当前，国内锌冶炼技术和装备水平正经历着深刻的变革。根据国家产业结构调整规划和铅锌行业准入条件的逐步实施，锌行业的投资行为进一步得到规范，锌工业的持续协调健康发展得到进一步促进。由于湿法炼锌环境卫生、劳动条件好，能够综合回收有价金属，金属回收率高，产品质量好，易于实现大规模、连续化、自动化生产，成为锌冶炼的主导方法。在浸出过程中，进入溶液的大部分金属杂质随着浸出时的中和水解作用而从溶液中除去，但仍有一部分杂质残留在溶液中，浸出后将获得含锌在140～165g/L以及含有少量铁、砷、锑、铜、镉、钴、硅酸、氯、氟等杂质的硫酸锌水溶液。这些杂质的存在对锌电解沉积过程将有极大的危害，如降低电流放率，增加电能消耗，影响阴极锌质量和腐蚀阴极，造成剥锌因难等现象。所以中性浸出上清液不能满足电积新液质量要求，需要采取措施除去硫酸锌水溶液中的杂质。在净液工序，为了除去锌浸出液中的杂质（铜、镉、钴、镍等），常规方法需要加入锌粉进行置换反应[1]。过去的很长一段时期，一直沿用人工加锌粉的方式来实现，这种加入方式存在计量误差大、工艺控制波动大、锌粉消耗高、劳动强度大和现场作业环境差等缺点。20 世纪 70 年代后期，国内锌冶炼厂大部分采用锌粉罐储存锌粉，再通过电振机下料给入净化槽，由于下料量的多少没有计量，锌粉加入过多造成浪费，过少又不能满足工艺及中间产品的质量要求。本世纪初，国内新建冶炼厂为了对加入净化槽中锌粉的下料量进行定量给料、流量计量及与 DCS 系统相连,在原有的锌粉罐下以电子皮带秤代替原来的电振给料机，实现了锌粉连续加料自动计量。定量给料机的投运，解决了过去人工加料无法计量的难题，减轻了操作工繁重的体力劳动，改善了工作环境，节约了锌粉，使生产工艺更合理，提高了生产效率。近年来，随着国内市场与欧洲、北美市场的进一步融合，一些新工艺、新产品、新设备开始在国内研究院和生产单位出现，并表现出很强的市场竞争力和发展前景。本文对电锌冶炼净化过程中锌粉定量计量和容积计量进行了对比和论述，提出采用失重秤可以获得满意的计量精度和提高现场管理水平。

1 锌粉物理特性

计量的物料锌粉为遇湿易燃物品，其沸点：907 ℃，熔点：419 ℃，相对密度：(水=1) 7.14，饱和蒸气压：487℃时, 0.13kPa，自燃温度：460℃，爆炸下限：212~284mg/m3，引燃温度：500℃，最小点火能：65MJ，最大爆炸压力：0.089MPa，变脆点：210℃。硫酸锌溶液净化除杂所用锌粉，化学质量需满足 GB/T 6890-2000 标准，粉状粒度（—320 目），水份含量：≤1%。

2 电子皮带秤重计量原理

定量给料机主要由秤体、积算仪及变频器等组成。积算仪提供锌粉流量信号到 DCS 系统，而 DCS 系统向积算仪给出锌粉流量的给定信号。

定量给料机常选用申克 DEL 系列秤体，荷重传感器采用德国某公司的 Z6FDI-50 型，速度传感器采用德国某司的 Bi2-M12-AD4X 型，变频器采用某公司的 420 型，传动装置采用 SEW。
L 为称量段，假设皮带上物料均匀分布，则称量托辊上受到的力为： P=qL/2 (1)式中： P-称量托辊所受的力，即称架所承受的物料负荷，(kg);q-皮带单位长度的物料重量,(kg／m)；L-称量段长，(m)。式中的 P 为图 2 中的三角形部分。实际三角形部分和虚线部分相等，虚线部分长为 L／2，L／2 称为“有效称量段”长。称重传感器将所受的力转变为与其成比例的电压信号，送入积算器。在积算器内经放大、A／D 转换后，再进行去皮重运算，则得到物料重量信号。速度传感器装在电机与减速机连接处，用直接测电机转速来代替测皮带速度 V，速度传感器输出与带速成比例的频率信号，送到积算器，并进行标度变换，即变为 m/s。在积算器内对 P 及 V 作乘法运算，即得到瞬时流量 Q:Q = PV = qLV/2 (kg/s) (2)从 2 式可知，控制速度可控制流量。如果 q 变化了，改变 V 使 qV 不变，也就使流量不变。将流量给定值与 Q 比较，其偏差经过积算器运算后输出控制量，由变频器调节电机转速，即皮带速度，使流量保持给定值。

3 容积计量

失重秤属于准静态秤，有 2 个计量模式：失重模式和容积模式。计量料斗不加料时为失重模式（长时），计量精度相当于静态秤（误差小）；计量料斗加料时为容积模式（短时），计量精度相当于动态秤（误差大）。容积计量 MechaTron 给料系统采用 2 个外置式称重传感器、一个给料电机和一个振动拍板电机构成。Coni-Flex 给料斗的结构包括柔性料斗、外置搅拌器、延伸料斗和支撑框架。失重法给料包括两个称重模块。采用应变测量技术的高密封精度传感器，具有过载和反转保护功能。

失重秤的工作原理是通过在工作时控制单位时间内重量损失的原理实现计量的。首先对秤整体进行称重，根据单位时间重量的损失，将实际给料速率与设定给料速率进行比较，从而控制螺旋速度，使实际给料速率始终准确地符合设定值，在短时间内加料过程中，出料装置借助重力，此时按容积式原理进行工作。累积量由下料期间下料量（质量法）和给料期间的下料量（容积法）两部分组成。MechaTron® 给料系统的体积法给料采用经控制的预给料，或采用失重给料方式的失重法给料。采用失重给料方式时，实际给料速度取决于单位时间内的重量减少。控制器将实际给料速度与设置值相比较后，进而调节给料螺旋的速度。 弹性给料斗的新型 Coni-Flex® 外观设计采用轴对称料斗入口，完全采用外部搅拌原理，保证了物料连续地进入螺杆。Coni-Flex® 给料器为高质量地给料提供了最佳条件。MechaTron® 给料系统的仪表接入原理同定量给料机基本一致。 

4 性能分析

4.1 计量精度问题

定量给料机本质上是变速电子皮带秤，属于动态秤，动态秤的计量误差大于静态秤计量误差 1 个数量级以上。误差主要来源有皮带的张力变化、皮带和杠杆机构的自重变化、托辊的机械性能、速度的测量精度和变化幅度、杠杆机构的传力精度、计量段的长度、物料的偏载、皮带的物理性能、校准方法等。此外，如果使用的定量给料机为非标组合，其计量误差更大。根据生产计量数据，2010~2012 年某厂使用的非标皮带秤的零点误差为-29%~60%、载荷误差-12%~18%。失重秤主要误差来自质量法和体积法之间的转换，加料时间，加料次数，阀门开关时间，螺旋输送速度等因素，只要正确计算上述参数，可以确保整体精度的实现，其误差一般低于 0.5%。

4.2 适应性问题

定量给料机在使用过程中难以避免地会使锌粉产生泼洒、泄漏而污染环境。使用失重秤时计量的物料在输送过程中和计量过程中处于密闭状态，正常情况下没有物料外漏和泼洒的可能，非常适合使用像锌粉这样流动性好、没有水分的粉状物料计量。

4.3 误差处理

由于秤的设计缺陷和使用环境的影响，工作一段时间后，秤的计量误差会增大，并且表现出不可逆转性。锌粉皮带秤的称量段通常为敞开式，物料和人为操作对其计量精度影响较大，需要间隔一段时间进行除皮校对，时间通常为 5~10h。校对人员需要经过特殊培训才能胜任。失重秤设置了干扰自动清除器（DAE），当锌粉物料流动不均匀造成非线性特征干扰和震动冲击时，差异值会传送到控制器 PR，控制器继续调整流量，使实际值与设定值吻合。这个过程完全由控制系统来实现，不需要人的介入。

4.4 设备维护保养

失重法的给料器的称重模块，采用应变测量技术的高密封精度传感器，具有过载和反转保护功能。同时当需要更换产品或清洗时，可以方便地从后部的维修口进行与产品接触部分的拆装，利于设备的维护和保养。锌粉皮带秤没有上述功能设计，秤体容易损坏并且不易更换和清洗。

5 结论与设想

失重秤计量精准，设备维护保养方便。若将失重秤计量后的锌粉进行浆化后再供给净化搅拌桶，可极大地提高锌粉除杂质的效率，降低净化锌粉消耗，具有非常显著地控制优势和经济效益。

参考文献

[1] 梅光贵, 王德润, 等. 湿法炼锌学[M].长沙:中南大学出版社, 2001.

[2] 杨雄. 定量给料机在锌冶炼中的应用[J].设备维护与管理, 2011年01期.
 

 

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