剛果（金）中色華鑫濕法冶煉廠提質(zhì)增效實(shí)踐

鐘先林，張曉峰，陳勝兵，劉中華

（1. 中色華鑫濕法冶煉有限公司，剛果（金） 利卡西；2. 中色礦業(yè)香港控股有限公司，剛果（金） 盧本巴希）

提質(zhì)增效是當(dāng)前國(guó)家對(duì)國(guó)有企業(yè)提出的一項(xiàng)重要的戰(zhàn)略性任務(wù)要求，也是“十三五”期間中央企業(yè)要做好的頭號(hào)任務(wù)。因此，應(yīng)深刻認(rèn)識(shí)提質(zhì)增效的新內(nèi)涵，加快落實(shí)相關(guān)改革舉措，著力解決影響提質(zhì)增效的各種制約因素。

中色華鑫濕法冶煉有限公司（以下簡(jiǎn)稱華鑫濕法公司）是中國(guó)有色集團(tuán)在剛果（金）投資的第一家實(shí)體企業(yè)。近年來(lái)，華鑫濕法始終把加強(qiáng)企業(yè)管理和成本管控?cái)[在發(fā)展的突出位置和關(guān)鍵位置，以“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，提升效益”為主題，立足基層班組，發(fā)動(dòng)和組織廣大職工結(jié)合本企業(yè)、本崗位實(shí)際，認(rèn)真查找生產(chǎn)作業(yè)和經(jīng)營(yíng)管理中存在的突出問(wèn)題和薄弱環(huán)節(jié)，積極探索實(shí)施生產(chǎn)技術(shù)、工藝流程和經(jīng)營(yíng)管理等方面的創(chuàng)新。企業(yè)管理水平的不斷提高和企業(yè)成本管控的不斷精準(zhǔn)，為公司提高發(fā)展質(zhì)量和效益，提升企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力，提供了有力支撐和堅(jiān)實(shí)保障。

1 華鑫濕法公司概況

位于剛果（金）加丹加省的中色華鑫濕法冶煉有限公司（以下簡(jiǎn)稱華鑫濕法公司）于2011 年4 月份開(kāi)工建設(shè)，2012 年2 月正式投產(chǎn)，設(shè)計(jì)規(guī)模年生產(chǎn)10000t 陰極銅。2018 年冶煉廠進(jìn)行二期擴(kuò)能建設(shè)，擴(kuò)建后已成規(guī)模為年產(chǎn)20000t 陰極銅。華鑫濕法公司采用比較成熟先進(jìn)的浸出—萃取—電積濕法煉銅技術(shù)。陰極銅生產(chǎn)工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 陰極銅生產(chǎn)工藝流程圖

2 華鑫濕法公司存在問(wèn)題提質(zhì)增效具體措施

（1）浸出工序絮凝劑添加流程原設(shè)計(jì)不足的問(wèn)題。絮凝劑為有一定線性長(zhǎng)度的高分子有機(jī)聚合物[1]。生產(chǎn)實(shí)踐中，絮凝劑通過(guò)在加藥裝置中按3‰～5‰比例添加液體進(jìn)行溶解，充分溶解后用化工泵送至濃密機(jī)進(jìn)料筒，用于凝集顆粒懸浮物，將微細(xì)粒變成大顆粒絮團(tuán)、降低顆粒比表面積加速沉降[2]。

華鑫濕法公司20kt/a 陰極銅改擴(kuò)建項(xiàng)目。原設(shè)計(jì)中，絮凝劑溶解完成后分別加入固液分離濃密機(jī)和洗滌濃密機(jī)，2019 年3 月份～9 月份絮凝劑平均單耗達(dá)到105g/t 礦，高于前期礦漿沉降試驗(yàn)指標(biāo)，造成生產(chǎn)成本的增加。雖然礦源性質(zhì)的變化對(duì)絮凝劑的用量有一定的影響，但筆者認(rèn)為，絮凝劑用量偏高最主要的原因是原設(shè)計(jì)添加絮凝劑工藝流程存在問(wèn)題。固液分離濃密機(jī)溢流液是萃取的料液，為保證萃取工序穩(wěn)定運(yùn)行，料液應(yīng)保持清澈，但洗滌濃密機(jī)的溢流液主要做為上一級(jí)濃密機(jī)的洗水使用，其澄清度的高低對(duì)萃取料液澄清度沒(méi)有直接影響。

（2）銅萃取條件惡化，萃取劑和煤油單耗增加，萃取率下降問(wèn)題。溶劑萃取是現(xiàn)代濕法冶金的最核心的工序。正是由于萃取技術(shù)的改進(jìn)才使銅的濕法提取得以發(fā)展，而且，萃取及反萃在整個(gè)流程中起到承上啟下的作用[3]。溶劑萃取工序的運(yùn)行效果決定濕法煉銅工廠的經(jīng)濟(jì)效益。

華鑫濕法公司隨著2019 年3 月份改擴(kuò)建項(xiàng)目的順利投產(chǎn)，二期擴(kuò)建項(xiàng)目設(shè)計(jì)處理礦石品位2.57%。2020 年2 月份～4 月份期間，礦石原料銅品位由2.5% 下降至2% 以下，料液銅濃度也從6.5g/l 下降至4.5g/l 左右。在料液銅濃度下降的不利條件下，為保證完成銅產(chǎn)量任務(wù)，萃取工序調(diào)整處理料液量，比原設(shè)計(jì)的處理量增加10% ～15%。在此期間，萃取系統(tǒng)夾帶嚴(yán)重，萃取劑和煤油噸銅單耗呈上升趨勢(shì)，且萃取率下降，萃取劑月度單耗從2.14kg/t 銅上升至2.78kg/t 銅，煤油月度單耗從17L/t 銅上升至24L/t 銅, 萃取率從96.14% 降至93.54%。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)摸索、數(shù)據(jù)采集和對(duì)比分析，初步確定影響萃取劑、煤油單耗上升和萃取率下降的主要原因有：萃取料液流量調(diào)整時(shí)，沒(méi)有及時(shí)調(diào)整水相堰板高度，造成萃取澄清室有機(jī)相厚度過(guò)高，澄清室整體有機(jī)相和水相厚度比為2 ：1。同時(shí)，還存在有機(jī)相和水相厚度分布不均勻的現(xiàn)象，部分位置厚度占比達(dá)到3 ：1，造成澄清室中有機(jī)相停滯而過(guò)剩，有機(jī)相沒(méi)有有效參與系統(tǒng)萃取- 反萃反應(yīng)，一定程度影響萃取效率。

（3）電流效率下降。電流效率是指實(shí)際陰極產(chǎn)出銅量與理論上通過(guò)1A·h 電量應(yīng)沉積的銅量之比的百分?jǐn)?shù)[4]，是考核生產(chǎn)效率和能力的重要指標(biāo)之一，它直接關(guān)系到電沉積過(guò)程中電耗的多少，影響生產(chǎn)成本的高低，反映了濕法煉銅電沉積的技術(shù)管理水平。華鑫濕法公司2012 年～2015 年生產(chǎn)運(yùn)行的前四年，電流效率均達(dá)到90% 以上，達(dá)到設(shè)計(jì)和生產(chǎn)要求。但從2016 年開(kāi)始，電流效率開(kāi)始出現(xiàn)波動(dòng)，特別是2017 年，全年電流效率才83.81%，表1 列出了華鑫濕法公司從2012 年投產(chǎn)至今電流效率情況。

表1 華鑫濕法公司2012 年～2020 年電流效率情況

從表1數(shù)據(jù)可以看出，華鑫濕法公司2012 ～2015年，電流效率一直控制在90%以上，但自2016年以后，電流效率出現(xiàn)大幅度降低，特別是2016年～2018年8月份，平均電流效率只有85%左右。

剛果（金）礦產(chǎn)資源豐富，是世界上著名的“原料倉(cāng)庫(kù)”之一，盛產(chǎn)銅、鈷、鈮、鉭和金剛石等。隨著剛果（金）投資環(huán)境的向好，在剛果（金）投資的礦業(yè)企業(yè)越來(lái)越多，剛果（金）原本短缺的電力資源更是捉襟見(jiàn)肘。在當(dāng)前銅礦石原料供應(yīng)充足、硅整流設(shè)施滿負(fù)荷運(yùn)行和當(dāng)?shù)仉娏Y源短缺的情況下，提升電流效率是提高銅產(chǎn)量的唯一途徑。

經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)操作管理的全面梳理和對(duì)電解槽設(shè)施系統(tǒng)全面的檢查，導(dǎo)致電流效率下降的原因?yàn)椋孩儆捎谄髽I(yè)生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)多年，電解槽端頭三角銅導(dǎo)電棒以及凹形托架底部絕緣膠墊存在腐蝕現(xiàn)象；②現(xiàn)場(chǎng)操作管理疏忽造成槽面極間短路現(xiàn)象增多。

a）電解槽端頭三角銅導(dǎo)電棒以及凹形托架底部絕緣膠墊存在腐蝕。經(jīng)過(guò)經(jīng)驗(yàn)初步分析認(rèn)為，凹形托架是環(huán)氧樹(shù)脂材質(zhì)，過(guò)熱或者導(dǎo)電后極易炭化。如果凹形托架所墊的絕緣膠墊出現(xiàn)破損狀況，就會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)電銅排與其下面的承重槽鋼發(fā)生電路導(dǎo)通，進(jìn)而引起電流泄露，造成電流效率的下降。

b）現(xiàn)場(chǎng)操作管理疏忽。①始極片校平操作環(huán)節(jié)出現(xiàn)始極片垂直度不夠，直接造成始極片入槽后初期極間熱短路較多；②存在鉛陽(yáng)極表面絕緣子松動(dòng)和脫落，致使極間熱短路較多；③電解槽槽間三角導(dǎo)電銅排因使用年限長(zhǎng)，腐蝕嚴(yán)重，導(dǎo)致部分三角導(dǎo)電銅排塌陷，中空導(dǎo)電棒與三角導(dǎo)電銅排接觸不良；④在250A/m2以上高電流密度運(yùn)行時(shí)，槽面極間熱短路形成機(jī)會(huì)增大，檢查短路的頻次不夠和檢查短路方法單一，極間短路沒(méi)有及時(shí)得到消除，形成惡性循環(huán)；⑤電貧液開(kāi)路量不足，致使電貧液中含鐵較高，直接影響電流效率。

3 針對(duì)存在的問(wèn)題采取的有效措施

3.1 調(diào)整絮凝劑添加工藝流程

考慮到洗滌濃密機(jī)澄清液均做為上一級(jí)濃密機(jī)的洗水使用，洗水在其上一級(jí)濃密機(jī)中可以再次進(jìn)行自然澄清，對(duì)萃取料液澄清度沒(méi)有直接影響。從經(jīng)濟(jì)性考慮，華鑫濕法公司根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況，調(diào)整絮凝劑添加工藝流程，取消在洗滌濃密機(jī)上添加絮凝劑，在固液分離濃密機(jī)上適當(dāng)增加絮凝劑用量強(qiáng)化其礦漿的固液分離效果，以避免渾濁的洗水對(duì)萃取料液澄清度的影響，生產(chǎn)合格的料液。

3.2 改進(jìn)萃取系統(tǒng)水相堰板調(diào)節(jié)操作模式

2020 年2 月份，在發(fā)現(xiàn)銅萃取條件惡化、萃取劑和煤油單耗增加、萃取率下降問(wèn)題后，華鑫濕法公司積極應(yīng)對(duì)，在浸出工序料液的澄清度和pH 工藝指標(biāo)穩(wěn)定的前提下，通過(guò)探索最佳相比、澄清室有機(jī)相和水相厚度占比、改進(jìn)萃取三相物的打撈方式和作業(yè)頻次等措施，具體如下：①在固定萃取料液流量的前提下，摸索和確定萃取有機(jī)相和水相厚度最佳占比為0.8 ～1.2：1，反萃有機(jī)相和水相厚度最佳占比為0.8 ～1.2 ：1。在確保無(wú)夾帶現(xiàn)象的同時(shí)，減輕或消除有機(jī)相和水相厚度分布不均勻的現(xiàn)象，提高澄清室有機(jī)相參與系統(tǒng)萃取- 反萃反應(yīng)效率，提升萃取率。②摸索不同萃取料液流量時(shí)澄清室有機(jī)相和水相厚度最佳占比，形成最佳水相堰板調(diào)節(jié)操作方式并固化調(diào)節(jié)操作模式。③摸索、確定澄清室底部三相物的打撈作業(yè)方式和作業(yè)頻次，減輕或消除底部三相物對(duì)澄清室有機(jī)相和水相厚度合理占比的影響。

3.3 更換凹形托架所墊的絕緣膠墊，優(yōu)化槽面操作管理

① 凹形托架所墊的絕緣膠墊更換為PVC 硬板。PVC 硬板是一種以PVC 為原料制成的樹(shù)脂板材，因其具有耐酸、堿、鹽，又是不良導(dǎo)熱體，傳熱慢，且化學(xué)性能良好及價(jià)格相對(duì)低廉，廣泛應(yīng)用于化工、建材、輕工、機(jī)械等各行業(yè)。針對(duì)絕緣腳墊腐蝕嚴(yán)重的情況，華鑫濕法公司將電解槽端頭三角銅導(dǎo)電棒以及凹形托架底部絕緣膠墊更換為一層5mm 厚的PVC 硬板。相較于軟膠墊，PVC 硬板的強(qiáng)度和耐腐蝕性、耐高溫性更高，可有效防止酸液腐蝕和高溫化解，加強(qiáng)對(duì)三角銅導(dǎo)電棒和凹形托架的絕緣保護(hù)。②加強(qiáng)槽面操作管理。a.規(guī)范種板槽剝片后陰、陽(yáng)極板面和極間距離校正操作管理和監(jiān)管，減少或杜絕厚薄不一和虛邊始極片的產(chǎn)出。b. 規(guī)范陰極片加工制作和拍平矯正操作管理，以獲得垂直、平整的陰極片，降低陰極下槽后的初期短路。c.形成定期鉛陽(yáng)極板絕緣子緊固和更換換工作機(jī)制，生產(chǎn)槽鉛陽(yáng)極板絕緣子更換周期為3 個(gè)月～6 個(gè)月，種板槽鉛陽(yáng)極板絕緣子更換周期為1 個(gè)月～1.5 個(gè)月，消除因部分鉛陽(yáng)極表面無(wú)絕緣子造成的極間熱短路現(xiàn)象。d. 將損壞的中空導(dǎo)電棒切割加工，做為電解槽之間三角導(dǎo)電銅排的墊子使用，提升三角導(dǎo)電銅排高度，減少酸性溶液對(duì)三角導(dǎo)電銅排的腐蝕，消除接觸不良現(xiàn)象。e. 在高電流密度運(yùn)行時(shí)，增加槽面檢查短路頻次和撒霧狀細(xì)水檢查短路的操作方法，以有效減少槽面極間短路現(xiàn)象發(fā)生。f. 在確保萃取系統(tǒng)不發(fā)生夾帶現(xiàn)象的前提下，控制電貧液鐵錳比6 ～10 范圍之內(nèi)，及時(shí)調(diào)整電貧液的開(kāi)路量，將電貧液含鐵控制在1.5g/l ～2.0g/l，以便有效降低電貧液中2價(jià)鐵和3價(jià)鐵拉鋸反應(yīng)對(duì)電流效率影響。

4 提質(zhì)增效措施取得的實(shí)際效果

（1）絮凝劑用量降低，節(jié)約生產(chǎn)成本。2019年9月底，華鑫濕法公司經(jīng)過(guò)調(diào)整絮凝劑添加工藝流程后，現(xiàn)場(chǎng)絮凝劑用量大幅減少，在處理礦石性質(zhì)未發(fā)生變化的情況下及保證生產(chǎn)合格萃取原液的情況下，絮凝劑單耗下降為76g/t,在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)要求范圍之內(nèi)。

（2）萃取運(yùn)行恢復(fù)正常，指標(biāo)回升。經(jīng)過(guò)對(duì)萃取各項(xiàng)操作條件進(jìn)行優(yōu)化和加強(qiáng)管理之后，華鑫濕法公司萃取系統(tǒng)逐漸趨于穩(wěn)定，萃取劑和煤油單耗下降為1.31kg/t 銅和13.58L/t，萃取率也穩(wěn)定提升至95.55%，取得較明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

（3）電流效率提高，電耗降低，階段性的提高一定的銅產(chǎn)量。從2018年8月開(kāi)始實(shí)施更換凹形托架所墊的絕緣膠墊，并加強(qiáng)電解槽槽面操作管理，電流效率指標(biāo)得到階梯式上升，2018年9月至今，平均電流效率達(dá)到90.63%，電積工序電耗由1985kwh/t銅下降為1878kwh/t銅。同時(shí)，在銅金屬量供應(yīng)充足和剛果（金）電力資源短缺的情況下，一定程度的提高了銅產(chǎn)量。此外，對(duì)凹形托架因過(guò)熱或者導(dǎo)電后引起的炭化，造成底部絕緣膠墊破損的發(fā)現(xiàn)，為公司甚至國(guó)內(nèi)外濕法煉銅企業(yè)積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)和借鑒依據(jù)。

5 結(jié)語(yǔ)

做好精細(xì)化操作管理，充分調(diào)動(dòng)員工積極性、創(chuàng)造性和主觀能動(dòng)性，全員參與公司提質(zhì)增效、降本增效活動(dòng)中來(lái)，結(jié)合員工自身崗位及企業(yè)現(xiàn)狀，提出提質(zhì)增效合理化建議，并落實(shí)實(shí)施，能有效提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。