銅電解液循環(huán)總體積控制關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用

胡 輪，郭學(xué)益

（1. 中南大學(xué) 冶金與環(huán)境學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410083；2. 江西銅業(yè)集團(tuán)公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

銅電解液循環(huán)總體積控制關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用

胡 輪1,2，郭學(xué)益1

（1. 中南大學(xué) 冶金與環(huán)境學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410083；2. 江西銅業(yè)集團(tuán)公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

銅電解循環(huán)系統(tǒng)電解液總體積是電解液成分（Cu2+、H2SO4、As、Sb、Bi、骨膠、硫脲）的調(diào)節(jié)基準(zhǔn)。在通電槽數(shù)穩(wěn)定的情況下，通過(guò)控制主循環(huán)回路中儲(chǔ)罐液位能容易實(shí)現(xiàn)循環(huán)系統(tǒng)電解液總體積相對(duì)恒定。但遇年修停、開(kāi)車(chē)時(shí)，通電槽數(shù)每天都在發(fā)生變化，循環(huán)系統(tǒng)電解液總體積隨之改變，即每天的體積基準(zhǔn)都在變化。因?yàn)橥＼?chē)時(shí)，由于生產(chǎn)系統(tǒng)儲(chǔ)液能力不足，需要加大凈液量，而開(kāi)車(chē)時(shí)循環(huán)系統(tǒng)體積不足，需要補(bǔ)充新電解液，增加來(lái)自凈液的返液量。對(duì)體積控制要素認(rèn)識(shí)不足，往往造成體積偏離基準(zhǔn)，導(dǎo)致由此計(jì)算調(diào)節(jié)的電解液成分，尤其是添加劑濃度發(fā)生劇烈波動(dòng)，嚴(yán)重影響陰極銅的結(jié)晶質(zhì)量。缺乏快速、及時(shí)掌握實(shí)際體積基準(zhǔn)的方法，盲目調(diào)節(jié)添加劑的劑量，極易造成陰極銅結(jié)晶的持續(xù)惡化。本文通過(guò)理論分析和實(shí)踐摸索得出了一套循環(huán)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)體積控制技術(shù)，能準(zhǔn)確反映銅電解循環(huán)系統(tǒng)電解液的瞬時(shí)總體積。該技術(shù)在貴冶2013年電解液循環(huán)系統(tǒng)年修時(shí)得到應(yīng)用，應(yīng)用結(jié)果表明，雖然停、開(kāi)車(chē)過(guò)程循環(huán)系統(tǒng)電解液體積一直在變，但陰極銅生產(chǎn)質(zhì)量始終穩(wěn)定。

銅電解精煉；電解液循環(huán)；體積失衡；電解液成分；陰極銅質(zhì)量

1 引言

銅電解過(guò)程需要最佳、穩(wěn)定的電解液成分。在正常生產(chǎn)，通電槽數(shù)穩(wěn)定的情況下，通過(guò)循序漸進(jìn)地摸索工藝控制參數(shù)，能找到相對(duì)穩(wěn)定的指標(biāo)控制標(biāo)準(zhǔn)：體積、添加劑劑量、流量等。但在工藝條件發(fā)生無(wú)論是計(jì)劃性還是突發(fā)性變化時(shí)，例如通過(guò)停/擴(kuò)槽調(diào)整產(chǎn)量、年修停/開(kāi)車(chē)等情況時(shí)，提出應(yīng)對(duì)工藝條件變化，保證產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量的可靠方案比較復(fù)雜。通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐的摸索，發(fā)現(xiàn)對(duì)電解工藝過(guò)程控制指標(biāo)需要深入分析，找到核心控制點(diǎn)，才能很好應(yīng)對(duì)各種突發(fā)情況。其中電解液循環(huán)總體積作為調(diào)控電解液成分、添加劑劑量的計(jì)算基準(zhǔn)，是一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。

極板間的電解液在電解過(guò)程中成分不斷變化：Cu2++2e=Cu，在陰極板析出，陽(yáng)極板中的Cu-2e=Cu2+，補(bǔ)充電解液中的銅離子。由于生產(chǎn)CuSO4，NiSO4等，大量消耗H2SO4，導(dǎo)致需要不斷補(bǔ)充H2SO4。As、Sb、Bi從陽(yáng)極中溶解進(jìn)電解液，然后發(fā)生復(fù)雜反應(yīng)［1］，部分沉降進(jìn)入陽(yáng)極泥［2］，部分在陰極銅上析出，污染陰極銅［3］，需要維持穩(wěn)定的濃度。添加劑溶解進(jìn)電解液后對(duì)銅在陰極上析出質(zhì)量發(fā)生作用，不斷消耗，均勻補(bǔ)充?？刂瓶傮w積的目的是為了調(diào)控電解液中Cu2+、H2SO4、As、添加劑濃度穩(wěn)定［5］，給電化學(xué)反應(yīng)提供良好的電解液環(huán)境基礎(chǔ)［4］，確保優(yōu)質(zhì)陰極銅電解過(guò)程能順利進(jìn)行，因此控制電解液循環(huán)總體積穩(wěn)定是核心工作。

生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)積累發(fā)現(xiàn)在下達(dá)指令和操作上存在一些誤區(qū)，容易發(fā)生理解上的偏差，造成電解液成分、添加劑濃度的大幅波動(dòng)，影響陰極銅結(jié)晶質(zhì)量。而為了修復(fù)陰極銅結(jié)晶，盲目調(diào)整添加劑劑量，不但沒(méi)有改善，反而加劇陰極銅質(zhì)量的惡化。

2 精細(xì)化體積控制

2.1 區(qū)分主、輔循環(huán)回路

電解液循環(huán)系統(tǒng)由各儲(chǔ)罐、管道組成，根據(jù)各部分的作用可區(qū)分為主、輔循環(huán)回路。其中高位槽、分配包、上酸管道、電解槽、回液管道、循環(huán)罐、LAROX過(guò)濾機(jī)負(fù)責(zé)保持電解槽內(nèi)的電解液循環(huán)，構(gòu)成主循環(huán)回路，圖例中主循環(huán)回路為黑色粗實(shí)線表示。上清液管道、陽(yáng)極泥地坑、小地坑、上清液罐、陽(yáng)極泥罐、濃密機(jī)用于臨時(shí)存放作業(yè)時(shí)的上清液、陽(yáng)極泥液、沖洗水，并不直接參與電解液循環(huán)，因此稱(chēng)其為輔助循環(huán)回路，圖例中輔循環(huán)回路用紅色虛線表示。主循環(huán)回路是電解液循環(huán)的必要部分，在生產(chǎn)中持續(xù)運(yùn)行。輔循環(huán)回路一般只在出裝槽作業(yè)時(shí)使用，暫存電解液，但有時(shí)存放一些補(bǔ)水和其它存液。區(qū)別主、輔循環(huán)系統(tǒng)體積是日?？刂浦械恼`區(qū)，極容易發(fā)生忽略輔循環(huán)系統(tǒng)電解液體積的情況。循環(huán)系統(tǒng)總體積應(yīng)是包括主、輔循環(huán)系統(tǒng)的全系統(tǒng)電解液總量，以此作為基準(zhǔn)計(jì)算倒、返液量，才能精確控制電解液成分和添加劑加入量。

圖1 電解液主、輔循環(huán)回路示意圖

2.2 正常生產(chǎn)時(shí)的體積控制。

正常生產(chǎn)時(shí)電解液總體積應(yīng)等于主、輔循環(huán)回路中各儲(chǔ)罐、電解槽、管道存液之和，計(jì)算體積時(shí)尤其不能忽略輔循環(huán)系統(tǒng)。存于輔循環(huán)回路中的儲(chǔ)罐、管道中電解液不參與循環(huán)，導(dǎo)致溫度、成分不斷變化，因此應(yīng)及時(shí)轉(zhuǎn)入主循環(huán)系統(tǒng)。目前我廠實(shí)施出裝槽作業(yè)白班制，每天出裝槽作業(yè)一般不超過(guò)24h，以每天早上7:30為當(dāng)天體積控制標(biāo)準(zhǔn)，作為每天體積計(jì)算，電解液取樣分析，停電出槽，換添加劑操作的起點(diǎn)時(shí)間，因此正常生產(chǎn)時(shí)應(yīng)控制：輔循環(huán)回路中無(wú)液，儲(chǔ)罐、地坑中的液位在下限，即輔循環(huán)回路0體積。主循環(huán)回路里的儲(chǔ)罐較大，因此不同液位會(huì)造成總體積的較大波動(dòng)，因此正常生產(chǎn)時(shí)應(yīng)規(guī)定液位控制范圍標(biāo)準(zhǔn)。在產(chǎn)量穩(wěn)定期間，通電電解槽槽數(shù)不變，因此主循環(huán)回路中的電解液體積恒定，總體積也恒定。有工廠實(shí)施出裝槽作業(yè)4班3倒制，機(jī)組連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，輔循環(huán)回路存放了拔槽的電解液，主循環(huán)回路中參與循環(huán)的電解槽數(shù)因拔槽作業(yè)相應(yīng)減少，體積計(jì)算的難度大，因此需要?jiǎng)討B(tài)計(jì)算體積。

2.3 區(qū)分靜態(tài)、動(dòng)態(tài)體積［6］

根據(jù)我廠經(jīng)驗(yàn)，以早晨7:30為當(dāng)天起點(diǎn)的體積。前一天的出裝槽作業(yè)結(jié)束，倒返液量完成，輔循環(huán)回路無(wú)電解液，可稱(chēng)其為靜態(tài)體積。停電出槽后，開(kāi)始連續(xù)拔槽，電解液暫存進(jìn)輔循環(huán)回路中；槽面沖洗水、機(jī)組用水集中進(jìn)入輔循環(huán)回路；輔循環(huán)回路中的電解液不斷壓濾回主循環(huán)回路。此外往循環(huán)系統(tǒng)里加酸、倒液到凈液工序等各種因素造成儲(chǔ)罐液位不斷波動(dòng)。槽面循環(huán)槽數(shù)不斷變化，輔循環(huán)回路管道中的電解液不斷充滿、放空，使得系統(tǒng)體積在不斷變化，可稱(chēng)之為動(dòng)態(tài)體積。

靜態(tài)體積構(gòu)成為：高位槽、循環(huán)罐根據(jù)液位計(jì)算的體積；分配包、上酸管道、LAROX過(guò)濾機(jī)充滿；回液管半滿；循環(huán)電解槽分雙極槽、單極槽，停、開(kāi)槽時(shí)還有空循環(huán)槽、半周期陽(yáng)極循環(huán)槽，分別按個(gè)數(shù)計(jì)算。因此靜態(tài)體積控制指標(biāo)可簡(jiǎn)化為儲(chǔ)罐液位范圍和各種循環(huán)槽個(gè)數(shù)。

動(dòng)態(tài)體積因電解液在不斷中轉(zhuǎn)，作業(yè)時(shí)用水量加大，進(jìn)入系統(tǒng)，計(jì)算難度較大。如果體積濃縮還可以通過(guò)作業(yè)后補(bǔ)水稀釋?zhuān)绻w積膨脹，則無(wú)法通過(guò)加大蒸發(fā)量濃縮體積，會(huì)造成不良后果。因此操作上要求嚴(yán)格控制用水，槽面洗槽、機(jī)組洗滌用水應(yīng)在保證操作質(zhì)量的前提下盡可能少。

假設(shè)出裝槽作業(yè)4班3運(yùn)轉(zhuǎn)，總體積基本處于動(dòng)態(tài)體積控制。設(shè)想通過(guò)采集所有儲(chǔ)罐瞬時(shí)液位，按時(shí)間段輸入瞬時(shí)各種循環(huán)電解槽數(shù)，在計(jì)算機(jī)上通過(guò)公式可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)計(jì)算瞬時(shí)體積。

表1 靜態(tài)體積模擬計(jì)算表

2.4 靜態(tài)體積計(jì)算

靜態(tài)體積是我廠循環(huán)系統(tǒng)體積的主要衡量指標(biāo)，納入日?？己恕Ｉa(chǎn)工段管理人員和崗位人員都應(yīng)熟悉靜態(tài)體積的計(jì)算方法，以應(yīng)對(duì)各種異常情況。計(jì)算方法通過(guò)下表列出，用EXCEL表使用公式比較容易得出結(jié)果。計(jì)算表中按照主循環(huán)回路的構(gòu)成分類(lèi)，分別用公式計(jì)算。輔循環(huán)回路的計(jì)算依據(jù)是7:30之前壓空，才能忽略。如果主循環(huán)回路液位及循環(huán)槽數(shù)都符合考核指標(biāo)，而輔循環(huán)回路中有電解液，就超體積；如果輔循環(huán)回路中有液，但正好能補(bǔ)齊主循環(huán)回路的體積，雖然總體積符合指標(biāo)，但輔循環(huán)回路的體積不參加循環(huán)，對(duì)生產(chǎn)還是有影響。列表中對(duì)四種循環(huán)槽分類(lèi)，根據(jù)實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算極板體積，雖然也有誤差，但相對(duì)其它算法更精確。管道雖然很長(zhǎng)，但所占比例很小，在計(jì)算動(dòng)態(tài)體積時(shí)可以忽略誤差。計(jì)算表中循環(huán)電解槽所占比例大，分類(lèi)多，尤其需要精確統(tǒng)計(jì)。

2.5 動(dòng)態(tài)體積計(jì)算

出裝槽作業(yè)時(shí)放空電解槽后造成主、輔循環(huán)回路里都有電解液，但分析動(dòng)態(tài)體積除包含自身循環(huán)系統(tǒng)的電解液外，還包括進(jìn)、出循環(huán)系統(tǒng)的液量。目前雖然不能實(shí)時(shí)計(jì)算瞬時(shí)體積，但對(duì)充分分析進(jìn)出循環(huán)系統(tǒng)的液量進(jìn)行宏觀控制有幫助。循環(huán)系統(tǒng)總體積應(yīng)是某一時(shí)刻包含儲(chǔ)罐、管道、各種電解槽存液量的動(dòng)態(tài)體積，在加減進(jìn)出液量后應(yīng)保持平衡。影響動(dòng)態(tài)體積的因素主要有以下幾方面：

（1）倒返液。倒液通過(guò)設(shè)置進(jìn)行24h均勻倒出，返液由生產(chǎn)工段協(xié)調(diào)凈液較均勻返回，并且由于凈液工藝的特點(diǎn)，一般返液量≤倒液量，對(duì)循環(huán)系統(tǒng)體積影響小。生產(chǎn)工段接到倒返液指令后應(yīng)初步判斷倒返液對(duì)體積的影響，及時(shí)和凈液工段溝通。

注：生產(chǎn)工段往凈液送液叫“倒液”，凈液工段往生產(chǎn)工段送液叫“返液”。

（2）槽面及儲(chǔ)罐蒸發(fā)量。蒸發(fā)24h內(nèi)均勻發(fā)生，蒸發(fā)量不好計(jì)算，但通過(guò)對(duì)以往體積的分析可以估算出不同溫度的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值，建立計(jì)算表，通過(guò)加水量、倒返液差、槽面洗槽用水量、機(jī)組動(dòng)態(tài)換水量等就可以反推每天的蒸發(fā)量，通過(guò)記錄以分析不同槽數(shù)、天氣和氣溫條件下的蒸發(fā)量。儲(chǔ)罐由于采用風(fēng)機(jī)抽風(fēng)，因此也存在蒸發(fā)量。

（3）洗槽用水和回收陰極銅洗滌水?？赏ㄟ^(guò)檢測(cè)槽面洗槽時(shí)間和洗槽水管流量計(jì)算洗槽用水量，乘以雙極作業(yè)槽數(shù)估算每天洗槽用水。槽面沖水遍數(shù)和每次用水量估算。機(jī)組洗滌排水量和根據(jù)洗滌水箱機(jī)組運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)、動(dòng)態(tài)換水的頻次，和每次的換水量計(jì)算。因各循環(huán)系統(tǒng)作業(yè)時(shí)長(zhǎng)一般在24h內(nèi)，因此造成洗槽用水和機(jī)組動(dòng)態(tài)換水一般集中在前12h內(nèi)。體積收縮的唯一方式是蒸發(fā)，因此作業(yè)時(shí)不監(jiān)控洗槽用水和機(jī)組動(dòng)態(tài)換水很容易造成體積膨脹，膨脹后無(wú)有效應(yīng)對(duì)措施?？刂拼胧┲荒芡ㄟ^(guò)監(jiān)管減少不必要的用水，如衛(wèi)生盡量不用水。其它水量，如板式換熱器冷凝水和環(huán)保廢水的回收，根源在于環(huán)保治理，達(dá)標(biāo)排放。

2.6 體積失衡的應(yīng)對(duì)方法及非正常生產(chǎn)的體積控制措施

如果預(yù)計(jì)或已經(jīng)發(fā)生體積失衡，應(yīng)首先分析原因，針對(duì)不同的原因采取措施，并且必須及時(shí)向上級(jí)管理者匯報(bào)，應(yīng)避免擴(kuò)大問(wèn)題。非正常生產(chǎn)如停、擴(kuò)槽時(shí)是動(dòng)態(tài)體積控制，極容易出問(wèn)題。

表2 ISA法不同電解槽存體積計(jì)算表

（1）倒返液偏差產(chǎn)生的體積失衡。原因：①倒液——能力不足、計(jì)算錯(cuò)誤、操作失誤等因素。倒液的目的是把循環(huán)系統(tǒng)中多余的Cu或雜質(zhì)倒出脫除。電解過(guò)程Cu從陽(yáng)極溶解的速度快，在陰極上析出的速度慢，只要電解槽在通電，電解液中Cu就會(huì)累積。倒液量不足，即少倒出電解液，導(dǎo)致為控制體積而少加水，造成電解液被濃縮。因此欠倒液量時(shí)，總體積應(yīng)相應(yīng)增大所欠倒液量，液存進(jìn)輔循環(huán)回路，并維持主循環(huán)回路體積。多余的電解液可以暫存在上清液罐、陽(yáng)極泥罐，第二天疏通倒液管，和凈液溝通核減凈液量。恢復(fù)倒液能力后再補(bǔ)回凈液量。此外更合適的方法是通過(guò)另一個(gè)循環(huán)系統(tǒng)中轉(zhuǎn)完成倒液量，這樣影響最小。同理，如果倒液量超過(guò)指令，多倒了液出去，導(dǎo)致需增加補(bǔ)水量才能維持循環(huán)罐液位，電解液被稀釋。措施可適當(dāng)降低循環(huán)罐、高位槽液位，減小體積（效果小且有風(fēng)險(xiǎn)）。如果槽面有空循環(huán)槽，應(yīng)相應(yīng)減少空循環(huán)槽數(shù)。通知凈液工段長(zhǎng)核減第二天倒液量。②返液——操作失誤、指令錯(cuò)誤等因素。一般情況返液量小于倒液量，導(dǎo)致體積失衡可能性極小。如果返液量指令過(guò)大，指令下達(dá)時(shí)生產(chǎn)工段應(yīng)提前和凈液溝通。返液主要為二次終液，做補(bǔ)酸用，可以通過(guò)濃硫酸形式補(bǔ)充，達(dá)到減小返液體積的目的。如因操作失誤造成返二次終液量過(guò)大，僅為硫酸量增多，仍按正常體積量補(bǔ)水（脫砷后液、脫鎳后液一樣）。如重溶液量大，需和凈液溝通是否稀釋。

（2）循環(huán)槽數(shù)的控制。在主循環(huán)體積計(jì)算中，電解槽體積是總體積的主要部分。正常生產(chǎn)時(shí)，槽面循環(huán)電解槽數(shù)不變。但在停、開(kāi)槽時(shí)（較多），及系統(tǒng)停開(kāi)車(chē)時(shí)，循環(huán)槽數(shù)的增減大量影響到體積量。循環(huán)電解槽種類(lèi)共分4類(lèi)：通電的雙極槽、通電的單極槽，不通電的空循環(huán)槽和不通電的半周期陽(yáng)極循環(huán)槽，計(jì)算方法如下。

表3 傳統(tǒng)法不同電解槽存體積計(jì)算表

ISA法和傳統(tǒng)法電解槽尺寸和極板塊數(shù)不同，計(jì)算依據(jù)是，各種槽體積均取液位高度，裝液體積減去相應(yīng)陽(yáng)極、陰極板（液面下）所占體積。單極槽和雙極槽的極板體積均按單、雙極新裝極板計(jì)算。在出槽前陽(yáng)極一部分溶解進(jìn)電解液，一部分變成陽(yáng)極泥，溶解部分抵消在陰極析出部分，因此生產(chǎn)過(guò)程中的體積可以按新裝極板計(jì)算。從計(jì)算結(jié)果可以看出：①循環(huán)槽數(shù)增減1個(gè)就造成體積膨脹或收縮近10m3；②空循環(huán)槽和其它槽體積差最大達(dá)到2.5m3。因此各種循環(huán)槽數(shù)量的多少對(duì)實(shí)際體積的變化有較大影響。

通電雙極槽和單極槽體積相差近1m3，說(shuō)明循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)出裝槽作業(yè)單極和雙極的槽數(shù)對(duì)總體積也有影響。如1個(gè)雙極槽出掉后裝入新陽(yáng)極和陰極板，體積由8.4m3縮小為7.5m3，1個(gè)單極槽出槽裝入新陰極板后變成了雙極槽，體積由7.5m3擴(kuò)大為8.4m3。說(shuō)明如果同一個(gè)循環(huán)系統(tǒng)如果同為雙極槽或同為單極槽就會(huì)造成總體積縮小或擴(kuò)大，電解的每個(gè)系統(tǒng)內(nèi)作業(yè)量為22槽/天到64槽不等，因此體積波動(dòng)相應(yīng)達(dá)到22~64m3，可以想象對(duì)陰極銅質(zhì)量會(huì)造成很大影響。但如果雙極槽和單極槽數(shù)相等，就能很好的避免體積波動(dòng)。

循環(huán)電解槽數(shù)量對(duì)體積的影響較大。正常生產(chǎn)時(shí)通電槽數(shù)不變，但在停、開(kāi)車(chē)，尤其是停、擴(kuò)槽時(shí)處于動(dòng)態(tài)體積控制，指令增大、減小總體積后循環(huán)槽數(shù)量變化，更難讓操作人員理解。

（3）停、擴(kuò)槽的體積控制。停、擴(kuò)槽時(shí)計(jì)劃性調(diào)整總體積，進(jìn)行倒液、換液和擴(kuò)液。倒液是為了把多余的電解液倒出系統(tǒng)以減小總體積；換液為了平衡電解液成分但體積不變；擴(kuò)液為了準(zhǔn)備新電解液而增大總體積。倒液和擴(kuò)液相應(yīng)增減循環(huán)槽數(shù)，控制相對(duì)簡(jiǎn)單。換液操作區(qū)別于正常生產(chǎn)的倒返液，返液仍是電解液。換液也是動(dòng)態(tài)體積控制過(guò)程。在必要時(shí)人為的使倒返液量不對(duì)等，用于平衡電解液成分，但總體積量仍不變。體積控制并非刻板，計(jì)劃性的增減體積也是調(diào)整電化學(xué)反應(yīng)環(huán)境的重要手段。計(jì)劃性增大、減小體積可以使用輔循環(huán)回路進(jìn)行儲(chǔ)液，但仍需規(guī)定起始時(shí)間點(diǎn)，按靜態(tài)體積核算總體積。工段負(fù)責(zé)計(jì)算各儲(chǔ)罐、循環(huán)電解槽體積，明確交代崗位人員指令?？刂品绞絽⒖紕?dòng)態(tài)體積控制，應(yīng)更精細(xì)的控制。如果操作失誤造成循環(huán)槽數(shù)增、減，應(yīng)核算出體積差后通知凈液工段長(zhǎng)，采取其它補(bǔ)救措施，如調(diào)整倒、返液量。這時(shí)通過(guò)采集液位數(shù)據(jù)計(jì)算的體積無(wú)法反映真實(shí)的體積變化，會(huì)造成體積正常的假象，是目前體積監(jiān)控的盲點(diǎn)。

2.7 在年修停/開(kāi)車(chē)過(guò)程中應(yīng)用效果良好

2013年建立體積精算數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用于7-8月電解一系列2個(gè)循環(huán)系統(tǒng)年修停/開(kāi)車(chē)復(fù)產(chǎn)，每天統(tǒng)計(jì)核對(duì)單極、雙極、半周期陽(yáng)極、空電解槽4類(lèi)存液體積，精確計(jì)算總體積?？刂齐娊庖撼煞纸Y(jié)合體積控制為核心的分級(jí)指令管理模式，推算蒸發(fā)量，合理消化存液、倒返液、換液、補(bǔ)水、清洗清掃用水等因素造成的體積波動(dòng)，在應(yīng)對(duì)操作失誤造成的體積膨脹和體積濃縮等突發(fā)情況提高了能力。應(yīng)用體積精算表后，開(kāi)車(chē)前5天銅酸合格率達(dá)到100%，電解液成分達(dá)到最優(yōu)。開(kāi)車(chē)后槽面短路率僅小幅上升，產(chǎn)出的陰極銅物理外觀和化學(xué)成分均達(dá)標(biāo)，達(dá)到自投產(chǎn)后歷年開(kāi)車(chē)陰極銅質(zhì)量最好水平。

2.8 體積自動(dòng)化控制的思路

目前通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)取得固定時(shí)間點(diǎn)的各儲(chǔ)罐液位，再導(dǎo)入EXCEL表計(jì)算總體積的方法已經(jīng)能很好地計(jì)算每天的初始體積?？刂企w積需要為集中用水時(shí)提供瞬時(shí)體積數(shù)據(jù)，掌握用水量，并且能對(duì)主循環(huán)回路每天的蒸發(fā)量進(jìn)行分析。因此自動(dòng)化控制體積的思路是通過(guò)獲得全循環(huán)回路中各儲(chǔ)罐、管道、槽子的單體體積和數(shù)量，在監(jiān)控系統(tǒng)中能及時(shí)計(jì)算，在任何時(shí)刻提供準(zhǔn)確的瞬時(shí)體積。

3 結(jié)語(yǔ)

體積的控制應(yīng)有宏觀認(rèn)識(shí)，要考慮輔循環(huán)系統(tǒng)體積，和槽面槽數(shù)，才能精確掌握體積總量。在出裝槽作業(yè)和作業(yè)起點(diǎn)時(shí)間分別采用靜態(tài)體積和動(dòng)態(tài)體積作為衡量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)對(duì)突發(fā)狀況。精確計(jì)算各種存液電解槽數(shù)，電解槽存體積在總體積中占比最大，數(shù)量多，極容易產(chǎn)生較大誤差，準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)數(shù)量，區(qū)別制定計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，才能確保計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確。管理上細(xì)致分析，操作上精細(xì)操作，達(dá)到精確控制的目的。體積控制失衡后的重要措施是向倒返液指令管理人員通報(bào)，目的是相應(yīng)調(diào)整倒返液量、存液量，才能控制好生產(chǎn)系統(tǒng)電解液的成分。但如果因用水過(guò)度造成體積膨脹無(wú)法補(bǔ)救，不可能通過(guò)加大蒸發(fā)來(lái)濃縮體積。

［1］王學(xué)文, 等. Homogeneous precipitation of As, Sb and Bi impurities in copper electrolyte[J]. Hydrometallurgy, 2011, 105(3-4): 335-358.

［2］王學(xué)文, 等. The role of arsenic in the homogeneous precipitation of As, Sb and Bi impurities in copper electrolyte[J]. Hydrometallurgy, 2011, 108:199-204.

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［4］郭學(xué)益, 石文堂. 采用旋流電積技術(shù)從電鍍污泥中回收銅和鎳[J]. 中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào), 2010, 20(12).

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［6］陸力, 徐洪泉, 等. 固液兩相流濃度測(cè)量方法探討[J]. 水電站機(jī)電技術(shù), 2015(2).

Key Technology of Copper Electrolyte total Volume Control and Its Application

HU Lun1,2, GUO Xue-yi1
（1. School of Metallurgy and Environment, Central South University, Changsha 410083, Hu'nan, China; 2. Guixi Smelter of Jiangxi Copper Corporation, Guixi 335424, Jiangxi, China）

The total volume of copper electrolyte in its circulation system is the calculation basis for the electrolyte composition of Cu2+, H2SO4, As, Sb, Bi, collagen and thiourea. When the cell number remains the same, it is easy to make the total volume of copper electrolysis in its circulation system by controlling the tank-level in the primary loop. However, the production cells reduced day after day during the annual mending, the total volume of copper electrolyte in the cycle system changes with it, which results in the total volume basis non-constant. Insufficient understanding of volume control elements, often caused by deviating from the basis, lead to the calculated regulating electrolyte composition, especially additives, seriously affect the quality of cathode copper's crystallization. Lack of rapid and timely grasp the actual volume of benchmark method, blind adjust the dosage of additives, easy to cause the cathode copper crystal continued to deteriorate.In this paper, through theoretical analysis and practice fumble concluded a set of system dynamic volume control technology, can accurately reflect the instantaneous volume of copper electrolyte in the circulation system. The technology was applied in the annual mending of GuiYe electrolyte circulation system in 2013 years, the application results show that although the electrolyte total volume in the circulation system changed during the stopping, driving process, but the quality of cathode copper production is stable.

copperelectrorefining；electrolyte circulation；volume imbalances；electrolyte composition；cathode copper quality

TF811

A

1009-3842（2015）05-0038-05

2015-07-01

胡輪（1975-），男，江西進(jìn)賢人，副高，主要從事生產(chǎn)管理及技術(shù)工作。E-mail: ddallen@163.com