硫酸銅工序升級改造

陳俊鋒

（江西銅業(yè)集團公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

隨著資源和環(huán)境的約束不斷增強，能源和勞動力等要素成本不斷上升，高投入、高耗能、低技術含量的傳統(tǒng)發(fā)展模式逐步退出了工業(yè)發(fā)展的舞臺。科技日新月異的發(fā)展，助推智能化工廠發(fā)展的步伐，通過信息化，智能化改造現(xiàn)有的工作模式，變粗放生產(chǎn)為集約式精益生產(chǎn)，實現(xiàn)設備之間的互聯(lián)互通，由傳統(tǒng)生產(chǎn)線向數(shù)字化、智能化生產(chǎn)線升級是未來工廠發(fā)展的必然趨勢。

2 項目背景

硫酸銅工段建設于2002年，目前硫酸銅產(chǎn)量約100t/d。原料主要為銅凈液工序產(chǎn)出的粗硫酸銅和黑銅泥。現(xiàn)有的運行模式是原料首先在漿化槽漿化，漿液進入浸出槽酸浸，再進入壓濾機壓濾，濾液進入濃縮結晶槽，經(jīng)真空過濾后得到的結晶硫酸銅由人工鏟裝到手推車中，然后卸料至地坑內(nèi)的加料斗中，再通過行車吊運至二樓的流化床下料斗中。整個硫酸銅的轉(zhuǎn)運過程大部分基于人工完成，勞動強度大且存在操作上的安全隱患；轉(zhuǎn)運過程中難免會有物料灑落，影響作業(yè)環(huán)境。而且勞動強度大、作業(yè)環(huán)境差的崗位經(jīng)常因季節(jié)和溫度的變化而出現(xiàn)缺員現(xiàn)象，不僅影響生產(chǎn)組織，而且人員的變動也增加了崗位的不安全因素。為了提高生產(chǎn)工藝的自動化水平，改善員工的作業(yè)環(huán)境，減少生產(chǎn)過程的危險有害因素，有必要對現(xiàn)有硫酸銅轉(zhuǎn)運系統(tǒng)進行技術改造［1］。

3 硫酸銅過濾流程工藝優(yōu)化

3.1 優(yōu)化硫酸銅過濾工藝，提高脫水效率

真空帶式過濾機是一種新型過濾設備，因脫水迅速、低耗節(jié)能、洗滌高效的優(yōu)點而被廣泛運用于冶金、礦山、化工、造紙和制藥等行業(yè)中［2］。

圖1 硫酸銅轉(zhuǎn)運系統(tǒng)改造設備連接圖

硫酸銅溶液在濃縮結晶槽內(nèi)完成蒸發(fā)、冷卻結晶之后，邊攪拌邊用氣動雙隔膜泵抽取至真空帶式過濾機進料口；硫酸銅晶體在帶式過濾機上過濾、洗滌、吸干［1］，然后通過埋刮板給料運輸機輸送至流化床受料斗，進入干燥包裝工序。實驗數(shù)據(jù)表明過濾后的硫酸銅含水率在5%～10%，與原過濾器含水5%～9%基本一致，可滿足后段工序流化床干燥設備的工藝要求。

3.2 帶式過濾機自動化遠程控制的實現(xiàn)

帶式過濾機主要由橡膠帶、真空盒、進料裝置、濾餅洗滌裝置、濾布糾偏裝置、濾布張緊裝置、橡膠帶驅(qū)動輥輪與張緊裝置、濾布及橡膠帶清洗、卸料裝置及電控柜等組成［2］。通過PLC控制系統(tǒng)對進料、壓濾、濾布沖洗、卸料等操作值的設定，經(jīng)通信電纜將現(xiàn)場的實時數(shù)據(jù)傳送至儀表室，可實現(xiàn)DCS遠程控制。

4 硫酸銅包裝工序的升級改造

包裝系統(tǒng)是新材料車間硫酸銅生產(chǎn)工序的配套設施。目前硫酸銅產(chǎn)出量約100t/d, 車間現(xiàn)有兩套硫酸銅包裝系統(tǒng)，均采用人工撐袋、自動封裝、再由皮帶機輸送至碼垛工位，人工進行碼垛，碼垛后經(jīng)人工裝車送至現(xiàn)有硫酸銅庫房再由人工卸車進行堆存。硫酸銅轉(zhuǎn)運或銷售，需再進行人工裝卸車。操作模式原始，生產(chǎn)效率低，作業(yè)勞動強度大、成本高，為了提高勞動效率、降低勞動成本，需對現(xiàn)有硫酸銅包裝系統(tǒng)進行自動化改造。

人工操作對硫酸銅產(chǎn)品存在難以避免的潛在污染，惡劣的工作環(huán)境對員工的職業(yè)衛(wèi)生健康也會產(chǎn)生一定的影響。所以，實現(xiàn)自動化包裝是托盤碼垛［3］包裝發(fā)展的必然趨勢。車間現(xiàn)有兩套硫酸銅包裝系統(tǒng)，包裝規(guī)格均為每袋25kg。硫酸銅生產(chǎn)［4］工序產(chǎn)出的硫酸銅通過螺旋輸送機輸送至中間倉，硫酸銅在中間倉緩存，再由螺旋輸送機輸送至計量倉，計量好的硫酸銅灌裝到包裝袋中，再由皮帶輸送至自動封包機進行封包，封包好的硫酸銅再由皮帶輸送至碼垛工位，碼垛后由人工進行裝卸車。

改造內(nèi)容主要是將兩條包裝線都改為全自動包裝系統(tǒng)，并在每條線上增加自動噸袋包裝線。全自動包裝系統(tǒng)包括自動稱重、上袋、灌裝、成品袋封袋輸送、計數(shù)、稱重、整形、噴碼、碼垛、纏繞、自動送托盤工序，實現(xiàn)自動化、一體化控制。碼垛工序應用了伺服技術和PLC可編程邏輯控制技術相結合的專用碼垛機器人，它具有高功效，低能耗，調(diào)控便捷的優(yōu)越性能。將碼垛完成后的實托盤運送至捆扎工序［5］，然后將纏繞好的硫酸銅通過叉車輸送至庫房。碼垛形式為每層6包對置碼放，每跺9層。

圖2 全自動包裝平面布置圖

5 環(huán)保設施的升級改造

現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟不斷提升，為我國的經(jīng)濟發(fā)展做出了重要的貢獻，同時環(huán)保問題隨之顯現(xiàn)，成為了重大的環(huán)境污染源之一，所以，必須踐行制造生產(chǎn)、環(huán)保優(yōu)先的和諧發(fā)展理念［6］。

（1）優(yōu)化工藝，確保尾氣達標排放。現(xiàn)有的堿液噴淋淋洗工藝是采用噴淋洗滌+填料使酸霧氣體與堿液吸收劑接觸，凈化塔吸收液均采用6%的NaOH溶液噴淋洗滌中和，酸霧去除效率為85%，尾氣由15m高排氣筒排入大氣。經(jīng)檢測：吸收塔進口酸霧含量為：230～550mg/Nm3，出口酸霧含量超過100mg/Nm3，外排廢氣不能滿足《銅、鎳、鈷工業(yè)污染物排放標準》（GB25467-2010）硫酸霧≤45mg/Nm3的要求。

為了尾氣能夠穩(wěn)定的達標排放，車間經(jīng)過考察比較選用的電除霧工藝具有酸霧脫除效果穩(wěn)定可靠、系統(tǒng)操控性好的優(yōu)點，電除霧工藝整個酸霧氣流為低阻力的敞口運行模式，擁有捕集氣體中霧滴和微小塵粒的強大功能，尤其是對微細、黏性、高比電阻粉塵，氣溶膠，細小的金屬顆粒，酸霧及水霧等有理想的捕集效果，除霧效率最高可達99.7%以上，濕式電除霧器出口酸霧指標可以達到≤3～10mg/Nm3（金川防城港項目出口酸霧5mg/Nm3以下）；排放尾氣酸霧遠低于排放標準。

圖3 硫酸酸霧煙氣管道平面布置圖

（2）優(yōu)化管道配置，提高酸霧吸收效果。新材料車間硫酸銅工段現(xiàn)有12臺浸出槽，21臺結晶槽。隨著生產(chǎn)的能力的增加，現(xiàn)有的3套酸霧吸收塔塔體老化腐蝕嚴重，強度下降，結構不合理及吸收效果差，不能滿足酸霧抽吸的要求，經(jīng)核算需增加2套酸霧吸收系統(tǒng)，并依據(jù)風機的能力和場面實際重新布置管路系統(tǒng)，合理配置風量，提高吸收效果。

6 效益評價

（1）提高了自動化水平，達到了減員增效的目的。使用真空帶式過濾機相對改造前提高了自動化水平，降低了工人的勞動強度，改善了車間環(huán)境，可減少鏟裝、倒運硫酸銅人員16人，行車工4人，節(jié)約勞務用工成本70萬元/年。

（2）降低了運行成本。改造后，行車僅做檢修用，行車電耗減少了；使用洗水去洗滌帶式過濾機濾布既可節(jié)約用水，也可防止系統(tǒng)內(nèi)水量膨脹；堿液噴淋淋洗工藝按氣量130000Nm3/h、酸霧初始濃度400mg/m3、排放濃度濃度40mg/m3，年消耗NaOH （100%）300t，約為 96 萬元。電除霧工藝按同等含酸霧廢氣條件，電除霧捕收酸霧產(chǎn)生的廢酸按全部采用石灰中和方式處理，年需消耗石灰433t，費用約為15萬元。綜合比較，電除霧工藝每年運行費用要較堿液噴淋淋洗工藝節(jié)約80萬元。

（3）美化了作業(yè)環(huán)境，保障了員工的職業(yè)衛(wèi)生健康。改進轉(zhuǎn)運方式以后，消除了物料轉(zhuǎn)運過程中灑落的現(xiàn)象；同時，自動化水平提高后，減少了人員和物料的接觸，保障了操作人員職業(yè)衛(wèi)生健康。

7 結語

在科技發(fā)展迅速的今天，自動化、智能化將是工廠發(fā)展的必然趨勢。隨著硫酸銅自動化運行的改造，有利于提高生產(chǎn)效率，帶來生產(chǎn)成本節(jié)約，利潤增加，實現(xiàn)了生產(chǎn)的流程化和系統(tǒng)化，生產(chǎn)工藝的優(yōu)化設計不僅僅是為了滿足功能上需求，還要與環(huán)境相適應，從而達到人與自然和諧發(fā)展。