高電流密度電積技術(shù)在銅冶煉廠的應(yīng)用

唐明成

摘要：我國(guó)銅礦品質(zhì)較低，以傳統(tǒng)的工藝進(jìn)行冶煉不僅需要消耗大量的能源，同時(shí)對(duì)于環(huán)境造成的破壞也較大，因此，當(dāng)前普遍采用的是電解平行流技術(shù)，利用該技術(shù)可以使生產(chǎn)更加清潔、高效。目前，隨著市場(chǎng)對(duì)于銅資源的需求量不斷增大，礦山企業(yè)的產(chǎn)能難以有效滿足市場(chǎng)，但是當(dāng)前的冶煉工藝產(chǎn)能相對(duì)有限，這在一定程度上限制了礦山企業(yè)的發(fā)展，而采用高電流密度電積技術(shù)可以適當(dāng)?shù)奶嵘娏髅芏龋嵘帢O銅的產(chǎn)能和質(zhì)量，從而促使礦山電積銅的產(chǎn)能提升。

關(guān)鍵詞：銅冶煉廠;高電流密度電積技術(shù);應(yīng)用

長(zhǎng)期以來，在冶金領(lǐng)域一直追求高強(qiáng)度化的冶煉技術(shù)，同時(shí)這也代表著冶金技術(shù)的一種發(fā)展方向，高強(qiáng)度化的冶煉技術(shù)不僅可以降低成本，提升產(chǎn)能，同時(shí)生產(chǎn)過程更加清潔，符合當(dāng)前節(jié)能降耗、環(huán)境保護(hù)的要求。應(yīng)用高電流密度電積技術(shù)可謂是銅電解工藝的重大突破，以往我國(guó)銅冶煉廠的電積系統(tǒng)電流密度最高大致在250A/m2左右，而采用高電流密度電積技術(shù)可以使電流密度最高達(dá)到350A/m2以上。下面結(jié)合某同冶煉廠的改造方案具體談?wù)劯唠娏髅芏入姺e技術(shù)在銅冶煉廠的應(yīng)用。

1.案例概況

某銅業(yè)公司在其電解車間中主要采用的是永久不銹鋼電解工藝，其電流密度值設(shè)計(jì)最高為280A/m2，因公司發(fā)展的需求，需要提升產(chǎn)能，為了滿足這一要求，公司與某國(guó)外企業(yè)合作，采用高電流密度電積技術(shù)改造電解車間設(shè)計(jì)，使電流密度達(dá)到350A/m2以上。2017年5月改造計(jì)劃完成，在試運(yùn)行期間，電流密度保持在350～380A/m2，生產(chǎn)效率大幅提升，公司的產(chǎn)能提高約50%，并且產(chǎn)品質(zhì)量良好，獲得了市場(chǎng)的認(rèn)可，極大的促進(jìn)了企業(yè)的發(fā)展。

2.高電流密度電積技術(shù)在銅冶煉廠的應(yīng)用

2.1 技術(shù)原理

高電流密度電積技術(shù)的原理如下，電解銅的過程中，主要是受直流電的影響，使陽(yáng)極板所溶解的銅離子擴(kuò)散至陰極區(qū)，在陰極板上析出的過程。高電流密度電積技術(shù)所采用的方案是調(diào)整電解槽當(dāng)中電解液流動(dòng)的方式，加快電解液循環(huán)速度，從而促使電流密度提升。具體來講就是通過調(diào)整電解液流動(dòng)的方式以及其在電解槽當(dāng)中的循環(huán)速度，從而在電解過程中于陰陽(yáng)極板這二者之間構(gòu)成一個(gè)有助于銅電解的循環(huán)，提升陰極板擴(kuò)散層的性能，使電解液的溫度、濃度保持均勻的狀態(tài)，避免因電流密度增加導(dǎo)致出現(xiàn)濃差極化的問題，從而避免出現(xiàn)由于濃差極化所引起的陰極銅產(chǎn)品質(zhì)量降低以及陽(yáng)極鈍化的問題。

2.2采用高電流密度電積技術(shù)的裝置構(gòu)造

采用高電流密度電積技術(shù)的裝置主要是由噴嘴、進(jìn)液彎管、定位塊以及箱體構(gòu)成，其中噴嘴108個(gè)，定位塊54個(gè)，具體如下圖所示。裝置運(yùn)行時(shí)，電解液從噴嘴流入電解槽當(dāng)中，于陰陽(yáng)極板這二者之間構(gòu)成一個(gè)有助于銅電解的循環(huán)，然后從電解槽兩頭的溢流斗中流出，利用定位塊可以有效確定電解槽當(dāng)中陰陽(yáng)極板的準(zhǔn)確位置。

2.3高電流密度電積技術(shù)的特點(diǎn)

這種技術(shù)主要具備以下幾方面的特點(diǎn)，

2.3.1采用高電流密度電積技術(shù)可以在生產(chǎn)過程中使電流密度保持在350A/m2以上，并且可以有效保證產(chǎn)品的質(zhì)量，產(chǎn)能可以在原有基礎(chǔ)之上提升約50%。該公司的③電解車間原本產(chǎn)能為21t/年，采用高電流密度電積技術(shù)之后，產(chǎn)能可以達(dá)到30.5～32t/年，實(shí)踐效果極為明顯。

2.3.2采用高電流密度電積技術(shù)可以大幅降低生產(chǎn)過程中的能耗，主要以部分電能為代價(jià)，大幅降低生產(chǎn)過程中蒸汽消耗量，總體而言，能源消耗約有22%的降低，效果比較明顯，不僅有效降低了生產(chǎn)成本，同時(shí)也滿足當(dāng)前國(guó)家過于節(jié)能降耗的要求。

2.3.3采用高電流密度電積技術(shù)改造電解車間投入相對(duì)較低，不需要大幅改動(dòng)原本電解車間的建筑結(jié)構(gòu)，電解槽的數(shù)量也不用增加，只需要添加、更換一部分硬件設(shè)施就能完成電解車間的升級(jí)改造，該公司在改造過程中極為順利，以相對(duì)較小的代價(jià)就完成了車間升級(jí)，綜合性價(jià)比極高。

3.實(shí)際效果分析

從上表中可以明顯看出，在改造前后電解車間的基礎(chǔ)設(shè)備電解槽、陰極板等未發(fā)生變化，年生產(chǎn)日也為發(fā)生變化，將電解液的循環(huán)量從38L/min.cell提升至100L/min.cell，從而使電流密度從280A/m2提升至412A/m2，車間產(chǎn)能提升了50%左右。其次可以明顯看出電流的效率提升至了98%，雖然生產(chǎn)過程中電能消耗量增加了14.42%，但是蒸汽消耗量降低了88.02%，生產(chǎn)能耗明顯降低。

結(jié)語(yǔ)

在改造之前該公司電解車間的最高電流密度不超過250A/m2，產(chǎn)能長(zhǎng)期保持在15t/年，2017年5月電解車間改造完成之后，在初步試驗(yàn)階段將電流密度從250A/m2提升至325A/m2，經(jīng)過不斷的摸索和調(diào)整后，基本可以保證在325A/m2的電流強(qiáng)度下生產(chǎn)出質(zhì)量合格的陰極銅。在同年8月份又再一次將電流密度提升至392A/m2，根據(jù)之前調(diào)整的經(jīng)驗(yàn)再次進(jìn)行摸索和調(diào)整后，基本實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量較好，此次車間改造的既定目標(biāo)基本實(shí)現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

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