，工人都无法在现场操作。而且每班岗位操作人员都要人工清理喷涌出来大量积矿，工作强度相当大，员工厌言较大。表面看起来是秤设计的密封罩密封不严，实际上主要问题是光靠缓冲板缓冲物料向下方冲击力的效果非常有限。

2）发生泄漏的位置主要集中在缓冲托辊之后，泄漏的物料常常越过波纹挡边皮带，使焙砂满地抛洒。在现场观察后发现，在缓冲托辊处由于托辊密集安装，托辊间距小于100mm，皮带下垂量很小，基本没有物料泄漏；而在缓冲托辊之后的托辊间距为500mm，由于皮带上物料荷载大（约69.4kg/m），在2个托辊中间部位的皮带下陷约2~3mm，大量的焙砂就从这一部位喷涌而出(见图2)。

图2  物料从密封罩下方泄漏出来

1-泄漏物料最多的地方是2个托辊的中间部位

3）皮带跑偏严重，虽反复调整尾部滚筒附近两侧的张紧螺栓也无济于事。皮带跑偏可能有机械方面的原因，但由于跑偏往往在瞬间发生，推测可能与物料缓冲板未能缓冲物料向下方冲击力有关，这种物料冲击力往往瞬间发生，其产生的侧向力造成皮带瞬间严重跑偏。由于我们采用的是半密封结构，而密封罩位于皮带之上，且固定在机架上，所以当皮带严重跑偏时，就将波纹挡边皮带压在密封罩下，卡死皮带，造成停机。要处理这一事故非常麻烦，要将密封胶带从密封罩上拆下来，并以蛮力撬出皮带，而现场焙砂四处堆积，灰尘弥漫，处理一次要2、3个小时。

显然，目前这台定量皮带秤完全不能满足焙砂输送机定量控制的要求，必须改造才能适应生产工艺。

3 定量皮带秤的改造

通过总结，认为设备制造厂家对秤架结构的设计存在缺陷，主要是对焙砂这种倾泻性物料的流动特性认识不足。现场无前置给料机，焙砂的流动性那样好，料仓下方又未设焙尘沉降室，导致常常发生喷涌的焙砂可无阻力地经密封罩四处通过相对细小的缝隙喷出。

经过研究并反复试验，决定从以下几个方面进行改造：

1）在料仓下方增设加长（长度约1.4m）的沉降室，高度在现有密封罩上再加高200mm，沉降室内又从顶部往下加挂数排链条阻挡喷涌焙砂的流动速度，在沉降室出口处设出料高度调节装置。这种加长的物料整形装置和出料高度调节装置，能使仓内倾泻下来的物料在缓冲整形的同时，增大了物料与皮带、链条及密封罩之间的摩擦力，使倾泻下来的物料冲击力被物料整形装置吸收，在皮带上形成低速稳定的物料流，最后是靠皮带摩擦作用力带动从出料口排出。

2）由于沉降室加长，原有秤架位于沉降室的下方，上方还装有数排链条，不能进行称重，所以将秤架往卸料口方向后移1m。

3）为了减少托辊间距中部的皮带下垂量，在所有托辊间距500mm的中间部位增加一组托辊，使托辊间距减少到250mm。在称量托辊的两侧也加了2组托辊，使托辊间距也缩小为250mm。

4）密封罩的密封原来是靠10mm宽的厚胶带直接压在输送皮带上，密封效果较差，后改为厚胶带加薄软胶带密封（由于薄软胶带磨损很快，后改用收尘用的帆布滤袋），效果较好。

5）一开始皮带严重跑偏是主要矛盾，频繁发生的皮带跑偏使波纹挡边皮带压在密封罩下的事故严重影响生产正常运行，在皮带跑偏还未找到彻底的解决办法的情况下，为防止皮带跑偏时波纹挡边皮带压在密封罩下，造成卡死皮带的停机事故，就将波纹挡边皮带切掉，成为普通的平皮带。后来跑偏问题得到彻底解决，但由于物料的冲击力大幅减少，密封罩密封性能提高，从密封罩下方泄漏出来的物料极少，所以没有波纹挡边的皮带也不会造成物料从皮带两侧泄漏。

6）为解决皮带跑偏，用过多种办法，仍不能彻底解决，后制造厂家派人来现场，在尾部滚筒下方和头部滚筒上方皮带两侧各加装4套强力纠偏装置解决。强力纠偏装置用厚度为10mm、直径约100mm的钢管一剖为二，长度约300mm，将其竖直焊接在秤体上，距运行在对中位置的皮带两侧约30mm，一旦皮带跑偏，强力纠偏装置即阻止皮带继续跑偏，效果非常好。

采用这些措施后的定量皮带秤见图3。

 图3  改造后的定量皮带秤

1-密封罩；2-新加沉降室；3-原有料仓；4-原有闸板阀；5-插棒阀；6-密封罩的密封胶带；

7-强力纠偏装置；8-新加托辊；9-秤架的称重传感器接线盒

4 结束语

多项改造措施实施后，定量皮带秤的现场运行一直正常，皮带不跑偏，物料泄漏量极少，现场运行条件良好，不再灰尘弥漫。

值得反思的是，在新安装的定量皮带秤最初的一周内，由于秤的运行反复出现故障，处理故障的速度非常慢，现场也由于大量焙砂泄漏，工作条件极差，对工艺生产过程影响非常大，以致我们曾有过拆除新秤、恢复原有设备的想法。幸运的是，大家坚持下来了，反复提出修改方案，反复试验，找出了解决问题的办法，最终取得了较好的使用效果。

作者简介