銅陽極加工機組銑耳裝置的改造實踐

白偉道， 彭 明， 任智順， 別良偉

(金川集團股份有限公司銅冶煉廠， 甘肅 金昌 737100)

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銅陽極加工機組銑耳裝置的改造實踐

白偉道， 彭 明， 任智順， 別良偉

(金川集團股份有限公司銅冶煉廠， 甘肅 金昌 737100)

對銅陽極加工機組銑耳裝置進行改造，提升了陽極板質量，改善了電解操作條件，提高了作業(yè)指標。

銅電解； 陽極加工機組； 銑耳； 定位機構； 夾持機構

0 引言

在高純陰極銅生產過程中，火法系統(tǒng)生產的陽極板普遍存在著飛邊毛刺、拔模斜度以及耳部鑄造缺陷，不僅其在電解槽中的導電性不好，而且影響陽極板的整體懸垂度。因此陽極板在放入電解槽之前必須對耳子底部進行銑削加工。陽極板耳子底部的銑削是通過陽極加工機組的銑耳裝置實現(xiàn)的，銑耳裝置的結構及銑削方式直接影響陽極銑耳的質量，而陽極板加工質量關系電解的能耗及其他技術經濟指標。國內某大型銅冶煉企業(yè)為了提高陽極板加工質量，對銅陽極加工機組進行改造，對銑削方式進行改進，本文詳細介紹了改進措施及效果。

1 銅陽極加工機組的組成和功能

國內某大型銅冶煉企業(yè)使用的是該公司與某專業(yè)公司聯(lián)合開發(fā)研制的大極板陽極加工機組，2011年投入生產。在兩年多來的生產中，該機組運行穩(wěn)定，故障率低，為銅電解生產的順利進行提供了保障。

1.1 陽極加工機組的基本組成

陽極加工機組包括：受板鏈運系統(tǒng)、移載壓耳系統(tǒng)、陽極板整形系統(tǒng)、陽極板耳部銑削系統(tǒng)、斜提升系統(tǒng)、排板系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)及電控系統(tǒng)等。其中，受板鏈運系統(tǒng)由受板升降臺、受板對中裝置、輸送鏈運機及極板抬起裝置等組成；移載壓耳系統(tǒng)由移載裝置、垂直壓耳及定位和底部夾緊裝置等組成；陽極板整形系統(tǒng)由橫移鏈運機、整形壓力機及耳部厚度測量裝置組成；陽極板耳部銑削系統(tǒng)由移載機構、陽極升降裝置和底夾持機構、銑耳裝置、銅屑收集裝置等組成；斜提升系統(tǒng)和排板系統(tǒng)由斜提升鏈運機、排板鏈運機、移載臺車及排板架等組成；液壓系統(tǒng)由液壓站、閥臺組及液壓管路組成；電控系統(tǒng)由配電柜、PLC柜及操作臺等組成[1]。

1.2 陽極加工機組的用途及功能

陽極機組用于對即將裝入電解槽的陽極板板面及耳子底部進行適當?shù)臋C械處理，目的是使裝入電解槽內的陽極板鉛垂懸掛，兩極板之間的間距均勻準確，陽極板耳子底部與電解槽上的導電板接觸良好，從而提高電解的電流效率、降低能耗；同時對不符合標準的陽極板進行自動剔除，保證機組后續(xù)工序及電解作業(yè)的順利進行。該機組的主要功能包括受板、分板、垂直壓耳、稱重、板身整平、耳部厚度測量、銑耳及等間距排板等。

1.3 陽極加工機組存在的問題

該銅陽極加工機組在生產中存在缺陷和不足，主要表現(xiàn)為銑耳后的陽極在電解槽中懸垂度達不到要求，接觸電阻過大，影響陰陽極的極間距和陰極銅的電流效率，陰極銅的部分工藝技術指標和加工成本與國內先進水平存在一定差距。因此，企業(yè)對該機組的銑耳裝置進行技術改造，以提高機組的加工質量。

2 陽極加工機組銑耳裝置的優(yōu)化及銑耳方式的改進

2.1 陽極加工機組銑耳裝置的優(yōu)化

陽極加工機組銑耳裝置包括：銑耳定位機構，銑耳底夾持機構，銑刀裝置，驅動電機，導軌副。

2.1.1 銑耳定位機構的優(yōu)化

初始設計中，銑耳定位機構采用單純的油缸頂緊方式，這種方式存在定位不準、銑削量不固定等問題，直接影響銑耳的質量，而且銑刀的損耗也很嚴重。針對這種情況，對銑耳定位機構進行優(yōu)化，采用自鎖銑耳定位裝置。這種新型的銑耳定位機構投運后，收到了良好的效果，每片陽極都能被銑到，銑削量保持在1～1.5 mm之間，陽極銑耳定位精準，銑耳過程更加穩(wěn)定，減少了銑削量過大導致刀片崩刃的現(xiàn)象，大大降低了刀片的損耗，提高了刀片的使用壽命，刀片使用量節(jié)省近25%。圖1為改造前后的銑耳定位裝置。

圖1 改造前后的銑耳定位裝置

2.1.2 銑耳底夾持機構的優(yōu)化

原陽極銑耳底夾持機構采用四個油缸分別從左右兩側對陽極板夾持定位，這種方式不合理，有時由于夾持油缸動作失調使得一側油缸先動從而將陽極板推向一側，或夾頭伸出不到位而使陽極板沒被夾住，導致陽極板未處于在鉛垂狀態(tài)，懸垂度超出規(guī)定范圍10 mm，有的甚至超出20 mm，不僅陽極板的銑削質量不能保證，而且銑刀損壞嚴重。針對此問題，對銑耳底夾持機構重新設計，采用油缸單夾持的方式，實現(xiàn)對陽極板底部的準確穩(wěn)定夾持定位。新的夾持機構采用油缸前后夾持陽極板下部中心部位，結構簡單，操作方便，故障率低，檢修方便，效果顯著。改造后的銑耳底夾持裝置見圖2。

圖2 改造后的銑耳底夾持裝置

2.1.3 銑刀裝置的優(yōu)化

銑刀裝置由銑刀、鍵、銑刀盤及驅動裝置等組成，銑刀盤直接與電機相連。由于銅陽極板表面氧化層較硬而內部材質較軟，銑刀一般都采用高硬度、高耐磨性及高耐熱性的硬質合金制成。

2.1.4 驅動電機導軌副的優(yōu)化

驅動電機采用滑動導軌副，接觸摩擦小，在導軌副上方加裝防護裝置，避免銅屑進入出現(xiàn)卡軌現(xiàn)象。

2.2 陽極加工機組銑耳方式的改進

由于對陽極板耳子底部的銑削精度及表面質量要求不高，考慮到生產效率，陽極銑刀的銑削采用逆銑方式。陽極耳部銑削的時間決定著陽極加工機組的加工能力和生產效率，為了提高機組的加工能力，結合對陽極進行銑削的條件，采用高速銑削的方式進行陽極板的銑耳。陽極板銑耳時，驅動電機做勻速進給運動，陽極板在底夾持和定位裝置的共同作用下保持穩(wěn)定的鉛垂狀態(tài)，驅動電機高速轉動，帶動銑刀高速轉動，對陽極板耳子的下表面進行依次銑削。

3 陽極銑耳質量的提高對銅電解工藝的影響

銅電解生產過程中，槽電壓越高或電流效率越低，電能消耗越大[2]。該公司銅電解車間投產以來，電流效率一直穩(wěn)定在一定的范圍，波動不大，而槽電壓受電流密度、電解液成分及溫度、陽極板質量接觸點電阻等因素的影響波動較大，其中陽極板質量接觸點電阻是導致槽電壓升高的重要因素[3]。陽極板質量接觸點電阻與陽極銑耳質量密切相關，陽極銑耳質量差，陽極下槽后將導致槽電壓升高，造成銅電解生產電耗升高，陰極銅加工成本增加。因此，銅陽極板的銑耳是銅電解生產過程中極其重要的一個環(huán)節(jié)。該公司通過對陽極加工機組銑耳裝置優(yōu)化以及對銑削方式改進，陽極板銑耳質量有了很大提高，徹底根除了以前陽極銑耳過程中存在的銑削不均勻，耳部銑不到位等現(xiàn)象，銅電解的電流效率由96%～97%提高到98%以上，總的槽電壓下降4～5 V，陽極板加工合格率由65%～70%提高到97%以上，殘極率由17%降至15.5%左右,在很大程度上降低了陰極銅的生產成本。

4 結語

通過對電解車間大極板陽極加工機組銑耳裝置的結構進行優(yōu)化以及對銑削方式進行改進，機組的處理能力有了很大的提升，提高了陽極板的加工質量，陽極銑耳質量提高，90%以上的陽極板懸垂度≤10 mm，銅電解的各項工藝技術指標得到優(yōu)化，達到了節(jié)能降耗，降本增效的目的。

[1] 普宗祥.大極板銅陽極準備機組的國產化[J].有色冶金設計與研究，2013，34(1)：31-33.

[2] 歐陽準.淺談銅電解的電能消耗[J].有色冶金節(jié)能，2004，21(2)：25-27.

[3] 李永春.高電流密度生產陰極銅的實踐[J].中國有色冶金，2001，30(6)：21-24.

Reform practice of milling ear device in the copper anode preparation unit

BAI Wei-dao, PENG Ming, REN Zhi-shun, BIE Liang-wei

Through transformation of milling ear device in the anode preparation unit, the quality of the anode plate was getting better, the electrolytic operation conditions was improved, the operation indicator was increased.

copper electrolysis; the anode preparation unit; milling ear; positioning mechanism; clamping mechanism

白偉道(1988—)，男，甘肅金昌人，機械工程師，從事有色冶金機械設計及設備管理工作。

2014-- 04-- 21

TF811

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1672-- 6103(2015)04-- 0037-- 03