銅電解生產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)始極片的探索實踐

閆 茹

（侯馬北銅銅業(yè)有限公司， 山西 侯馬 043000）

侯馬北銅銅業(yè)有限公司（侯銅）銅電解系統(tǒng)采用傳統(tǒng)小極板工藝生產(chǎn)陰極銅，種板電解槽為生產(chǎn)電解槽提供始極片，為了使陰極銅的結(jié)構(gòu)致密、平整，必須要求始極片的結(jié)構(gòu)致密、表面光滑、無銅粒銅刺現(xiàn)象。因此，種板槽的技術(shù)條件控制比生產(chǎn)電解槽更加嚴(yán)格，侯銅種板槽的電解液設(shè)有單獨的循環(huán)系統(tǒng)，種板槽采用鈦板做陰極，鈦板經(jīng)洗滌后裝入種板槽內(nèi)，電解24 h后出槽，用熱水洗滌后，人工剝下銅片，在壓紋釘耳機組上壓紋釘耳后，人工穿上導(dǎo)電棒，然后將始極片排在排板架上，待需要時將始極片裝入生產(chǎn)電解槽。

電解車間種板系統(tǒng)于2017年7月進行停產(chǎn)檢修，由于始極片庫存無法保證生產(chǎn)系統(tǒng)滿負荷生產(chǎn)，于是在生產(chǎn)系統(tǒng)啟動部分生產(chǎn)槽進行始極片的生產(chǎn)。經(jīng)過生產(chǎn)試驗，探索出在電解液雜質(zhì)含量高、電解槽尺寸小等條件下的生產(chǎn)系統(tǒng)中生產(chǎn)始極片的質(zhì)量能夠滿足生產(chǎn)需要，并為始極片的供應(yīng)提供了保障。

1 種板系統(tǒng)與生產(chǎn)系統(tǒng)電解基礎(chǔ)條件的差異

1.1 電解液成分差異

為保證始極片銅皮的析出質(zhì)量，種板槽的電解液雜質(zhì)含量控制較低。表1是某月生產(chǎn)系統(tǒng)與種板系統(tǒng)的電解液成分對比表。

1.2 添加劑差異

為了能得到滿足生產(chǎn)電解槽要求的始極片，添加劑的使用種類、數(shù)量和比例上都與普通生產(chǎn)系統(tǒng)不一樣，表2是某月生產(chǎn)系統(tǒng)和種板系統(tǒng)添加劑消耗對比表。1

表1 生產(chǎn)系統(tǒng)和種板系統(tǒng)電解液成分表

表2 生產(chǎn)系統(tǒng)和種板系統(tǒng)每噸銅添加劑單耗表

.3 電解液純凈度對比

種板電解液純凈度要求高，不僅是電解液化學(xué)成分雜質(zhì)含量要求少，更主要的是電解液物理夾帶顆粒狀物質(zhì)要求盡可能的少。為了達到種板系統(tǒng)電解液物理純凈度要求，一方面種板電解槽按照生產(chǎn)周期安排定期抽取一定量的電解液進行過濾除雜，并定期放液清槽；另一方面，在種板系統(tǒng)電解液循環(huán)過程中，設(shè)置單獨壓濾系統(tǒng)加強過濾電解液；三是提高電解液自身凈化功能，在高低位槽設(shè)置沉泥隔板，用于逸散電解液中氣體，降低電解液中的氣體對陽極泥沉降效果的影響，實現(xiàn)電解液沉泥自凈化功能。

陰極銅生產(chǎn)系統(tǒng)雖然也設(shè)置這些環(huán)節(jié)加強電解液過濾以及自凈化，但根據(jù)電解液循環(huán)過濾量以及放液清槽、陽極板使用周期等方面的因素，相對于種板系統(tǒng)電解液物理夾帶雜質(zhì)效果要差一些。

1.4 陽極板使用差異

種板槽使用的陽極板雜質(zhì)含量較低，表面光潔平整，上下厚度均勻，單板重量均勻，以減少雜質(zhì)對電解液的污染和防止極間短路現(xiàn)象。陽極板在種板槽內(nèi)，只使用正常生產(chǎn)系統(tǒng)陽極周期的1/2或2/3便進行更換，其目的是為了保證陽極板工作面積不明顯縮小，引起電流密度的升高和極距的增大，使槽電壓升高，影響始極片銅皮的析出質(zhì)量。

1.5 電解液溫度差異

實際生產(chǎn)中，種板系統(tǒng)和生產(chǎn)系統(tǒng)電解液溫度控制基本一致。表3為某月抽取的電解液溫度控制實測情況對比表。

表3 生產(chǎn)系統(tǒng)與種板系統(tǒng)電解溫度對比表 ℃

2 生產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)始極片與種板系統(tǒng)生產(chǎn)始極片的差異

2.1 始極片韌性

種板系統(tǒng)生產(chǎn)的始極片質(zhì)軟，從鈦種板剝離下的始極片反復(fù)折彎數(shù)下才出現(xiàn)斷裂，在始極片經(jīng)過壓紋機時，始極片不會出現(xiàn)裂紋狀況，在釘耳過程中，經(jīng)過釘耳沖頭銅耳朵能與始極片一起翻花壓實而不斷裂，耳部結(jié)合緊密。

生產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)的始極片質(zhì)硬，但韌性也較為理想，在始極片經(jīng)過壓紋機時，始極片沒有出現(xiàn)裂紋狀況，在釘耳過程中，經(jīng)過釘耳沖頭銅耳朵能與始極片一起翻花壓實而不斷裂，耳部結(jié)合緊密。

2.2 始極片化學(xué)成分

通過取樣化驗，種板系統(tǒng)與生產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)的始極片化學(xué)成分基本一致，都能夠滿足高純銅化學(xué)成分標(biāo)準(zhǔn)。表4兩種始極片化學(xué)成分對比表。

表4 始極片化學(xué)成分對比表 %

2.3 始極片物理外觀

始極片物理外觀主要考慮始極片表面針狀或圓頭狀粒子生長情況，始極片周邊生長韌性狀況。通過生產(chǎn)后始極片外表面狀況對比，兩個系統(tǒng)生產(chǎn)的始極片都會不同程度存在表面長粒子現(xiàn)象，始極片周邊韌性較為理想，沒有明顯差異。通過對比分析，表面長粒子主要是陰陽極極距、電解液雜質(zhì)成分、添加劑比例、電流分布、電流大小與循環(huán)量匹配等多重因素導(dǎo)致，對于生產(chǎn)始極片，無論在傳統(tǒng)種板系統(tǒng)還是生產(chǎn)系統(tǒng)，都需要細化和調(diào)整匹配各環(huán)節(jié)指標(biāo)，才能生長出優(yōu)質(zhì)的始極片。

2.4 始極片加工出現(xiàn)的問題

生產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)的始極片在壓紋、釘耳、壓平加工過程中，主要出現(xiàn)了始極片不易校直，始極片垂直度、平整度劣于傳統(tǒng)種板系統(tǒng)生產(chǎn)的始極片。針對這類問題，通過適當(dāng)調(diào)整壓紋和壓平輥間隙，能夠適度優(yōu)化平整效果。

2.5 始極片入槽后變化

生產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)的始極片在經(jīng)過加工入槽后，原有較為平整的始極片出現(xiàn)橫向或縱向彎曲變形現(xiàn)象，較傳統(tǒng)種板系統(tǒng)生產(chǎn)的始極片情況更為明顯。認真分析后認為，生產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)的始極片質(zhì)硬，經(jīng)過壓紋和壓平處理，雖然從外表面觀察垂直度較為理想，但始極片入槽后，由于電解液溫度較高，出現(xiàn)溫度升高始極片內(nèi)應(yīng)力釋放導(dǎo)致始極片表面彎曲。通過采取調(diào)整壓紋和壓平輥間隙，減小壓紋深度等措施，該情況略有好轉(zhuǎn)。

3 生產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)始極片對陰極銅質(zhì)量的影響

3.1 陰極銅物理外觀狀況

生產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)的始極片在經(jīng)過壓紋釘耳后，并沒有出現(xiàn)掉角及開裂現(xiàn)象，垂直度良好。使用該始極片產(chǎn)出的陰極銅未出現(xiàn)分層等異?，F(xiàn)象，物理外觀滿足交割銅標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 陰極銅化學(xué)品質(zhì)

下頁表5是某月某批陰極銅成分分析報表。

3.3 陰極銅產(chǎn)量

在種板系統(tǒng)檢修期間采取生產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)始極片，雖然占用了生產(chǎn)系統(tǒng)18個槽生產(chǎn)陰極銅，影響了陰極銅產(chǎn)量，但從另一個角度分析，采取該應(yīng)急手段使電解生產(chǎn)不停頓，保證了238個電解槽正常生產(chǎn)，當(dāng)月累計生產(chǎn)始極片210 t，當(dāng)月累計生產(chǎn)陰極銅2 772.7 t，在檢修期間減小銅金屬量積壓，盤活庫存資金做出了很大貢獻。

表5 2017年某月某批陰極銅分析報表 %

4 針對生產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)始極片采取的措施

4.1 調(diào)整添加劑使用配比

為了改變生產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)的始極片硬度大的性質(zhì)，在生產(chǎn)始極片過程中，調(diào)整明膠和硫脲的配比，在保障生產(chǎn)陰極銅韌性以及其他質(zhì)量指標(biāo)穩(wěn)定的前提下，減少硫脲配比，增大明膠含量，生產(chǎn)的始極片硬度得到稍許改觀。

4.2 調(diào)整釘耳機壓紋輥間隙

在生產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)始極片過程中，為了最大限度的保障始極片的加工垂直度和平整度，減小始極片入槽后溫度變化產(chǎn)生的彎曲變形現(xiàn)象，在始極片加工過程中及時調(diào)整壓紋和壓平輥間隙，起到了較好的效果，保障了生產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)始極片這種試驗工作的穩(wěn)步推進。

4.3 強化操作質(zhì)量管理

為保證始極片生產(chǎn)質(zhì)量，在日常操作中，一是加強裝槽質(zhì)量管理，嚴(yán)格監(jiān)控陰陽極對正、陰陽極極距均勻、陽極板和始極片校正確保垂直度管理；二是定期放液清槽，減少陽極泥聚集；三是加強日常查找短路、短路監(jiān)控，及時灑水清除導(dǎo)電接觸點結(jié)晶物，確保電流分布均勻；四是加強始極片加工管理，及時調(diào)整壓紋和壓平輥間隙，定期抽查始極片垂直度；五是加強電解液循環(huán)系統(tǒng)監(jiān)控，強化壓濾機維護，保障電解液過濾量，同時加大凈液量，盡可能降低電解液雜質(zhì)含量。通過電解過程日常管控，始極片在生產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)順利進行。

5 結(jié)語

通過在生產(chǎn)系統(tǒng)試驗生產(chǎn)始極片，始極片的生產(chǎn)打破了傳統(tǒng)工藝對電解基礎(chǔ)條件的嚴(yán)格控制，從生產(chǎn)組織方面是一次全新的突破，為始極片生產(chǎn)拓寬條件限制創(chuàng)造了條件。同時，通過加強日常管理，微調(diào)部分指標(biāo)參數(shù)，使生產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)的始極片質(zhì)量得到保障，為在特殊情況下保障生產(chǎn)的連續(xù)性和穩(wěn)定性開辟了新的思路。