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當前，國內(nèi)鋅冶煉技術和裝備水平正經(jīng)歷著深刻的變革。根據(jù)國家產(chǎn)業(yè)結構調整規(guī)劃和鉛鋅行業(yè)準入條件的逐步實施，鋅行業(yè)的投資行為進一步得到規(guī)范，鋅工業(yè)的持續(xù)協(xié)調健康發(fā)展得到進一步促進。由于濕法煉鋅環(huán)境衛(wèi)生、勞動條件好，能夠綜合回收有價金屬，金屬回收率高，產(chǎn)品質量好，易于實現(xiàn)大規(guī)模、連續(xù)化、自動化生產(chǎn)，成為鋅冶煉的主導方法。在浸出過程中，進入溶液的大部分金屬雜質隨著浸出時的中和水解作用而從溶液中除去，但仍有一部分雜質殘留在溶液中，浸出后將獲得含鋅在140～165g/L以及含有少量鐵、砷、銻、銅、鎘、鈷、硅酸、氯、氟等雜質的硫酸鋅水溶液。這些雜質的存在對鋅電解沉積過程將有極大的危害，如降低電流放率，增加電能消耗，影響陰極鋅質量和腐蝕陰極，造成剝鋅因難等現(xiàn)象。所以中性浸出上清液不能滿足電積新液質量要求，需要采取措施除去硫酸鋅水溶液中的雜質。在凈液工序，為了除去鋅浸出液中的雜質（銅、鎘、鈷、鎳等），常規(guī)方法需要加入鋅粉進行置換反應[1]。過去的很長一段時期，一直沿用人工加鋅粉的方式來實現(xiàn)，這種加入方式存在計量誤差大、工藝控制波動大、鋅粉消耗高、勞動強度大和現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境差等缺點。20 世紀 70 年代后期，國內(nèi)鋅冶煉廠大部分采用鋅粉罐儲存鋅粉，再通過電振機下料給入凈化槽，由于下料量的多少沒有計量，鋅粉加入過多造成浪費，過少又不能滿足工藝及中間產(chǎn)品的質量要求。本世紀初，國內(nèi)新建冶煉廠為了對加入凈化槽中鋅粉的下料量進行定量給料、流量計量及與 DCS 系統(tǒng)相連,在原有的鋅粉罐下以電子皮帶秤代替原來的電振給料機，實現(xiàn)了鋅粉連續(xù)加料自動計量。定量給料機的投運，解決了過去人工加料無法計量的難題，減輕了操作工繁重的體力勞動，改善了工作環(huán)境，節(jié)約了鋅粉，使生產(chǎn)工藝更合理，提高了生產(chǎn)效率。近年來，隨著國內(nèi)市場與歐洲、北美市場的進一步融合，一些新工藝、新產(chǎn)品、新設備開始在國內(nèi)研究院和生產(chǎn)單位出現(xiàn)，并表現(xiàn)出很強的市場競爭力和發(fā)展前景。本文對電鋅冶煉凈化過程中鋅粉定量計量和容積計量進行了對比和論述，提出采用失重秤可以獲得滿意的計量精度和提高現(xiàn)場管理水平。

1 鋅粉物理特性

計量的物料鋅粉為遇濕易燃物品，其沸點：907 ℃，熔點：419 ℃，相對密度：(水=1) 7.14，飽和蒸氣壓：487℃時, 0.13kPa，自燃溫度：460℃，爆炸下限：212~284mg/m3，引燃溫度：500℃，最小點火能：65MJ，最大爆炸壓力：0.089MPa，變脆點：210℃。硫酸鋅溶液凈化除雜所用鋅粉，化學質量需滿足 GB/T 6890-2000 標準，粉狀粒度（—320 目），水份含量：≤1%。

2 電子皮帶秤重計量原理

定量給料機主要由秤體、積算儀及變頻器等組成。積算儀提供鋅粉流量信號到 DCS 系統(tǒng)，而 DCS 系統(tǒng)向積算儀給出鋅粉流量的給定信號。

定量給料機常選用申克 DEL 系列秤體，荷重傳感器采用德國某公司的 Z6FDI-50 型，速度傳感器采用德國某司的 Bi2-M12-AD4X 型，變頻器采用某公司的 420 型，傳動裝置采用 SEW。
L 為稱量段，假設皮帶上物料均勻分布，則稱量托輥上受到的力為： P=qL/2 (1)式中： P-稱量托輥所受的力，即稱架所承受的物料負荷，(kg);q-皮帶單位長度的物料重量,(kg／m)；L-稱量段長，(m)。式中的 P 為圖 2 中的三角形部分。實際三角形部分和虛線部分相等，虛線部分長為 L／2，L／2 稱為“有效稱量段”長。稱重傳感器將所受的力轉變?yōu)榕c其成比例的電壓信號，送入積算器。在積算器內(nèi)經(jīng)放大、A／D 轉換后，再進行去皮重運算，則得到物料重量信號。速度傳感器裝在電機與減速機連接處，用直接測電機轉速來代替測皮帶速度 V，速度傳感器輸出與帶速成比例的頻率信號，送到積算器，并進行標度變換，即變?yōu)?m/s。在積算器內(nèi)對 P 及 V 作乘法運算，即得到瞬時流量 Q:Q = PV = qLV/2 (kg/s) (2)從 2 式可知，控制速度可控制流量。如果 q 變化了，改變 V 使 qV 不變，也就使流量不變。將流量給定值與 Q 比較，其偏差經(jīng)過積算器運算后輸出控制量，由變頻器調節(jié)電機轉速，即皮帶速度，使流量保持給定值。

3 容積計量

失重秤屬于準靜態(tài)秤，有 2 個計量模式：失重模式和容積模式。計量料斗不加料時為失重模式（長時），計量精度相當于靜態(tài)秤（誤差小）；計量料斗加料時為容積模式（短時），計量精度相當于動態(tài)秤（誤差大）。容積計量 MechaTron 給料系統(tǒng)采用 2 個外置式稱重傳感器、一個給料電機和一個振動拍板電機構成。Coni-Flex 給料斗的結構包括柔性料斗、外置攪拌器、延伸料斗和支撐框架。失重法給料包括兩個稱重模塊。采用應變測量技術的高密封精度傳感器，具有過載和反轉保護功能。

失重秤的工作原理是通過在工作時控制單位時間內(nèi)重量損失的原理實現(xiàn)計量的。首先對秤整體進行稱重，根據(jù)單位時間重量的損失，將實際給料速率與設定給料速率進行比較，從而控制螺旋速度，使實際給料速率始終準確地符合設定值，在短時間內(nèi)加料過程中，出料裝置借助重力，此時按容積式原理進行工作。累積量由下料期間下料量（質量法）和給料期間的下料量（容積法）兩部分組成。MechaTron® 給料系統(tǒng)的體積法給料采用經(jīng)控制的預給料，或采用失重給料方式的失重法給料。采用失重給料方式時，實際給料速度取決于單位時間內(nèi)的重量減少?？刂破鲗嶋H給料速度與設置值相比較后，進而調節(jié)給料螺旋的速度。 彈性給料斗的新型 Coni-Flex® 外觀設計采用軸對稱料斗入口，完全采用外部攪拌原理，保證了物料連續(xù)地進入螺桿。Coni-Flex® 給料器為高質量地給料提供了最佳條件。MechaTron® 給料系統(tǒng)的儀表接入原理同定量給料機基本一致。 

4 性能分析

4.1 計量精度問題

定量給料機本質上是變速電子皮帶秤，屬于動態(tài)秤，動態(tài)秤的計量誤差大于靜態(tài)秤計量誤差 1 個數(shù)量級以上。誤差主要來源有皮帶的張力變化、皮帶和杠桿機構的自重變化、托輥的機械性能、速度的測量精度和變化幅度、杠桿機構的傳力精度、計量段的長度、物料的偏載、皮帶的物理性能、校準方法等。此外，如果使用的定量給料機為非標組合，其計量誤差更大。根據(jù)生產(chǎn)計量數(shù)據(jù)，2010~2012 年某廠使用的非標皮帶秤的零點誤差為-29%~60%、載荷誤差-12%~18%。失重秤主要誤差來自質量法和體積法之間的轉換，加料時間，加料次數(shù)，閥門開關時間，螺旋輸送速度等因素，只要正確計算上述參數(shù)，可以確保整體精度的實現(xiàn)，其誤差一般低于 0.5%。

4.2 適應性問題

定量給料機在使用過程中難以避免地會使鋅粉產(chǎn)生潑灑、泄漏而污染環(huán)境。使用失重秤時計量的物料在輸送過程中和計量過程中處于密閉狀態(tài)，正常情況下沒有物料外漏和潑灑的可能，非常適合使用像鋅粉這樣流動性好、沒有水分的粉狀物料計量。

4.3 誤差處理

由于秤的設計缺陷和使用環(huán)境的影響，工作一段時間后，秤的計量誤差會增大，并且表現(xiàn)出不可逆轉性。鋅粉皮帶秤的稱量段通常為敞開式，物料和人為操作對其計量精度影響較大，需要間隔一段時間進行除皮校對，時間通常為 5~10h。校對人員需要經(jīng)過特殊培訓才能勝任。失重秤設置了干擾自動清除器（DAE），當鋅粉物料流動不均勻造成非線性特征干擾和震動沖擊時，差異值會傳送到控制器 PR，控制器繼續(xù)調整流量，使實際值與設定值吻合。這個過程完全由控制系統(tǒng)來實現(xiàn)，不需要人的介入。

4.4 設備維護保養(yǎng)

失重法的給料器的稱重模塊，采用應變測量技術的高密封精度傳感器，具有過載和反轉保護功能。同時當需要更換產(chǎn)品或清洗時，可以方便地從后部的維修口進行與產(chǎn)品接觸部分的拆裝，利于設備的維護和保養(yǎng)。鋅粉皮帶秤沒有上述功能設計，秤體容易損壞并且不易更換和清洗。

5 結論與設想

失重秤計量精準，設備維護保養(yǎng)方便。若將失重秤計量后的鋅粉進行漿化后再供給凈化攪拌桶，可極大地提高鋅粉除雜質的效率，降低凈化鋅粉消耗，具有非常顯著地控制優(yōu)勢和經(jīng)濟效益。

參考文獻

[1] 梅光貴, 王德潤, 等. 濕法煉鋅學[M].長沙:中南大學出版社, 2001.

[2] 楊雄. 定量給料機在鋅冶煉中的應用[J].設備維護與管理, 2011年01期.
 

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