不停產(chǎn)檢修銅電解主進(jìn)液管道實(shí)踐

萬黎明，樂安勝

（大冶有色金屬集團(tuán)控股有限公司，湖北 黃石 435005）

1 引言

大冶有色是國有控制股的大型銅冶煉企業(yè)，于2012年10月竣工投產(chǎn)的30萬t銅加工清潔生產(chǎn)示范項(xiàng)目，采用不銹鋼永久陰極法電解［1］。電解分為東西區(qū)兩個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，每個(gè)系統(tǒng)擁有電解槽512個(gè)，各自獨(dú)立的電解液循環(huán)循環(huán)系統(tǒng)。

在銅電解過程中，陽極雜質(zhì)在通電情況下不斷溶解進(jìn)入電解液中，雖然每天都會抽取一部分電解液去凈化，但電解液中的雜質(zhì)含量一直維持較高的水平。這些雜質(zhì)中的As、Sb和Bi等在電解過程中會發(fā)生共沉淀反應(yīng)，生產(chǎn)砷酸鹽、銻酸鹽等難容物。慢慢在電解槽和電解液的工藝管道內(nèi)壁結(jié)垢。銅電解中加入了明膠和阿維酮等添加劑，這些隨著電解液循環(huán)流動，也有部分粘附到電解液的工藝管道內(nèi)壁。這些結(jié)垢是長年累月慢慢積累的，并且隨時(shí)間的推移越來越嚴(yán)重。在電解的工藝管道中一般回流管道設(shè)計(jì)較大，通常只有半管道電解液，結(jié)垢較慢。主進(jìn)液管道是滿管道電解液，結(jié)垢速度較快，并且一旦支管結(jié)垢嚴(yán)重，阻礙電解液的順暢流通，影響單槽的流量，甚至造成斷流，嚴(yán)重影響陰極銅質(zhì)量。因此，電解系統(tǒng)的主進(jìn)液管道隔一段時(shí)間需要進(jìn)行檢修，一般廠家采取系統(tǒng)停產(chǎn)進(jìn)行整體更換［2］。

2 大冶有色30萬t銅電解進(jìn)液系統(tǒng)簡介

大冶有色30萬t銅進(jìn)液系統(tǒng)分為主進(jìn)液管道和電解槽進(jìn)液支管。電解液從高位槽流出，經(jīng)分液缸，分為四根主進(jìn)液管道，分別流入每個(gè)系統(tǒng)的四個(gè)區(qū)。每個(gè)區(qū)有四組電解槽組成。一根主進(jìn)液管道（DN400 PVC）輸送到電解槽底部，然后再使用主進(jìn)液分管（DN250 PVC）給兩組并列的電解槽同時(shí)供液，如圖1電解進(jìn)液管道平面圖。其中西區(qū)的主進(jìn)液管道系統(tǒng)如圖2，東西兩個(gè)區(qū)是完全對稱結(jié)構(gòu)。

圖1 電解進(jìn)液管道平面圖

圖2 西區(qū)主進(jìn)液管道系統(tǒng)

電解槽進(jìn)液支管是從主進(jìn)液管道用管道將主管道電解液引入單個(gè)電解槽里。主進(jìn)管道安裝DN50的短接，用法蘭與Y型管連接，將電解液分成兩股，分別進(jìn)入并列的兩個(gè)電解槽。用球閥對電解液進(jìn)行控制，再用S彎管導(dǎo)入槽里。電解槽底部安裝底管，使電解液在槽里均勻流出，如圖3。

圖3 電解槽進(jìn)液支管

電解液主進(jìn)管道從高位槽到電解槽底部分，因?yàn)榱魉俑?，管道管徑較大（DN400）。從平時(shí)拆除分液缸閥門觀察，結(jié)垢較少，對電解液循環(huán)流量影響不大。電解槽進(jìn)液支管使用的均是DN50 PVC管道，并且Y型管和S彎管拐彎處較多，加工后縮小的PVC管道內(nèi)徑。從平時(shí)拆除電解槽球閥觀察，此部分結(jié)垢非常嚴(yán)重。槽里底管和S彎管，在關(guān)閉球閥后可以進(jìn)行更換或者清理。球閥至電解液主管部分需要對整個(gè)區(qū)域進(jìn)行停產(chǎn)作業(yè)。

大冶有色30萬t銅進(jìn)液系統(tǒng)自投產(chǎn)以來已連續(xù)生產(chǎn)三年多，部分進(jìn)液管道結(jié)垢嚴(yán)重，經(jīng)常發(fā)生斷流或者流量偏小，致使整槽陰極銅出現(xiàn)質(zhì)量事故。因主進(jìn)液分管道與支架之間絕緣皮老化，以及投產(chǎn)時(shí)部分未墊絕緣皮，主進(jìn)液分管道漏液未及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)，部分主進(jìn)液管道PVC法蘭被電擊，長期漏液，并且有惡化趨勢，嚴(yán)重影響主進(jìn)液分管道的運(yùn)行安全。

3 檢修方案對比

3.1 整體更換

采購PVC管道，按照設(shè)計(jì)圖紙制作，將單個(gè)系統(tǒng)停產(chǎn)，拆除所有進(jìn)液系統(tǒng)，然后逐步恢復(fù)。整個(gè)電解主進(jìn)液系統(tǒng)約長1340m，以及1024套S彎管和215套Y型管，制作工期相當(dāng)長。如果整體進(jìn)行更換，大約需要停產(chǎn)一個(gè)月左右。電解系統(tǒng)需要的是穩(wěn)定生產(chǎn)，一旦停車后，重新開車，添加劑系統(tǒng)需要進(jìn)行重新摸索。在此期間容易產(chǎn)生陰極銅質(zhì)量事故。

3.2 拆除清理

高壓水槍清理工藝管道已有廣泛應(yīng)用［3］。制作部分S彎管和Y型管作為備件。將一個(gè)區(qū)（四組）停產(chǎn)，然后拆除主進(jìn)液分管以及Y管和S彎管，用高壓水槍進(jìn)行人工清理。主進(jìn)液分管一般10m一根用法蘭連接，安裝在狹小的電解槽兩端小過道，清洗非常不方便。對其進(jìn)行切割，然后吊出放置在電解槽兩端的大過道。主進(jìn)液分管沖洗完進(jìn)行焊接安裝，對破損S彎管和Y型管進(jìn)行焊補(bǔ)或者換新。因?yàn)榻ㄔO(shè)安裝是先安裝主進(jìn)液分管，然后安裝S彎管和Y型管，所以S彎管和Y型管和電解槽十分緊恰。主進(jìn)液分管進(jìn)行切割，重新焊接后，致使管道發(fā)生微小錯(cuò)位，并且S彎管和Y型管拆除沖洗后，多次混放，基本不能安裝到原先位置，致使部分無法進(jìn)行安裝。

3.3 開孔沖洗

制作部分S彎管和Y型管作為備件。將一個(gè)區(qū)（四組）停產(chǎn)，然后拆除Y管和S彎管，并在分液管道末端和拐彎處開孔，用高壓水槍從分管各孔沖入高壓水流進(jìn)行清理，部分地方人工用制作的工具進(jìn)行清理。當(dāng)清理完成后，開電解液循環(huán)，將管道里的結(jié)垢沖出。因主進(jìn)液分管較長，支孔較多，開循環(huán)不能一下開過大，所以流速有限，清理是掉在主進(jìn)液分管里的結(jié)垢不一定能完全沖出。

通過綜合分析，分析三種主進(jìn)液管道檢修方案優(yōu)缺點(diǎn)對比如表1。

表1 電解工藝管道檢修方法優(yōu)缺點(diǎn)對比

4 檢修實(shí)踐

4.1 檢修準(zhǔn)備

因?yàn)榻ㄔO(shè)安裝是部分地方先安裝主進(jìn)分管，Y型管和S彎管現(xiàn)場制作焊接，所以其尺寸不是很標(biāo)準(zhǔn)。在檢修前統(tǒng)計(jì)分析Y型管和S彎管的尺寸結(jié)構(gòu)，作為參考制作參考依據(jù)。每個(gè)尺寸進(jìn)行測量工作量大，在每一組的單列（16槽）抽取兩端兩個(gè)電解槽和中間位置的，測量Y型管和S彎管尺寸。將所有尺寸統(tǒng)計(jì)完，進(jìn)行整體分析，按照±5mm進(jìn)行歸類，東區(qū)只有一種類型，西區(qū)有三種類型。

現(xiàn)場確認(rèn)已經(jīng)被電擊的分液管法蘭位置，為檢修更換做準(zhǔn)備。西一區(qū)、東四區(qū)和東一區(qū)各有兩處法蘭被電擊，需要進(jìn)行更換。

拆除一個(gè)S彎管，使用不同水壓的高壓水槍測試沖洗效果。低壓水槍根本無法沖洗下結(jié)垢，而超高壓水槍將PVC管道沖破。通過摸索，高壓水槍參數(shù)控制如表2，沖洗效果最好。

表2 高壓水槍參數(shù)

4.2 檢修方案

在檢修期間電解車間有生產(chǎn)任務(wù)，并且不能影響全年產(chǎn)量任務(wù)?；鸱z修期間陽極板供應(yīng)不足，在40天左右要壓產(chǎn)4～10組進(jìn)行生產(chǎn)。一旦火法開始生產(chǎn)，電解要立刻恢復(fù)滿負(fù)荷生產(chǎn)。要在確保產(chǎn)量和質(zhì)量情況下，盡量縮短檢修時(shí)間。在這種情況下，整體更換時(shí)不可能實(shí)施的，只有進(jìn)行清理檢修。將火法每天供應(yīng)的陽極板塊數(shù)進(jìn)行分析，結(jié)合電解每天的需求量，在不足的情況下，提前兩天進(jìn)行停一個(gè)區(qū)（4組）進(jìn)行管道清理作業(yè)。當(dāng)陽極缺口較大時(shí)，可以停產(chǎn)時(shí)間較長，安排對主進(jìn)液分管拆除，并對電擊法蘭進(jìn)行更換。陽極缺口較小時(shí)，只進(jìn)行開孔清洗，盡量在一天完成檢修作業(yè)，區(qū)域只進(jìn)行短時(shí)間停產(chǎn)，檢修完成，立刻進(jìn)行通電生產(chǎn)［4-6］。

4.3 檢修出現(xiàn)問題

在西一區(qū)法蘭被電擊處管道里結(jié)大塊銅瘤，高壓水槍無法將其沖出。開孔沖洗主進(jìn)液分管，管道里的結(jié)垢大量無法排除。沖洗后的Y管和S彎管部分無法進(jìn)行緊恰安裝。沖洗管道使用大量水，致使電解系統(tǒng)體積膨脹，稀釋電解液銅粒子影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行。大量的沖洗出的結(jié)垢進(jìn)入循環(huán)的電解液系統(tǒng)，致使電解液渾濁，影響正在生長的陰極銅質(zhì)量。

4.4 解決方法

對于管道里結(jié)大塊銅瘤，先用高壓水槍清洗銅瘤與管道內(nèi)壁之間的空隙，并不停的滾動管道。當(dāng)銅瘤可以移動時(shí)，抬起管道一端，將銅瘤滑出，然后人工將銅瘤緩慢拉出管道。先將分液管道灌滿液，用高壓水槍在里面不停的攪動，使結(jié)垢變成泥漿狀，然后將分液管道底部排空打開。這樣多次操作后，管道里結(jié)垢基本可以排空。制作部分Y管和S彎，對無法進(jìn)行緊恰安裝的進(jìn)行及時(shí)更換。有的地方墊兩塊耐酸墊圈基本可以解決。兩個(gè)區(qū)域系統(tǒng)輪換進(jìn)行檢修，避免一直在一個(gè)系統(tǒng)檢修，造成體積嚴(yán)重膨脹和短期雜質(zhì)偏高。密切關(guān)注電解兩個(gè)區(qū)域系統(tǒng)的各種工藝參數(shù)指標(biāo)，當(dāng)超出一定控制范圍，暫停檢修，當(dāng)恢復(fù)到正常值，再繼續(xù)檢修。

4.5 檢修效果

從4月8日開始，到5月21日，對所以主進(jìn)液分管進(jìn)行清理，所有Y管進(jìn)行清理和部分S彎管進(jìn)行更換清理，檢修記錄如表3。

表3 電解主進(jìn)液管道檢修記錄

隨著檢修的進(jìn)行，檢修的時(shí)間用時(shí)逐漸縮短，并且沖洗的質(zhì)量也在不斷提升，后期沖洗的管道內(nèi)壁基本見管道內(nèi)壁本色。

在此期間4月份完成2.1萬t，5月份完成2.2萬t的產(chǎn)量，陽極板庫存基本維持在低位狀態(tài)，順利完成產(chǎn)量任務(wù)，并且A級銅產(chǎn)出率維持在99.5%以上， 沒有發(fā)生陰極銅質(zhì)量波動事故。

5 結(jié)論

在銅電解不停產(chǎn)情況下，將部分區(qū)域進(jìn)行短時(shí)間的停產(chǎn)，對其主進(jìn)液系統(tǒng)進(jìn)行沖洗的檢修模式，可以大大縮短檢修周期，節(jié)約檢修成本。在檢修前對工藝設(shè)施精確測量，并制作好工藝備件，為檢修做好充分準(zhǔn)備。對陽極板供應(yīng)進(jìn)行預(yù)測，為周密的檢修提供依據(jù)。合理的排出檢修的計(jì)劃，精心進(jìn)行組織，可以完全不影響產(chǎn)量和確保質(zhì)量穩(wěn)定情況下順利完成主進(jìn)液管道系統(tǒng)的檢修。