五鑫銅業(yè)提高銅陽(yáng)極板質(zhì)量的生產(chǎn)實(shí)踐

單永得（新疆五鑫銅業(yè)有限責(zé)任公司　阜康　831500）

五鑫銅業(yè)提高銅陽(yáng)極板質(zhì)量的生產(chǎn)實(shí)踐

單永得
（新疆五鑫銅業(yè)有限責(zé)任公司阜康831500）

精煉系統(tǒng)是銅火法冶煉的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，五鑫銅業(yè)雖然使用的都是目前國(guó)內(nèi)成熟的銅冶煉技術(shù)，在實(shí)際生產(chǎn)中也有經(jīng)驗(yàn)借鑒，但五鑫銅業(yè)投產(chǎn)時(shí)間不長(zhǎng)，生產(chǎn)初期陽(yáng)極板質(zhì)量存在許多問(wèn)題。為了解決陽(yáng)極板質(zhì)量上存在的問(wèn)題，通過(guò)借鑒經(jīng)驗(yàn)和自身在生產(chǎn)實(shí)踐中的不斷摸索以及采取加強(qiáng)生產(chǎn)過(guò)程控制和細(xì)化過(guò)程管理的辦法，陽(yáng)極板質(zhì)量得到了明顯提高。

陽(yáng)極板質(zhì)量影響因素生產(chǎn)實(shí)踐

1　前言

火法精煉的目的是將粗銅中的雜質(zhì)盡量除去，為下一步的電解精煉提供合格的銅陽(yáng)極板。圓盤(pán)定量澆鑄系統(tǒng)是為了滿足電解銅生產(chǎn)需要開(kāi)發(fā)出來(lái)的生產(chǎn)高精度銅板的系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過(guò)PLC技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)組態(tài)技術(shù)以及現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化儀表的應(yīng)用。綜合了電力、液壓技術(shù)、氣動(dòng)技術(shù)，可在惡劣環(huán)境下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，具有高精度、高效率的特點(diǎn)，并且操作方便，節(jié)省人力、物力。該系統(tǒng)的主要功能就是將陽(yáng)極爐中還原好的銅水通過(guò)圓盤(pán)定量澆鑄機(jī)澆鑄出具有特定規(guī)格、質(zhì)量的陽(yáng)極板，以滿足電解精煉生產(chǎn)的需要。五鑫銅業(yè)因投產(chǎn)時(shí)間不長(zhǎng)，工藝和設(shè)備在生產(chǎn)過(guò)程中都不夠成熟，導(dǎo)致陽(yáng)極板合格率沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)效果（設(shè)計(jì)陽(yáng)極板合格率96.4％），為了提高陽(yáng)極板質(zhì)量，還需要繼續(xù)在生產(chǎn)實(shí)踐中探索。

2　提高陽(yáng)極板質(zhì)量的意義

提高陽(yáng)極板質(zhì)量不僅降低了陽(yáng)極板在電解精煉過(guò)程中的影響和殘極率，而且降低了廢板和殘極回爐加工成本。

2.1陽(yáng)極板化學(xué)成分對(duì)電解精煉的影響

（1）電解精煉對(duì)銅陽(yáng)極板的化學(xué)成份要求應(yīng)符合表1的規(guī)定。

表1　合格銅陽(yáng)極板的化學(xué)成份要求　％

（2）陽(yáng)極板化學(xué)成分超標(biāo)對(duì)電解精煉的影響。陽(yáng)極板Pb含量過(guò)高，電解時(shí)會(huì)和電解液反應(yīng)生成不溶性的PbSO4薄膜，附著在陽(yáng)極板表面阻礙陽(yáng)極板中銅向電解液中溶解，造成陽(yáng)極鈍化，陽(yáng)極鈍化使槽電壓升高，電耗增大，電銅易長(zhǎng)粒子，降低電銅質(zhì)量；Fe溶解進(jìn)入電解液會(huì)增加硫酸消耗，F(xiàn)e2+、Fe3+會(huì)在陰、陽(yáng)極來(lái)回作業(yè)使電效降低；電解液中含As、Sb、Bi高時(shí)易生成“漂浮陽(yáng)極泥”，使電銅上沿質(zhì)量明顯下降；含S高時(shí)易使生成電銅發(fā)脆；另外，雜質(zhì)含量高也造成添加劑用量增加。

2.2陽(yáng)極板物理規(guī)格對(duì)電解精煉的影響

2.2.1物理規(guī)格要求

電解精煉要求銅陽(yáng)極板厚度要均勻，上下部厚度差不大于5mm，下部厚度不得大于上部厚度。銅陽(yáng)極板耳部應(yīng)飽滿，無(wú)冷隔層、無(wú)缺損，耳部扭曲量不大于5mm。要求銅陽(yáng)極板表面應(yīng)平整，厚薄均勻、適當(dāng)，無(wú)飛邊、無(wú)毛刺、無(wú)夾雜，盡量減少表面鼓泡和背部隆起現(xiàn)象，質(zhì)量均勻、垂直度高，不得有氣泡（允許修整），密集氣孔區(qū)面積不得大于單板面積的20％，不得有孔徑大于10mm的氣孔。銅陽(yáng)極板板表面應(yīng)無(wú)高于5mm的結(jié)粒及長(zhǎng)于5mm的飛邊毛刺，光面不得有高于5mm的結(jié)瘤（允許修整）。銅陽(yáng)極板板面不得有橫向裂紋，縱向裂紋長(zhǎng)度不得超過(guò)200mm。銅陽(yáng)極板板面應(yīng)潔凈、無(wú)異物附著、無(wú)黑皮、無(wú)夾雜等。

2.2.2物理規(guī)格不合格對(duì)電解精煉的影響

過(guò)寬的陽(yáng)極板會(huì)使陰極的寬度相應(yīng)的增加而變得容易彎曲，以致造成陰極與陽(yáng)極間的距離不等，使陽(yáng)極溶解不均。嚴(yán)重時(shí)，甚至造成陰、陽(yáng)極間短路。同樣，過(guò)長(zhǎng)的陽(yáng)極板會(huì)使相應(yīng)增長(zhǎng)的陰極易于彎曲，使陰極易被沉降的陽(yáng)極泥所污染。陽(yáng)極板的厚度決定了電流密度和陽(yáng)極溶解周期。陽(yáng)極越厚，殘極率越低，但是在生產(chǎn)過(guò)程中積壓的金屬也越多。陽(yáng)極的耳部應(yīng)當(dāng)飽滿，以防電解過(guò)程中耳部折斷。陽(yáng)極單重偏差大、厚薄不均、垂直度差，但容易造成陰、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，陰極銅局部長(zhǎng)粒子，影響陰極銅的質(zhì)量。由于陽(yáng)極溶解并不是均勻的，一般在上部尤其是液面部分溶解速度相對(duì)較快，因此在電解過(guò)程中常常會(huì)使陽(yáng)極上部過(guò)早熔斷造成掉極。

3　提高陽(yáng)極板質(zhì)量的生產(chǎn)實(shí)踐

3.1常見(jiàn)陽(yáng)極板缺陷產(chǎn)生原因的分析

在雙圓盤(pán)澆鑄過(guò)程中，澆鑄出的不合格陽(yáng)極板常見(jiàn)的缺陷有鼓包、飛邊毛刺嚴(yán)重、表面帶雜嚴(yán)重、耳部不飽滿、彎板、整體過(guò)薄或過(guò)厚等，產(chǎn)生廢板的具體原因分析如下。

（1）銅液氧化終點(diǎn)含硫高，還原終點(diǎn)把控不好，導(dǎo)致含氧相對(duì)較低，在澆鑄陽(yáng)極板時(shí)從開(kāi)始到結(jié)束均存在鼓包現(xiàn)象。

（2）銅液氧化終點(diǎn)到位，存在過(guò)還原現(xiàn)象，造成銅液含氧過(guò)低、含氫升高，導(dǎo)致陽(yáng)極板鼓包。

（3）銅液含氧較高，含氧遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)0.2％，澆鑄過(guò)程易出現(xiàn)飛邊毛刺。

（4）銅液溫度過(guò)高易產(chǎn)生粘模現(xiàn)象，在預(yù)頂時(shí)容易將陽(yáng)極板頂彎。

（5）上噴淋給水量小，未將陽(yáng)極板溫度降下來(lái)而導(dǎo)致陽(yáng)極板溫度過(guò)高影響到陽(yáng)極板強(qiáng)度，在頂板時(shí)被頂彎。

（6）銅液溫度過(guò)低，一般在澆鑄第一圈，陽(yáng)極板耳部容易出現(xiàn)不飽滿；澆鑄時(shí)銅液溫度低于1 220℃陽(yáng)極板廢板毛刺嚴(yán)重。

（7）圓盤(pán)鋼模澆鑄前烘烤不到位，溫度較低，鋼模表面有自然吸附水分存在，導(dǎo)致澆鑄第一圈陽(yáng)極板鼓包；鋼模表面潮濕或是有水，澆鑄時(shí)易產(chǎn)生飛邊毛刺。

（8）陽(yáng)極爐銅液表面有較多的浮渣未能有效除去，隨銅液從出銅口流出，被帶到陽(yáng)極板表面。出銅口直徑過(guò)大，超過(guò)了70mm，對(duì)爐內(nèi)銅液表面浮渣起不到閉渣作用，澆鑄出的陽(yáng)極板表面帶雜多。

（9）澆鑄銅液的溜槽、中間包、澆鑄包制作質(zhì)量太差，表面耐火材料附著力不夠，在澆鑄時(shí)脫落、剝離后或被銅液沖起并帶到陽(yáng)極板表面，導(dǎo)致陽(yáng)極板表面帶雜多。

（10）中間包閉渣磚縫超過(guò)30mm，或是中間包內(nèi)儲(chǔ)液量少，閉渣磚起不到閉渣作業(yè)，各種雜質(zhì)隨銅液流到陽(yáng)極板表面，導(dǎo)致陽(yáng)極板表面帶雜多。

（11）脫模劑噴涂效果差，鋼模四邊噴涂的硫酸鋇脫模劑粘附量少時(shí)易出現(xiàn)廢板毛刺。

（12）脫模劑質(zhì)量差或是脫模劑未按要求進(jìn)行配兌，脫模劑存在粘附力差，在澆鑄銅液后飄起，造成陽(yáng)極板表面帶雜。

（13）鋼模脫模劑噴涂效果差產(chǎn)生粘?，F(xiàn)象，在預(yù)頂時(shí)將陽(yáng)極板頂彎。

（14）鋼模內(nèi)存在雜物未能及時(shí)清理，澆鑄陽(yáng)極板時(shí)被澆鑄進(jìn)陽(yáng)極板，導(dǎo)致陽(yáng)極板表面帶雜多。

（15）圓盤(pán)澆鑄速度過(guò)快，啟動(dòng)和停止不平穩(wěn)，自身晃動(dòng)大，易產(chǎn)生飛邊毛刺。

（16）澆鑄包澆鑄速度過(guò)慢，易產(chǎn)生陽(yáng)極板耳部不飽滿。

（17）陽(yáng)極板被取板機(jī)取到冷卻槽后在排板時(shí)發(fā)生卡、掛現(xiàn)象，導(dǎo)致陽(yáng)極板彎耳。

（18）陽(yáng)極板在倒運(yùn)過(guò)程中被叉車(chē)等設(shè)備設(shè)施碰、撞、摔等導(dǎo)致彎板。

（19）電子秤衛(wèi)生差，雜物充填在稱體活動(dòng)部位影響澆鑄計(jì)量，易產(chǎn)生薄板或厚板。

（20）電子稱誤差大，易產(chǎn)生薄板或厚板。

（21）中間包、澆鑄包容積過(guò)小，閉渣磚縫過(guò)大，易產(chǎn)生薄板或厚板。

（22）用手動(dòng)澆鑄，澆鑄精度無(wú)法保障，易產(chǎn)生薄板或厚板。

3.2提高陽(yáng)極質(zhì)量的措施

3.2.1控制好陽(yáng)極爐氧化還原過(guò)程

對(duì)于陽(yáng)極爐操作來(lái)說(shuō)，氧化還原終點(diǎn)判斷是關(guān)鍵。氧化還原終點(diǎn)操作爐長(zhǎng)可憑借經(jīng)驗(yàn)取“槽樣”用肉眼判斷和借助一次性熱電偶直接測(cè)溫判斷。氧化過(guò)程中根據(jù)渣型情況及時(shí)扒渣，如果雜質(zhì)含量高可采用加石灰石等措施除雜，保證氧化結(jié)束將爐內(nèi)渣扒干凈。還原結(jié)束時(shí)銅液含氧量操作爐長(zhǎng)也可憑借經(jīng)驗(yàn)取“槽樣”肉眼判斷和取“模樣”送化驗(yàn)室通過(guò)X熒光分析儀進(jìn)行快速分析判斷，還原結(jié)束后爐內(nèi)不得有大量未完全參與反應(yīng)的固體還原劑或殘存的灰分。

3.2.2控制好圓盤(pán)澆鑄過(guò)程

圓盤(pán)澆鑄陽(yáng)極板時(shí)要求鋼模溫度達(dá)到150℃時(shí)再開(kāi)下噴淋，開(kāi)下噴淋時(shí)按從前向后的次序進(jìn)行。視陽(yáng)極板在預(yù)頂和取板機(jī)位置時(shí)的溫度開(kāi)上噴淋，陽(yáng)極板在預(yù)頂位置時(shí)以頂板不彎為標(biāo)準(zhǔn)，陽(yáng)極板在取板位置時(shí)以陽(yáng)極板完全凝固為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制，開(kāi)上噴淋時(shí)按從后向前的次序進(jìn)行，向前開(kāi)上噴淋的位置以陽(yáng)極板不鼓包為原則進(jìn)行。

陽(yáng)極板澆鑄前應(yīng)做好硫酸鋇噴涂工作，在使用工業(yè)沉淀硫酸鋇時(shí)按水∶沉淀硫酸鋇=100∶30進(jìn)行調(diào)配脫模劑。用經(jīng)驗(yàn)判斷脫模劑調(diào)配比例是否合適時(shí)用一根木條攪動(dòng)脫模劑，拿出木條時(shí)脫模劑呈線狀流下時(shí)為合適，呈點(diǎn)狀流下時(shí)須再加硫酸鋇。

在圓盤(pán)鋼模溫度達(dá)到150℃后要求澆鑄工將圓盤(pán)噴淋系統(tǒng)和噴涂系統(tǒng)全部切換為自動(dòng)控制狀態(tài)。設(shè)定鋼模目標(biāo)溫度在150～180℃之間。

在測(cè)溫系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，以脫模劑噴涂到鋼模表面能完全將鋼模表面細(xì)微裂縫完全覆蓋，到澆鑄位澆鑄銅液時(shí)不翻騰為標(biāo)準(zhǔn)。存在困難時(shí)可通過(guò)調(diào)解脫模劑吹送風(fēng)壓力、噴涂時(shí)間、調(diào)整鋼模溫度等手段來(lái)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。

澆鑄陽(yáng)極板前必須對(duì)圓盤(pán)鋼模進(jìn)行調(diào)平和緊固，防止?jié)茶T出的陽(yáng)極板薄厚不均。

澆鑄陽(yáng)極板前必須對(duì)鋼模進(jìn)行檢查，鋼模表面深坑或裂縫超過(guò)5mm，檢查頂針頭與頂針空契合是否緊密，防止頂針孔漏銅。檢查鋼模澆鑄是否存在其它缺陷，對(duì)有缺陷的鋼模嚴(yán)禁更換到圓盤(pán)上。

澆鑄陽(yáng)極板前若鋼模較長(zhǎng)時(shí)間未澆鑄時(shí)，必須使用柴油或木材對(duì)鋼模進(jìn)行逐一烘烤，防止因鋼模溫度過(guò)低，鋼模表面脫模劑吸附水分遇銅液后放炮現(xiàn)象或劇烈翻騰現(xiàn)象發(fā)生，影響陽(yáng)極板外觀質(zhì)量或安全事故發(fā)生。

澆鑄陽(yáng)極板前要求圓盤(pán)工必須嚴(yán)格、認(rèn)真的按圓盤(pán)試車(chē)步驟對(duì)每一個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行試車(chē)，嚴(yán)禁將設(shè)備設(shè)施隱患帶入生產(chǎn)澆鑄過(guò)程中。

澆鑄陽(yáng)極板前必須對(duì)中間包、澆鑄包進(jìn)行認(rèn)真檢查和烘烤，中間包、澆鑄包制作標(biāo)準(zhǔn)必須滿足一下數(shù)據(jù)要求。中間包、澆鑄包在出爐前預(yù)熱溫度必須達(dá)到100℃以上，確保水分烘干。中間包、澆鑄包不存在涂抹料脫落松動(dòng)現(xiàn)象。

陽(yáng)極板澆鑄前必須對(duì)澆鑄稱進(jìn)行徹底的衛(wèi)生清掃和檢查，防止雜物影響陽(yáng)極板澆鑄精度。同時(shí)將澆鑄的陽(yáng)極板進(jìn)行抽檢，設(shè)陽(yáng)極板單板抽檢稱對(duì)陽(yáng)極板澆鑄精度進(jìn)行檢查，確保陽(yáng)極板重量誤差小于3kg。

澆鑄陽(yáng)極板過(guò)程中難免會(huì)出現(xiàn)廢板，可采取對(duì)輕微缺陷陽(yáng)極板進(jìn)行修復(fù)，對(duì)嚴(yán)重缺陷陽(yáng)極板進(jìn)行在澆鑄過(guò)程中逐步利用銅液自身的熱量進(jìn)行溶解的方式消除廢板，努力實(shí)現(xiàn)“零廢板”。

澆鑄陽(yáng)極板時(shí)為避免初始澆鑄的陽(yáng)極板耳部不飽滿可采用手動(dòng)進(jìn)行澆鑄，當(dāng)銅溫逐步升高、陽(yáng)極板耳部完全飽滿后必須恢復(fù)自動(dòng)澆鑄，以防止陽(yáng)極板耳部飛邊的產(chǎn)生。

4　結(jié)語(yǔ)

自五鑫銅業(yè)生產(chǎn)以來(lái)，通過(guò)對(duì)陽(yáng)極板質(zhì)量提高的不斷摸索和實(shí)踐，不僅降低了精煉工序和圓盤(pán)澆鑄工序的材料消耗，而且提高了陽(yáng)極板質(zhì)量，為電解精煉系統(tǒng)的穩(wěn)定生產(chǎn)提供了前提條件。

［1］重有色金屬設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì).重有色金屬冶煉設(shè)計(jì)手冊(cè)（銅鎳卷）［z］.北京：冶金工業(yè)出版社，1996.

［2］朱祖澤，賀家齊現(xiàn)代銅冶金學(xué)［M］.北京：科學(xué)出版社，2003.

收稿：2016-04-15

10.16206/j.cnki.65-1136/tg.2016.06.022