鉛泵在鉛冶煉中的實踐應用

杜磊

（長沙有色冶金設計研究院有限公司，長沙410011）

0 引言

粗鉛冶煉一般以火法冶煉為主，粗鉛需要經過精煉才可以廣泛的使用。粗鉛熔煉的主要目的是除去鉛中的銅與錫，然后鑄成陽極板進行電解精煉。基夫賽特爐或底吹爐熔煉出來的粗鉛進入熔鉛鍋，通過鉛泵使鉛液在熔鉛鍋之間循環，從而達到粗鉛的熔析脫銅、加硫脫銅、氧化除錫，隨后澆注鍋的粗鉛通過鉛泵打到陽極立模機，制作成用于電解的鉛陽極板送至電解槽；電解后的陰極板送至精煉鍋，進行除渣作業后并通過鉛泵送至鑄錠機，生產出合格的鉛錠。在鉛熔鑄和鉛電解生產工序中，鉛泵是不可或缺的設備，而設計的鉛泵要根據不同的工序，其電機功率、葉輪大小、葉片轉速上都有所不同，從而提供合適的流量到陽極立模機和鉛錠鑄錠機。

鉛泵的主要工作原理是通過動力帶動傳動軸轉動，從而帶動固定在軸上的葉輪，把鉛液吸入泵殼，然后經過鉛管把鉛液送出去。

1 傳動方案設計

鉛泵的傳動方式一般有兩種：一種是直聯傳動，即電機與鉛泵之間通過傳動軸、聯軸器等直接相連；另一種是帶傳動，即通過皮帶、皮帶輪將電機與鉛泵相連。放置在熔鉛鍋或電鉛鍋的鉛泵需要配有鉛鍋罩，主要是鉛泵需要長時間放置在鉛液里，帶上鉛鍋罩可以防止鉛蒸汽和造渣過程中產生的大量煙塵對傳動裝置的破壞，防止鉛泵的電機過熱；同時鍋罩上帶有風管，可以和通風系統對接，有效地改善車間的衛生條件；電機直連傳動的缺點是減振效果比較差，因此大部分鉛廠還是沿用了皮帶傳動。鉛泵在造渣的作業過程后必須吊出熔鉛鍋放在放置架上，需要給鉛泵配置吊裝裝置，并在鉛鍋罩的表面上加限位裝置，避免在工作的過程中晃動。

2 影響鉛泵能力的主要部件

如圖1所示，鉛泵采用單級離心泵結構，主要由葉輪、泵殼、傳動軸、軸封、密封圈及蓮蓬頭等組成。

鉛泵的工作溫度為550～600℃，比轉數為50～300，葉輪為半開式，葉片數在3～8片之間，一般采用6片。從理論上講，葉片數越少，摩擦阻力越少，制造費用也越低，但葉片所受的壓力和輪轂所受的彎曲力卻相對增大，目前國內使用的鉛液泵，葉輪外徑在100～350 mm之間，轉速范圍為600～1500 r/min，超過1500 r/min，則容易發生氣蝕現象，而且可能出現振動。為了避免鉛泵出現氣蝕現象，葉輪進口處的絕對速度不能取得太大，一般取3～4 m/s。

鉛泵的葉片厚度越薄，效率越高，但由于鉛液對葉片有磨損，鉛液中還含有少量的鋅，對鐵有腐蝕作用，所以葉片進6口處的厚度不得小于4 mm，出口處的厚度不大于8 mm，葉輪多用低碳鋼制造。

泵殼采用最常見的蝸殼式。

圖1 單級離心泵結構

3 現場使用的經驗及改進

原設計鉛泵在現場使用過程中發現存在以下幾個問題：1）鉛泵相較于其他設備更容易損壞，需要定期進行檢修、更換，連成一體后檢修和更換都不方便；2）鉛泵比較長，將鍋罩吊開后得制作專用的密封罩放置架；3）鉛泵的泵殼材料為鑄鐵，比較容易損壞，現場有2臺鉛泵出現了泵殼破裂的情況；4）電機和傳動軸采用直連方式，運行時振動和噪聲比較大；5）泵軸出現斷裂情況。

鉛鍋使用的鉛泵故障主要是以下幾個方面：1）工藝操作上的原因，如當鉛泵出現葉輪被渣堵塞時，沒有及時進行清理仍在運轉，造成泵軸的偏擺及斷裂；在鍋內鉛渣沒有處理干凈的情況下，將鉛泵放入鍋內等。2）泵的結構設計上也存在一些問題：泵軸懸臂較長，支撐桿剛度不足，長期浸在高溫鉛液中；同時泵軸露在外面與鉛液接觸，極易裹上鉛渣，造成軸產生較大的變形并引起鉛泵工作時劇烈振動，從而破壞泵軸。

以上問題在現場都進行了處理：1）將鉛泵和鍋罩改成可拆分的形式，并增加鉛泵的底座和吊架，解決了鍋罩的放置、鉛泵的吊裝及檢修的問題；2）鉛泵的泵殼材料由鑄鐵改成鑄鋼，解決了泵殼容易開裂的問題；3）泵軸的材料由45鋼改為40Cr，耐熱性得到了很大的改善。4）對泵軸加一層保護罩，減少泵軸和鉛液的直接接觸。

經過以上措施的改進，鉛泵運行平穩可靠，故障率明顯降低，很好地解決了現場的問題。