降低貴冶電解殘極率

邱林珺（江西銅業(yè)集團(tuán)公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

?

降低貴冶電解殘極率

邱林珺
（江西銅業(yè)集團(tuán)公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

摘 要：殘極率是衡量電解技術(shù)重要技經(jīng)指標(biāo)之一。降低殘極率可以直接減少殘極回爐量，降低熔煉重復(fù)冶煉成本及銅金屬損失。貴冶從生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)，提出了降低電解殘極率的措施，并且在2013年貴冶殘極率達(dá)到了世界領(lǐng)先水平的基礎(chǔ)上，取得了較大的進(jìn)步。

關(guān)鍵詞：降低；貴冶，電解；殘極率；陽(yáng)極

1 引言

目前，銅的冶煉主要是以火法為主，一般產(chǎn)出含銅98.5%～99.7%的陽(yáng)極銅，江西銅業(yè)集團(tuán)公司貴溪冶煉廠(簡(jiǎn)稱“貴冶”)產(chǎn)出的陽(yáng)極銅品位一般在99.2%以上，火法產(chǎn)出的陽(yáng)極銅不能滿足現(xiàn)代工業(yè)對(duì)銅品質(zhì)的要求，因此火法銅冶煉產(chǎn)品均通過電解工藝除去火法工藝難以除去的雜質(zhì)［1］。

殘極率是衡量電解技術(shù)水平重要指標(biāo)之一，電解精煉產(chǎn)出的殘極返回火法工序，重新鑄造成陽(yáng)極銅。降低殘極率可以直接減少殘極回爐量，降低熔煉重復(fù)冶煉成本。在保證電解工序正常生產(chǎn)和陰極銅質(zhì)量的前提下，應(yīng)盡量降低殘極率［2］。

目前國(guó)內(nèi)外銅電解企業(yè)殘極率根據(jù)工藝、陽(yáng)極銅重量等指標(biāo)不同，一般控制在10%～20%之間［3］。2013年貴冶電解殘極率為13.91%，達(dá)到世界先進(jìn)水平。但是與世界領(lǐng)先水平的10%還有較大差距，有較大的進(jìn)步空間。通過2014年一年來采取的有效措施，使得2014年綜合殘極率下降至13.58%。

2 制約殘極率下降的因素分析

在銅電解生產(chǎn)過程中，殘極率受到多種因素影響，如陽(yáng)極銅單重，陽(yáng)極物理規(guī)格，電解通電時(shí)間，電解電流強(qiáng)度等等。

2.1陽(yáng)極銅單重影響

貴冶殘極率計(jì)算公式為：

通過計(jì)算，減少入槽陽(yáng)極重量，出槽是殘極重量也會(huì)減少，即將殘極重量(即分子)和陽(yáng)極重量(即分母)同時(shí)減去相同的數(shù)值，則殘極率(即結(jié)果)將會(huì)減少：

從計(jì)算結(jié)果可知，將陽(yáng)極重量減輕，理論上可以減少殘極率。

2.2陽(yáng)極銅物理規(guī)格影響

陽(yáng)極單重偏差大、厚薄不均、垂直度差，都容易造成陰、陽(yáng)極片間距不均勻，導(dǎo)致電流密度在板面上分布不均勻，使陽(yáng)極溶解不均［4］，在相同通電時(shí)間情況下，因陽(yáng)極過薄電解后的殘極可能會(huì)因陽(yáng)極過薄而形成斷耳，落入槽內(nèi)接觸陰極導(dǎo)致短路，或因陽(yáng)極過厚導(dǎo)致殘極重量過重。

若陽(yáng)極銅表面有鼓包、飛邊或長(zhǎng)有板筋，則會(huì)影響陰極銅的生長(zhǎng)，容易在陽(yáng)極對(duì)應(yīng)位置長(zhǎng)出粒子導(dǎo)致短路率增加，造成殘極率升高。

2.3電解通電時(shí)間影響

陽(yáng)極在電解槽內(nèi)通電生產(chǎn)，其通電時(shí)間直接影響陽(yáng)極溶解的多少，通電時(shí)間長(zhǎng)，陽(yáng)極溶解多，但殘極易因電解過度而斷裂。通電時(shí)間短，則殘極重量過重。

3 降低殘極率的主要措施

3.1降低陽(yáng)極單重

2013年，貴冶陽(yáng)極銅單重為398kg，殘極率為13.91%。則殘極重量為：

398×0.1391=55.3618kg

若降低陽(yáng)極單重1kg，則殘極率可降低至：

54.3618÷397×100%=13.69%

若降低陽(yáng)極單重3kg，則殘極率可降低至：

52.3618÷395×100%=13.25%

通過理論計(jì)算，僅僅減少陽(yáng)極單重一項(xiàng)，可降低殘極率0.22%以上。

貴冶目前有兩套電解系統(tǒng)，即傳統(tǒng)電解技術(shù)和ISA電解技術(shù)，電解現(xiàn)行的陽(yáng)極銅為通用陽(yáng)極，即在傳統(tǒng)法和ISA法都可用的陽(yáng)極。但傳統(tǒng)法和ISA法的行車調(diào)運(yùn)陽(yáng)極方式不同。傳統(tǒng)法行車調(diào)運(yùn)陽(yáng)極是勾陽(yáng)極外耳，ISA法行車是勾陽(yáng)極內(nèi)耳。

通過理論計(jì)算，減少陽(yáng)極單重可減少殘極率，但是這個(gè)結(jié)果是建立在殘極不斷裂的基礎(chǔ)上的，若減少陽(yáng)極重量，必然會(huì)減薄陽(yáng)極厚度，到電解后期，可能會(huì)出現(xiàn)殘極斷裂現(xiàn)象。貴冶對(duì)陽(yáng)極尺寸創(chuàng)新設(shè)計(jì)，改變陽(yáng)極耳部尺寸，減薄耳部厚度，達(dá)到降低陽(yáng)極重量的目的，而陽(yáng)極板面厚度不變，使得電解后期，不會(huì)出現(xiàn)因陽(yáng)極偏薄而出現(xiàn)殘極斷裂的現(xiàn)象。

貴冶通過改造，在現(xiàn)有設(shè)備、工藝條件基礎(chǔ)上，減薄陽(yáng)極耳部厚度。通過對(duì)陽(yáng)極鋼模耳部改型，將鋼模耳部厚度減薄。重新設(shè)計(jì)傳統(tǒng)法陽(yáng)極，因行車吊運(yùn)的是外耳，故內(nèi)耳在傳統(tǒng)法中無(wú)任何用處，反而會(huì)加重陽(yáng)極和殘極重量，故將傳統(tǒng)法陽(yáng)極內(nèi)耳除去、耳部減薄。

通過理論研究，改模過程中生產(chǎn)出的兩種陽(yáng)極在電解試反復(fù)實(shí)驗(yàn)，而后觀察陽(yáng)極耳朵在叉運(yùn)、吊裝、承重等各方面對(duì)生產(chǎn)造成的影響，經(jīng)過近五個(gè)月的試生產(chǎn)，不斷實(shí)驗(yàn)、持續(xù)改進(jìn)，最終確定將通用陽(yáng)極鋼模耳部厚度由原來的61mm減至58mm，單重減至397kg。傳統(tǒng)法陽(yáng)極鋼模厚度減至58mm，除去內(nèi)耳，單重減至395kg。

圖1　將通用陽(yáng)極鋼模耳部減薄

圖2　將通用陽(yáng)極改為傳統(tǒng)法獨(dú)用陽(yáng)極，鋼模內(nèi)耳除去、耳部減薄

3.2提高陽(yáng)極銅物理合格率

貴冶電解長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐可知，陽(yáng)極銅物理規(guī)格對(duì)銅電解影響非常大。陽(yáng)極表面長(zhǎng)有飛邊毛刺、陽(yáng)極厚薄不均、板面板筋較多等問題容易造成陽(yáng)極在電解過程中短路［4］，耳部偏薄則會(huì)造成陽(yáng)極中心偏離垂直，陽(yáng)極底部間距過小導(dǎo)致短路。

貴冶對(duì)陽(yáng)極物理規(guī)格有著較為嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)單重、外形尺寸、板筋飛邊毛刺都有相應(yīng)的規(guī)定。為了降低殘極率，應(yīng)減少不合格陽(yáng)極進(jìn)入電解。

貴冶嚴(yán)格控制陽(yáng)極澆鑄過程，創(chuàng)新精煉工藝，改進(jìn)澆鑄技術(shù)，提高陽(yáng)極物理規(guī)格合格率，為電解提供高質(zhì)量原料［6］。做好澆鑄前溜槽、包子、銅模澆鑄前的預(yù)熱工作，做好每塊銅模產(chǎn)出的陽(yáng)極板進(jìn)行物理規(guī)格檢測(cè)及統(tǒng)計(jì)工作，為后續(xù)銅模質(zhì)量改進(jìn)提供依據(jù)。根據(jù)統(tǒng)計(jì)得出的經(jīng)驗(yàn)，估算出銅模使用壽命，到銅模使用后期，陽(yáng)極出現(xiàn)了較為明顯的板筋、厚薄不均的情況，則更換銅模。澆鑄過程精細(xì)控制，減少不合格陽(yáng)極形成，對(duì)已經(jīng)形成飛邊毛刺的陽(yáng)極，挑出修整后在運(yùn)入電解生產(chǎn)。

3.3穩(wěn)定電解槽通電時(shí)間，有效降低殘極整體重量

在陽(yáng)極單重、物理規(guī)格的不斷調(diào)整與完善的同時(shí)，貴冶也在不斷摸索如何降低電解后殘極的重量。貴冶發(fā)現(xiàn)由于受到出裝槽速度及設(shè)備故障的影響，電解車間每組的作業(yè)時(shí)間相差很大，最多可相差2～3h，故通電時(shí)間也相差較大，殘極重量隨之有較大差別。

貴冶著手均衡電解槽面作業(yè)時(shí)間，首先根據(jù)出槽殘極重量與電流算出大概通電時(shí)間，然后根據(jù)通電時(shí)間計(jì)算出作業(yè)時(shí)間。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，實(shí)際作業(yè)時(shí)間與理論作業(yè)時(shí)間有者較大差別，為此，工廠計(jì)劃性延長(zhǎng)作業(yè)時(shí)間短的槽組的作業(yè)時(shí)間，延遲通電。對(duì)作業(yè)時(shí)間較長(zhǎng)的槽組進(jìn)行跟蹤，發(fā)現(xiàn)影響作業(yè)時(shí)間主要因素為設(shè)備故障。貴冶安排在電解作業(yè)量少的時(shí)候?qū)C(jī)組、行車等設(shè)備進(jìn)行集中檢修，經(jīng)過幾次檢修后，設(shè)備故障大幅度減少，槽面作業(yè)時(shí)間得到相對(duì)穩(wěn)定。

綜合出裝槽作業(yè)時(shí)間、電流強(qiáng)度、陽(yáng)極周期、陽(yáng)極單重，算出這些參數(shù)與殘極的聯(lián)系，根據(jù)出槽時(shí)殘極溶解情況，微調(diào)電流強(qiáng)度，避免陽(yáng)極周期后期，殘極掉入電解槽內(nèi)，影響生產(chǎn)操作。

同時(shí)，貴冶還強(qiáng)化裝槽和短路處理質(zhì)量，在陽(yáng)極物理規(guī)格提高的條件下，均衡陽(yáng)極間距，重新編制短路處理作業(yè)計(jì)劃，對(duì)短路多的槽組單獨(dú)登記，并縮短相關(guān)槽組處理短路作業(yè)間隔時(shí)間，減少因裝槽作業(yè)陽(yáng)極間距不均及短路處理不當(dāng)導(dǎo)致對(duì)殘極重量的影響。

貴冶電解生產(chǎn)實(shí)踐表面，合理控制各時(shí)段電解液液位，能有效降低殘極率及減少殘極斷耳，而在前期降低陽(yáng)極單重及提高物理合格率的生產(chǎn)亦表明，采取提放液位能有效降低殘極斷耳數(shù)量，提放液位取得了一定成效。貴冶采取提放液位措施，在陽(yáng)極電解前期采取高液位，能保證多溶解陽(yáng)極；而后期采取低液位，可使低液位陽(yáng)極盡量溶解，減少液下殘極重量，減少橫梁負(fù)重，最終減少殘極斷裂數(shù)量。

4 實(shí)施效果

因陽(yáng)極板調(diào)試周期長(zhǎng)，至2014年6月份陽(yáng)極銅單重才最終確定，火法車間開始有序更換改型銅模。至10月中旬，銅模全部更換完成，全部單重下調(diào)，無(wú)內(nèi)耳陽(yáng)極下調(diào)至395kg，通用陽(yáng)極下調(diào)至397kg。

而后又經(jīng)過了3個(gè)月的生產(chǎn)，生產(chǎn)實(shí)踐證明，通過減少陽(yáng)極單重，穩(wěn)定電解作業(yè)等措施，殘極率得到了有效下降。2014年12月的殘極率下降至13.42%，而2014年全年綜合殘極率為13.58%， 單獨(dú)統(tǒng)計(jì)無(wú)內(nèi)耳陽(yáng)極的殘極率最低已降至12.90%。詳見圖3。

圖3　貴冶2014年電解殘極率趨勢(shì)

5 結(jié)語(yǔ)

殘極率的降低，最直觀的成效就是減少殘極回爐量，降低熔煉對(duì)物料的處理量，減少了設(shè)備損耗，更重要的是的提高了銅、金、銀等有價(jià)金屬的回收率，從而降低了工廠成本［5］。貴冶在實(shí)施降低殘極率措施的生產(chǎn)過程中，效果最明顯、最關(guān)鍵的是電解工序均衡槽面通電時(shí)間、強(qiáng)化裝槽等一系列措施，從2014年1月底開始實(shí)施，2、3月殘極率得到了有效降低，至6月陽(yáng)極單重確定時(shí)，殘極率已經(jīng)下降至較低水平。從10月開始，火法工序的改進(jìn)陽(yáng)極措施開始起到明顯效果，改模陽(yáng)極開始全面使用，殘極率下降至更低水平，由于11月電解三系列ISA法進(jìn)行檢修，傳統(tǒng)法無(wú)內(nèi)耳陽(yáng)極裝槽比例大幅度上升，11月殘極率降至了全年，乃至歷史最低。

經(jīng)過一年的生產(chǎn)實(shí)踐，貴冶采取了降低電解殘極率的一些有效措施，使得貴冶殘極率大幅度下降，這些措施為今后火法陽(yáng)極生產(chǎn)及電解工序生產(chǎn)積累了大量寶貴經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

［1］王舉良, 孫項(xiàng)潤(rùn), 趙偉東. 銅電解殘極率升降對(duì)陰極銅加工費(fèi)增減量的計(jì)算[J]. 冶金能源, 2010, 29(6):15-17.

［2］王沖, 羅勁松, 李堅(jiān). 銅電解降低殘極率的生產(chǎn)實(shí)踐及經(jīng)濟(jì)效益[J].中國(guó)有色冶金, 2013(2):30-34.

［3］陳崇善, 林欣. 淺析陽(yáng)極板對(duì)電解銅殘極率的影響[J]. 2013(5):20-21.

［4］朱祖澤, 賀家齊. 現(xiàn)代銅冶金學(xué)[M]. 北京:科學(xué)藝術(shù)出版社, 2003:517.

［5］孔繁森. 淺析降低殘極率和降低成本的關(guān)系[J]. 江西銅業(yè)工程, 1999(2):27-28.

［6］張貴華. 提升陽(yáng)極板合格率的措施[J]. 銅業(yè)工程, 2006(1):34-36.

Reducing the Copper Electrolytic Scrap Rate in Guixi Smelter

QIU Lin-jun
（Guixi Smelter, Jiangxi Copper Corporation, Guixi 335424, Jiangxi, China）

Abstract:Scrap rate is one of the most important indexes to measure the electrolytic technology. Reducing scrap rate can directly reduce the scrap recycled amount, smelting cost and the repeated loss of metal. According to the actual production in Guixi smelter, this paper puts forwardthe measures of reducing the scrap rate, and the smelter reached the world's leading level of the scrap rate in 2013, and makes further progress at present.

Keywords:reduce；scrap rate；copper electrolytic；Guixi smelter；anode

作者簡(jiǎn)介：邱林珺（1980-），男，廣東揭陽(yáng)人，冶煉工程師，主要從事銅冶金過程與工藝控制。E-mail: Linker_fb@foxmail.com

收稿日期：2015-08-14

中圖分類號(hào)：TF111.52

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1009-3842（2016）01-0062-04