摘要：目前我國常用的殘極清理設備主要依靠國外進(jìn)口的拋丸機進(jìn)行氧化面處理。進(jìn)口的拋丸機成本高，且遠遠達不到理想的清理效果，給國內電解鋁行業(yè)帶來(lái)了諸爹不利因素。打破國外的行業(yè)技術(shù)壟斷從而降低設備采買(mǎi)的成本投入、提升殘極清理設備的工作效果，是電解鋁生產(chǎn)行業(yè)迫切的愿望，同時(shí)也是一個(gè)發(fā)展機械制造企業(yè)的契機。此次研究的對象為國內*臺電解鋁殘極自磨機，具有綠色環(huán)保、低噪、回收效果好等顯著(zhù)特點(diǎn)，設計中考慮到粉塵的回收，極大的降低了大氣污染，從而保證了鋁業(yè)生產(chǎn)單位工人的職業(yè)健康安全；研磨過(guò)程中充分利用重力等因素，通過(guò)正反轉的交替的方式達到充分研磨和物料排放、回收。
關(guān)鍵詞：殘極清理；綠色環(huán)保；低成本投入；優(yōu)質(zhì)清理效果中圖分類(lèi)號：THl6；TQl5文獻標識碼：A 文章編號：1001—3997(2016)

1引言

近年來(lái)，電解鋁價(jià)格低迷，給鋁業(yè)公司的生產(chǎn)帶來(lái)了巨大壓力：成本居高不下；國家對生產(chǎn)環(huán)節節能要求亦是不斷提高—要求預焙陽(yáng)極生產(chǎn)各工序不斷提高產(chǎn)品合格率，降低生產(chǎn)運行成本及過(guò)程損耗，而殘極清理工序更是關(guān)系到殘極清理狀態(tài)，其中殘極中灰分含量是當前影響預焙陽(yáng)極質(zhì)量較重要的指標之一【l】。目前，主要的殘極清理有拋丸清理、噴丸清理及人工清理等方式。噴丸清理因清理質(zhì)量達不到要求、運行成本高，又或設備故障多等原因大多已經(jīng)停止運行嘲。國內外目前主流采用拋丸清理機清理殘極，但無(wú)論是國內自產(chǎn)設備嗍，還是進(jìn)口設備，都存在運行成本高，而且清理質(zhì)量達不到要求的現象。因此國內殘極清理設備基本停產(chǎn)，而運用人工清理的方式。

隨著(zhù)對陽(yáng)極殘極清理重要性認識的提高及人工清理成本的提高，自動(dòng)清理殘極必將成為清理設備發(fā)展的主流[71。以國產(chǎn)*臺殘極自磨清理機為研究對象，并與老式殘極清理設備做以簡(jiǎn)單對比。

發(fā)現現階段殘極清理設備運行中主要存在如下問(wèn)題：

(1)清理質(zhì)量達不到要求：經(jīng)傳統殘極清理設備處理后的殘極表面會(huì )殘留大量的白色電解質(zhì)；白色電解質(zhì)清理后，大量的Na、Fe、V仍存在于殘極表面的軟殘極中，不能滿(mǎn)足清理要求。
(2)運行成本高：其一，體現在清理用鋼丸的大量消耗上，噴、拋丸清理設備主要是通過(guò)給鋼丸施加一定的初始速度，對殘極表面進(jìn)行碰撞、摩擦來(lái)實(shí)現清理目的，期間鋼丸大量破碎、磨損，不可以重復使用；其二，設備運行后故障發(fā)生頻率高，從而引起較大的維護檢修費用支出，增加生產(chǎn)運營(yíng)成本。
(3)設備運行過(guò)程中安全性差：噴、拋丸因防護設施不完善及鋼丸高速彈射后變向等問(wèn)題，易引發(fā)飛物傷人事件，對安全生產(chǎn)存在巨大隱患。
(4)設備故障多，不利于生產(chǎn)效率的提高：老式清理設備均存在設備運行不久便出現故障的問(wèn)題，迫使生產(chǎn)頻繁的停止，進(jìn)行維修，造成大量的時(shí)間浪費，并大大降低生產(chǎn)的效率。
(5)設備針對性不明顯、適用性差：大多生產(chǎn)單位對殘極清理的目標、工作性質(zhì)的認知不夠，且不能準確理解，行業(yè)經(jīng)驗明顯不足。目前，國內外殘極清理機主要是為了給鋼板、鑄件的除銹和清理而設計的，大多數的殘極清理機均是由這批機械進(jìn)行簡(jiǎn)單改動(dòng)制成的，沒(méi)有針對性，這是國內外殘極清理設備效率低、運行成本高的關(guān)鍵所在。

2殘極自磨清理機的設計構想及性能簡(jiǎn)介

殘*清理機照片，如圖l所示。
圖1殘*清理機照片
2．1殘極自磨清理機的設計構想

殘極白磨清理機的目標是將殘極外表面白色電解質(zhì)等清理干凈，并消除軟殘極上的Na、Fe、V等的殘留，取消鋼丸的加入，從而保證殘極清理后預焙陽(yáng)極質(zhì)量，并降低電解鋁生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)成本投入。殘極自磨清理機是由頭罩(進(jìn)料端)、尾罩(出料端)、筒體、減速機、底座、托輥等幾大部位構成。在結構設計前采用動(dòng)態(tài)仿真技術(shù)，模擬殘極間的相互碰撞和滾動(dòng)，科學(xué)設計筒體轉速和筒體內揚料板的尺寸，能夠使殘極在簡(jiǎn)體內充分摩擦，力爭用較短的時(shí)間取得較佳清理效果。殘極料通過(guò)輸送帶進(jìn)入料斗，經(jīng)由導料管可直接進(jìn)入簡(jiǎn)體前段揚料區，通過(guò)螺旋揚料板帶動(dòng)提升到一定高度，受重力影響自由下落，與下方物料碰撞，并隨簡(jiǎn)體的正轉不停地與其他殘極塊相互摩擦、研磨一定時(shí)間后，再通過(guò)電控柜按鍵控制，停止筒體正轉，開(kāi)始簡(jiǎn)體反轉出料操作，將物料一次性排出，并通過(guò)簡(jiǎn)體排料端圓周排列小孔排出研磨產(chǎn)生的粉末。
2.2 殘極自磨清理機的性能介紹
殘極自磨清理機是通過(guò)殘極間相互作用力實(shí)現清理，利用重力作用、慣性勢能等一系列的物理原理對殘極外表面進(jìn)行無(wú)死角的清理，不需要添加鋼丸等其他介質(zhì)，將殘極表面和軟殘極表面的殘留物一次性清理干凈。清理后殘極表面漏出黑色碳素顏色，同時(shí)也將軟殘極表面清理干凈露出骨料形狀，可更好的提高陽(yáng)極質(zhì)量。物料出倉后經(jīng)濾網(wǎng)，可將殘極與粉末一次性分離，省略了傳統清理設備殘極清理后的鋼丸與殘極粉末分離、回收的過(guò)程。設備運行平穩、可靠，只需要電控柜與設備連接，便可以自由控制殘極清理的質(zhì)量與清理全過(guò)程，節約了老式清理方式后續的人工投入。

3殘極自磨清理機的主要優(yōu)勢

結合長(cháng)期的機械生產(chǎn)經(jīng)驗，與我們對殘極清理的概念和行業(yè)的了解，以及對殘極特性的認識，我們了解客戶(hù)真正需要：(1)希望能將殘極上的電解質(zhì)、軟殘極上的殘留物清理干凈，提高陽(yáng)極質(zhì)量，更好的滿(mǎn)足電解需求；
(2)希望能用較低的成本來(lái)完成殘極地清理工作；
(3)希望買(mǎi)到的機械能經(jīng)受得住性能、時(shí)間、工作效率的考驗，使他們的生產(chǎn)在安全、平穩、可靠的設備上得以更快、更好、更省力的完成。

通過(guò)我們對殘極白磨清理機的反復研究和試驗，我們確信殘極自磨清理機可以做到，因為其具有以下優(yōu)勢：
(1)清理效果好：殘極自磨清理機清理效果高于目前所有的殘極清理設備，不僅可以將殘極表面的白色電解質(zhì)除凈，而且將軟殘極表面的殘留一并處理干凈，同時(shí)摒棄鋼丸等的加入，從根本上杜絕了鐵元素等雜質(zhì)的引入，使陽(yáng)極質(zhì)量更高，從而得到電解槽內較為純凈的鋁水。
(2)殘極白磨清理機的設計合理，保證了其優(yōu)良的性能和較強的實(shí)用性，并實(shí)現了綠色環(huán)保的生產(chǎn)模式：
①筒體設計合理，作為該設備的主體一筒體，承受著(zhù)運行過(guò)程中物料拋落、滾落連續沖擊負荷，其制造質(zhì)量直接關(guān)系整臺設備的工作質(zhì)量和使用壽命，且對確保設備順利運行起到至關(guān)重要的作用。*先揚料板大小、位置、角度是通過(guò)計算模擬得出，充分的將固定量物料揚起，達到理想高度落差，利用重力、摩擦等作用力將物料研磨出較佳理想效果，達到物料理想處理狀態(tài)；其次，紡錘式結構的筒體結構可以舒緩物料抬高后下落的速度，避免激烈的沖撞對筒壁的傷害；
②設備底座一體式的結構模式是設備平穩運行的重要保障。設備運轉過(guò)程中的平穩是一項重要指標，關(guān)系重大。我們舉個(gè)生活中例子，橋梁建設前都要打橋墩，相鄰橋墩下都要用混凝土將其連接成一塊巨大的平臺，以達到平穩的目的。設備底座一體式的結構模式的設計理念便是這一力學(xué)應用，它使設備的所有支點(diǎn)集中到一個(gè)平面，有利于力的平衡傳遞，也利于筒體安裝、運行中角度的控制，提升了設備運轉的平穩性和角度的固定性，另外這一舉措避免了設備安裝過(guò)程中不必要的找正等工序，提高了工作效率；萬(wàn)方數據 120機械設計與制造No．10Oct．2016
③殘極自磨清理機的揚料板表面采用了橡膠材質(zhì)原料，托輥表面采用的是尼龍材質(zhì)原料，可進(jìn)行拆卸更換，具有極好的降低噪音的功能，且有良好的耐磨性能，大大提高了設備使用壽命和不必要的配件更換損耗。橡膠有較好的彈性和耐磨性能，用其與物料接觸，即避免了物料與金屬碰撞發(fā)出的聲響，也避免了揚料板的磨損，另外，尼龍套于托輥上面，利用其彈性，緩解筒體起伏對托輥的負擔和對齒輪等的損傷，且避免托輪金屬面與簡(jiǎn)體直接接觸造成不可挽救的損耗；
④魚(yú)鱗型密封結構的運用，對避免了粉塵的排放有深遠意義，可以通過(guò)重疊的金屬片將簡(jiǎn)體溢出的粉塵逐層壓制，達到除塵的目的，有利于保證企業(yè)綠色生產(chǎn)的開(kāi)展，對職業(yè)安全健康有極大的推動(dòng)和促進(jìn)作用。
⑤采用正轉磨料，反轉排料，通過(guò)調整研磨時(shí)間來(lái)控制研磨效果。排料過(guò)程中特殊結構特點(diǎn)做到一次排料的效果的舉措是值得關(guān)注的。在筒體排料端圓盤(pán)周排列小孔，通過(guò)反轉，將粉末一并震落、排出，即節約了廢料回收的時(shí)間，也利于廢料的統一處理，提升勞動(dòng)效率和資源的較大化利用、回收。
(3)運行成本低：
①因設備的工作原理是通過(guò)物料間的物理作用力完成清理工作，避免了傳統設備大量清理鋼丸的損耗和鋼丸使用后的分離、回收過(guò)程中的人力、物力投入。
②物料的一次性排出方式也省去了人工清理的麻煩，節省了時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率，從而節約了大量生產(chǎn)成本。
(4)故障少，生產(chǎn)效率得以提升。因設備的整體設計的優(yōu)化，設備的使用中故障很少發(fā)生，故停產(chǎn)檢修的時(shí)間罕有發(fā)生，另外，設備耐用性高，故障發(fā)生頻率降低，使檢修次數大大減少，避免大量的檢修費用的支出。
(5)安全性能高：因設備的工作區相對封閉，且研磨過(guò)程中沒(méi)有高速飛濺物的產(chǎn)生，這對現場(chǎng)工作人員的人身安全和設備的自身安全有巨大的保障。清理前后，如圖2、圖3所示。
圖2清理前物料照片

圖3清理后物料照片
4結論
該殘極自磨清理機的成功研制代表著(zhù)殘極清理設備國產(chǎn)化的開(kāi)始，突破了殘極清理設備產(chǎn)品制造關(guān)鍵技術(shù)，制造工藝El趨成熟。但同時(shí)我們也應看到，該設備仍有很大的改進(jìn)空間，比如：在生產(chǎn)、研磨過(guò)程中，不停車(chē)情況下，能否自動(dòng)排料等。這也將是我們下一階段的重點(diǎn)研究課題。殘極自磨清理機的開(kāi)發(fā)成功填補了國產(chǎn)殘極清理機械裝備制造的，解除了外國人對中國電解鋁行業(yè)殘極清理設備的控制，并改善了生產(chǎn)工藝，提高了生產(chǎn)效率。

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