大極板鉛電解工藝的投產實踐與設計優(yōu)化

李 濤

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大極板鉛電解工藝的投產實踐與設計優(yōu)化

李 濤

本文主要介紹大極板鉛電解工藝特點和投產中易出現(xiàn)主要問題分析等，并提出對大極板鉛電解的設計優(yōu)化。

鉛電解； 大極板； 問題分析； 設計優(yōu)化

近幾年我國鉛電解精煉技術發(fā)展迅猛，新建鉛電解精煉車間大多采用大極板鉛電解工藝，大大提升和改善了我國鉛電解精煉的工藝及裝備水平，對提升規(guī)?；a，提高勞動生產率、降低能耗、改善環(huán)境和提高資源利用率具有十分重要的意義。

采用大極板、大電解槽、長周期生產后，陽極板和始極片的制作、陰陽極自動排距、陰極板和殘極板的洗滌、鉛錠澆鑄等均實現(xiàn)了大型化、機械化、自動化，使我國鉛電解技術及裝備達到了國際先進水平。

1 大極板鉛電解的特點

大極板鉛電解有以下特點：

(1)采用陽極立模澆鑄機組生產陽極板，陽極板澆鑄質量好，表面光滑平整，大小耳垂直度好，使得短路現(xiàn)象得到明顯改善。

(2)采用大極板生產工藝，陰極板單片的有效面積達2.0 m2，大極板電解的電流密度可以控制在130～145 A/m2之間。低電流密度生產條件下，槽電壓較低，直流電耗僅為～115 kW·h/t。

(3)大極板電解生產周期一般為7d，采用雙鉤絕緣吊車，自動旋轉吊架，實現(xiàn)了陰/陽極同時裝槽，減少吊車工和槽邊工的作業(yè)時間及次數(shù)，可以大大減輕工人的勞動強度，使得單位時間內勞動效率相對較高。

(4)大極板電解實際生產的殘極率約為38%，較小板電解的殘極率低很多。殘極率低，意味著返回火法工序重熔的鉛量少，消耗的燃料也少，占用的流動資金也越少，對企業(yè)生產運營有利。

(5)大極板電解采用陰陽極板自動排距機組、陰極制造機組、陰極鉛洗滌抽棒機組等，相應減少廠房占地、極板倒運工作、勞動定員，減輕工人勞動強度，提高了工作效率。

2 投產中易出現(xiàn)的主要問題分析

2.1 陰極鉛板電解過程中斷板問題

圖1 剛入槽的耳部有開口的始極片板

大極板鉛電解的生產周期為7 d，投料生產過程中，當電解進行到3～4 d后，發(fā)現(xiàn)有些陰極鉛板吊耳處有裂紋，甚至有些已經開始出現(xiàn)裂口(見圖1)。操作工檢查短路時，提出陰極鉛板，就發(fā)生斷板，陰極鉛板掉入電解槽內，撈取斷板相當困難。當電解一個周期后，陰極鉛板的重量達到195 kg，采用吊車出槽時，發(fā)現(xiàn)每槽都有一些陰極鉛板斷板，給生產造成很大麻煩(見圖2)。通過分析發(fā)現(xiàn)，主要是銅棒垂直度沒有達到要求和始極片壓緊面與銅棒底部的間隙太小造成的。

圖2 電解過程中陰極鉛板脫落

解決方法：①陰極導電棒在使用前，必須由專人對導電棒的垂直度進行檢查，保證導電棒的垂直度不大于1 mm； ②可以對機組的壓緊裝置進行適當調整，將始極片壓緊面與銅棒底部的間隙調整到合理位置；③在陰陽極自動排距機組上，對始極片進行人工檢查，剔除已有暗傷的始極片。

2.2 陰陽極排距中心沒有對齊

陰陽極自動排距機組排出的陽極板和陰極板中心沒有對齊(見圖3)。陰陽極板入槽后，搭接在槽間導電棒和絕緣墊塊上，本身就形成約5°的傾斜度。電解時由于電力線密度不同導致陰極板左右兩邊析出的鉛量不均衡(見圖4)，不僅影響了陰極鉛的質量，而且由于左右重量不平衡易將陰極板撕裂，這可能也是導致電解槽內陰極板頻繁斷裂的原因之一。建議在陰陽極自動排距機組上增加限位擋板，保證陰陽極中心對齊。

圖3 陰陽極自動排距中心沒有對齊

圖4 陰極鉛板表面析出鉛情況

2.3 銅棒研磨機組研磨效果不理想

目前已投產的大極板鉛電解車間，無論是引進機組和國產機組，在投料生產的時候，銅棒研磨機組的研磨效果均不理想。引進機組一般采用鋼刷對陰極導電棒進行研磨，研磨出的陰極導電棒表面不光亮、有污漬，甚至有時將導電棒的外包銅皮(厚度約1.5 mm)已經磨掉。目前國內已有廠家對銅棒研磨機組進行改造，采用超聲波清洗機和漂洗機將陰極銅棒清洗干凈，效果較理想。建議銅棒進入研磨機組之前，人工對導電銅棒進行篩選，將垂直度大于1 mm、表面不平整、脫皮等不合格導電棒剔除后，再進行研磨工序。

2.4 陰極洗滌抽棒機組卡殼問題

陰極洗滌抽棒機組主要問題集中在抽棒工序。比如：抽不出陰極銅棒，抓破陰極銅棒的銅皮等。導致機組經?？D，影響正常生產。產生的原因主要是：①陰極鉛板在受力狀態(tài)下抽棒；②抽棒機敲擊力太小，而機械手抓力過大，導致銅棒和陰極鉛板上部一起拉斷。

解決方法：將析出的陰極鉛板平行輸送至抽棒工序，通過液壓裝置抬起導電棒，端部快速敲擊，機械手抽棒等。在調整敲擊力恰當?shù)那闆r下，抽棒機運行狀況良好。

3 大極板鉛電解工藝設計優(yōu)化

3.1 減少低空污染的措施。

無論大極板電解和小極板電解，熔鉛鍋處低空污染都是鉛電解車間的一個主要問題。目前的通風系統(tǒng)主要由1臺風機、2～3臺通風罩和室外布袋收塵(干式)組成，此系統(tǒng)雖然能保證正常的抽氣量，但在除雜和加殘極的過程中，瞬時的氣量特別大，此系統(tǒng)不能滿足要求。因此實際生產時，建議配置兩臺風機，在除雜和加殘極過程中，兩臺風機串聯(lián)，共同作用一臺鉛鍋，保證瞬時風量足夠大；同時通風罩加裝螺旋葉片，形成漩渦進風，保證通風效果；室外收塵采用濕式收塵，減少污染物排放。

3.2 陽極立模鑄造機組。

目前，國內鉛陽極板的制造普遍采用從日本進口的陽極立模鑄造機組(見圖5)，能力為～84塊/h。該機組的能力剛好對應10萬t/a產能的電解車間，一旦機組出現(xiàn)故障，將直接影響到電解車間的正常生產。該機組在長期運行過程中發(fā)現(xiàn)，移栽小車是故障頻發(fā)點，解決移栽小車的問題就解決了機組的問題。國內某廠家制造出去掉移栽小車的陽極立模鑄造機組(見圖6)，在某冶煉廠已進行試生產，該機組采用一對一設計，既一臺澆鑄鍋對應一組排板架，機組的能力提升到約100～110塊/h，機組的可靠性得到明顯改善。

圖5 進口單組排架的陽極立模鑄造機組

3.3 殘極率指標的改進

國內大極板電解時液面位置與陽極板凹處距離約25～30 mm左右，導致實際生產中殘極率偏高。目前生產中殘極率一般控制在～40%左右，與國外電解車間殘極率指標～38%有差距。建議以后設計時可采取某些措施使殘極率降低：①將陽極板鑄模修改，將陽極板兩耳間凹處加深，保持與液面之間的距離～10 mm；②控制液面高度，可以通過調節(jié)溢流管的高度來實現(xiàn)。通過以上措施的實施，相信殘極率可達到國外先進水平。

3.4 自動吊車

由于陰陽極板尺寸的增加，陰陽極板的重量增大，電解槽尺寸增大，陰陽極板數(shù)量的增多，如果采用傳統(tǒng)普通吊車，出裝槽的定位需要人工輔助來實現(xiàn)，工人勞動強度較大。而采用自動吊車，可以解決以上問題。由于自動吊車沒法旋轉，因此要求陽極板雙耳對稱一致。自動吊車配套的功能要求：全景駕駛室(可移動)、防搖擺裝置及接液盤、紅外定位系統(tǒng)、PLC控制等。對于沒有采用自動吊車的電解車間，也可以考慮吊車上增加接液盤，可以減小吊車行走過程中滴下的電解液對槽邊導電母排的腐蝕。

3.5 短路開關

鉛電解的槽間短路一般采用搭接銅板短路，容易出現(xiàn)接觸點溫度高，燒壞銅板等問題。

而銅電解采用短路開關進行短路，一次短路一組電解槽，盡管增加銅導電母線長度，降低槽利用率，但是可以減少銅排燒壞現(xiàn)象，大大減輕工人勞動強度，并可以實現(xiàn)遠程控制。

3.6 無線傳感器監(jiān)控系統(tǒng)

無線傳感器監(jiān)控系統(tǒng)采用先進的無線傳感技術，可監(jiān)控一個或兩個電解槽的電壓和溫度。它具有良好的數(shù)據(jù)分析和先進的自診斷功能，而且沒有腐蝕。無線傳感器監(jiān)控系統(tǒng)可集成在自動吊車上，也可以直接安裝在現(xiàn)場，對整個電解車間的生產狀況進行實時查看，同時將所有偏差集中并及時地采取糾正措施，改善產品質量，提高機組作業(yè)率、車間控制水平以及維護和管理水平。

4 結論

近年來，大極板鉛電解工藝在國內的應用，提升了整個鉛電解行業(yè)工藝技術、促進了電解設備的大型化、集成化、機械化和自動化，縮小了我國鉛電解工藝水平與發(fā)達國家的差距，改善了各項技術經濟指標，具有明顯的社會經濟效益。筆者僅對投料生產中出現(xiàn)的問題及改進措施進行介紹，并對以后大極板鉛電解車間設計提出了一些淺顯的想法，供同行探討。

[1] 錢清，張永平等.鉛電解精煉大極板裝備新工藝介紹.第十屆全國鉛鋅冶金技術及生產裝備研討會論文集[C]，2008：252-255.

[2] 鄒強.云南馳宏鋅鍺大極板鉛電解精煉技術引進及思考[J].中國有色冶金, 2009，(6).

[3] 徐華軍.大極板和小極板鉛電解的比較 [J].中國有色冶金, 2012，(5).

我國節(jié)能環(huán)保產業(yè)加快發(fā)展

隨著經濟發(fā)展進入新常態(tài)，“兩高”行業(yè)保持較低增速，產業(yè)結構和能源結構不斷優(yōu)化，節(jié)能環(huán)保產業(yè)快速發(fā)展，先進節(jié)能環(huán)保技術積極推廣，發(fā)展質量和效益不斷提升。今年上半年全國單位GDP能耗同比下降5.9%，二氧化硫、化學需氧量、氨氮、氮氧化物排放總量繼續(xù)保持較快下降，節(jié)能減排的有利因素正在積聚發(fā)力，節(jié)能減排進展總體順利。

一是產業(yè)結構顯著優(yōu)化。上半年，重工業(yè)用電量同比下降0.9%，第三產業(yè)用電量同比增長8.1%。從高耗能產品產量看，上半年，焦炭、燒堿、水泥、平板玻璃等高耗能產品產量同比分別下降3.4%、1.9%、5.3%、4.2%。

二是技術水平不斷提高。單位產品能耗是反映產業(yè)技術水平的重要指標。通過大力實施節(jié)能減排技術改造，能效水平明顯提升，2014年，火電機組供電煤耗降至319 g/(kW·h)，遠超“十二五”末達到325 g/(kW·h)的目標。今年上半年全國供電煤耗率為314 g/(kW·h)，同比下降3%。

三是能源結構不斷優(yōu)化。上半年，原煤產量同比下降5.8%，天然氣、原油保持平穩(wěn)增長，可再生能源加快發(fā)展，能源結構進一步優(yōu)化。據(jù)國家能源局統(tǒng)計，上半年，6 000 kW及以上電廠發(fā)電量同比增長8.7%，其中水電、火電、核電、風電分別增長5.7%、6.4%、24.5%和26.8%，電力結構進一步優(yōu)化，有力促進了能源結構調整。

四是節(jié)能環(huán)保產業(yè)醞釀較大突破。行業(yè)產值保持較快增速，產業(yè)集聚發(fā)展勢頭明顯，涌現(xiàn)出一批節(jié)能環(huán)?？萍籍a業(yè)園區(qū)，為消費者打造節(jié)能環(huán)保一站式服務，提供診斷、方案設計、工程建設等一條龍服務，為節(jié)能環(huán)保企業(yè)提供融資、商事、上市等優(yōu)質服務，培養(yǎng)集聚了一批成長性較好的企業(yè)。

下一步，國家發(fā)改委將會同有關部門，深入貫徹落實黨中央國務院重要決策部署，高舉生態(tài)文明建設大旗，以實現(xiàn)“十二五”節(jié)能減排約束性目標為核心任務，推動工作取得實際成效。

一是堅持不懈推進節(jié)能減排。做好2014年省級人民政府節(jié)能目標完成情況現(xiàn)場考核結果的應用，對完成“十二五”節(jié)能減排目標難度大的地區(qū)開展專項督查。加強節(jié)能減排形勢分析和監(jiān)測預警，及時按月發(fā)布各地節(jié)能目標完成情況晴雨表。完成50項節(jié)能國家標準制修訂工作，實施能效“領跑者”制度，發(fā)布空調、冰箱、平板電視產品領跑者制度細則。推動制訂能評條例，明確能評事中事后監(jiān)督檢查，形成能評閉環(huán)管理。

二是促進循環(huán)經濟做大做強。印發(fā)園區(qū)循環(huán)化改造示范試點、國家“城市礦產”示范基地、餐廚廢棄物資源化利用和無害化處理試點等中期評估和考核驗收管理辦法。出臺《電動汽車動力電池回收利用技術政策》。發(fā)布《關于加快發(fā)展農業(yè)循環(huán)經濟的意見》，配合有關部門研究完善資源綜合利用相關稅收優(yōu)惠政策。發(fā)布《國家鼓勵的節(jié)水設備(產品)目錄(2015年版)》。

三是加強環(huán)境保護。落實京津冀協(xié)同發(fā)展生態(tài)環(huán)保率先突破戰(zhàn)略，推動印發(fā)《京津冀協(xié)同發(fā)展生態(tài)環(huán)境保護規(guī)劃》。深入開展環(huán)境污染第三方治理試點，引導社會力量投入環(huán)境污染治理，及時總結可復制、可推廣的模式經驗。大力推行清潔生產，發(fā)布重點行業(yè)清潔生產評價指標體系，修訂《清潔生產審核暫行辦法》。推動水污染防治有關工作。

四是完善經濟政策。嚴格落實差別電價、懲罰性電價、脫硫脫銷除塵電價等政策，取消地方擅自出臺的優(yōu)惠電價。開展節(jié)能減排重大技術試點示范，支持創(chuàng)新性技術推廣應用。努力破解節(jié)能環(huán)保市場的行業(yè)和地區(qū)壟斷、保護，建立全國統(tǒng)一、公平透明、監(jiān)管有效的市場體系，支持節(jié)能環(huán)保產業(yè)園區(qū)建設。

五是加強節(jié)能環(huán)保執(zhí)法監(jiān)管。嚴格落實新修訂的《環(huán)保法》，切實加大監(jiān)管力度，明確企業(yè)和各級政府的法定責任，加大違規(guī)行為處罰力度。加快推進節(jié)能環(huán)保數(shù)據(jù)的開發(fā)，鼓勵各地區(qū)各部門依托大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等信息化手段，探索實行“互聯(lián)網(wǎng)+監(jiān)管”等新模式，努力構建“制度+技術”的有效監(jiān)管體系。

(中國恩菲工程技術有限公司， 北京 100038)

Production practice and design optimization of lead electrolysis process for large plate

LI Tao

The paper introduces the process features of lead electrolysis for large plate and analyzes major problem encountered during operation, as well as offers design optimization of lead electrolysis for large plate.

lead electrolysis; large plate; problem analysis; design optimization

李 濤(1983—)，男，陜西渭南人，碩士，工程師，從事有色冶金工程設計工作。

2015- 01- 30

TF812

B

1672- 6103(2015)06- 0036- 04