垣曲冶煉廠電解凈液旋流工藝的生產(chǎn)實(shí)踐

李 元，張雪姣

（垣曲冶煉廠，山西 運(yùn)城 043700）

垣曲冶煉廠于2011年4月進(jìn)行了技術(shù)升級(jí)改造，改造工程采用“富氧底吹熔池熔煉—轉(zhuǎn)爐吹煉—陽(yáng)極爐精煉—電解精煉—熔煉渣和吹煉爐渣選礦”。2014年2月進(jìn)行試生產(chǎn)，目前垣曲冶煉廠電解車間有3部分，設(shè)計(jì)能力分別為2萬(wàn)t、2.7萬(wàn)t、7.6萬(wàn)t。垣曲冶煉廠電解車間在銅電解精煉過(guò)程中，電解液中的銅及一些雜質(zhì)如鎳（Ni）、砷（As）、銻（Sb）、鉍（Bi）等離子濃度會(huì)逐漸增加，各種添加劑的分解產(chǎn)物不斷積累。為保證電解液成分穩(wěn)定、潔凈，必須定期、定量地抽出部分電解液進(jìn)行凈化。垣曲冶煉廠電解凈液工藝采用“旋流電解生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)陰極銅—電積銅及雜質(zhì)—蒸空蒸發(fā)濃縮、冷凍結(jié)晶生產(chǎn)粗硫酸鎳的凈化流程”。

1 垣曲冶煉廠旋流電解生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)陰極銅要求

垣曲冶煉廠旋流電解生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)陰極銅要滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 467—2010）2號(hào)標(biāo)準(zhǔn)銅，國(guó)家陰極銅按化學(xué)成分分為A級(jí)銅（Cu-CATH-1）、1號(hào)標(biāo)準(zhǔn)銅（Cu-CATH-2）和2號(hào)標(biāo)準(zhǔn)銅（Cu-CATH-3）3個(gè)牌號(hào)。2號(hào)標(biāo)準(zhǔn)銅（Cu-CATH-3）化學(xué)成分見(jiàn)表1。

表1 2號(hào)標(biāo)準(zhǔn)銅（Cu-CATH-3）化學(xué)成分 %

2號(hào)標(biāo)準(zhǔn)銅（Cu-CATH-3）表面質(zhì)量要求如下：

1）陰極銅表面應(yīng)潔凈，無(wú)污泥、油污、電解殘?jiān)韧鈦?lái)雜物。

2）陰極銅表面綠色附著物總面積不大于單面面積的1%。

3）因潮濕空氣的作用，使陰極銅表面氧化而生成一層暗綠色者不作廢品。

4）陰極銅表面及邊緣不得有呈花瓣?duì)罨驑渲畹慕Y(jié)粒（允許修整）。

5）陰極銅表面高5 mm以上圓頭密集結(jié)粒的總面積不得大于單面面積的10%（允許修整）。

2 垣曲冶煉廠旋流電解生產(chǎn)工藝流程和主要技術(shù)指標(biāo)

電解車間需要凈化的電解液用專用汽車送至凈液車間廢電解液儲(chǔ)槽，廢電解液由泵打到旋流電解儲(chǔ)槽后，再用泵將廢電解液以一定的速度送入旋流電解槽，經(jīng)過(guò)兩段旋流電解，生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)陰極銅。電解液進(jìn)入二段誘導(dǎo)脫銅。二段誘導(dǎo)脫銅后液經(jīng)真空蒸發(fā)后冷凍結(jié)晶生成粗硫酸鎳，結(jié)晶母液返回電解車間。

2.1 旋流電解生產(chǎn)工藝流程圖（見(jiàn)圖1）

圖1 旋流電解生產(chǎn)工藝流程

2.2 旋流電解生產(chǎn)工藝2019年1月—8月主要技術(shù)指標(biāo)（見(jiàn)表2）

表2 旋流電解生產(chǎn)工藝2019年1月—8月主要技術(shù)指標(biāo)

3 電解車間凈化電解液的成分和旋流電解生產(chǎn)陰極銅化學(xué)成分

3.1 電解車間生產(chǎn)系統(tǒng)電解液雜質(zhì)情況（見(jiàn)表3）

表3 電解車間生產(chǎn)系統(tǒng)電解液雜質(zhì)情況 mg/L

3.2 旋流電解生產(chǎn)系統(tǒng)所用工序料液雜質(zhì)情況（見(jiàn)表4）

表4 旋流電解生產(chǎn)系統(tǒng)所用工序料液雜質(zhì)情況 mg/L

3.3 旋流電解生產(chǎn)陰極銅化學(xué)成分（見(jiàn)表5）

表5 旋流電解生產(chǎn)陰極銅化學(xué)成分 %

4 垣曲冶煉廠旋流電解生產(chǎn)工藝存在的問(wèn)題

1）旋流電解生產(chǎn)的陰極銅質(zhì)量不穩(wěn)定，經(jīng)常在陰極銅表面發(fā)現(xiàn)有粒子和白色附著物。

2）旋流電解生產(chǎn)的陰極銅質(zhì)量主品位基本達(dá)不到要求，雜質(zhì)超標(biāo)，主要是As、Bi、Sb等元素超標(biāo)。

3）處理凈化電解液的能力不夠，滿足不了電解凈液的要求，影響電解車間的陰極銅質(zhì)量。

4）生產(chǎn)的粗硫酸鎳水分超標(biāo)，滿足不了銷售的要求。

5 對(duì)垣曲冶煉廠旋流電解生產(chǎn)工藝采取的措施

1）加強(qiáng)培訓(xùn)，提高工人操作水平。針對(duì)旋流電解生產(chǎn)工藝中存在的問(wèn)題，由集團(tuán)公司生產(chǎn)部組織垣曲冶煉廠和侯馬北銅公司專業(yè)技術(shù)人員到金川集團(tuán)公司、貴溪冶煉廠、大冶有色冶煉廠和中原黃金冶煉廠進(jìn)行考察學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)其他單位的先進(jìn)技術(shù)和管理水平，提高專業(yè)技術(shù)人員的綜合素質(zhì)。針對(duì)存在的問(wèn)題進(jìn)行交流，提出整改措施。

2）控制好電解車間凈化電解液的成分。電解車間要及時(shí)、均勻地凈化電解液，電解液中鎳和砷含量達(dá)到一定含量，首先考慮影響陰極銅的質(zhì)量，不是增加成本問(wèn)題，保證電解液的成分是生產(chǎn)合格陰極銅的基礎(chǔ)。

3）原有設(shè)計(jì)反應(yīng)釜的蒸發(fā)能力不夠，改造兩臺(tái)預(yù)冷反應(yīng)釜和新增兩臺(tái)反應(yīng)釜，滿足反應(yīng)釜的蒸發(fā)能力，從而提高電解車間凈化電解液的能力和提升粗硫酸鎳的產(chǎn)量。同時(shí)，改變硫酸鎳的過(guò)濾方式，增加5臺(tái)真空吸濾盤，提高粗硫酸鎳的質(zhì)量，粗硫酸鎳水分由21%降至8%。

4）強(qiáng)化電解液的凈化。利用原有的兩臺(tái)壓濾機(jī)凈化電解液，一臺(tái)壓濾機(jī)過(guò)濾廢電解液儲(chǔ)槽和旋流一段電解液，另一臺(tái)壓濾機(jī)過(guò)濾旋流二段電解液和其他廢液。通過(guò)凈液，降低雜質(zhì)含量，減少粒子的形成，減少職工勞動(dòng)強(qiáng)度，保證陰極銅質(zhì)量。

5）嚴(yán)格按照技術(shù)操作規(guī)程調(diào)整旋流電解一段、旋流電解二段的技術(shù)參數(shù)、電流密度和電解液循環(huán)量，并且調(diào)整添加劑的加入量，加強(qiáng)陰極銅燙洗操作管理。

6）改變陰極銅的泡洗方式。由于洗銅水無(wú)處排放，初始設(shè)計(jì)是將洗銅水排放到旋流電解槽下，然后通過(guò)泵打入系統(tǒng)中，這樣會(huì)造成系統(tǒng)中電解液被再次污染的問(wèn)題。洗銅水不經(jīng)常更換，吸附在陰極銅表面，使得硫酸銅和陽(yáng)極泥清洗不徹底，嚴(yán)重影響陰極銅的化學(xué)品位和物理規(guī)格。通過(guò)改造，將在槽下地坑泵上加一道旁通管道，將放下的洗銅水直接打入誘導(dǎo)脫銅進(jìn)行處理。

7）旋流電解生產(chǎn)過(guò)程中雜質(zhì)不斷累積、沉淀，造成循環(huán)系統(tǒng)槽罐內(nèi)有大量雜質(zhì)沉淀到槽罐底部，而且旋流電解循環(huán)輸送泵從槽罐底部抽液輸送循環(huán)，所以在循環(huán)時(shí)會(huì)把大量沉淀的雜質(zhì)輸送到旋流電解槽內(nèi)，造成其在生產(chǎn)過(guò)程中吸附在陰極銅中，使旋流電解陰極銅雜質(zhì)元素超標(biāo)。采取的措施是強(qiáng)化清理沖洗旋流電解一、二段循環(huán)儲(chǔ)槽，以及大流量沖洗旋流電解槽；旋流電解循環(huán)槽罐的改造，改變一段、二段電解液輸送泵在槽罐底部抽液，杜決槽罐底部的雜質(zhì)進(jìn)入生產(chǎn)系統(tǒng)。

8）旋流生產(chǎn)二段誘導(dǎo)脫銅有12個(gè)電解槽，脫砷效率只有30%～40%。目前，通過(guò)改造增加8個(gè)電解槽，調(diào)整二段誘導(dǎo)脫銅生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)，電流密度為200～260 A/m2, 槽電壓1.8～2.5 V，銅極中心距110～130 mm，電解槽溫度50～55℃，同時(shí)，增加主、副液控制點(diǎn)，精確控制銅砷比；調(diào)整循環(huán)量，準(zhǔn)確控制流量。通過(guò)技術(shù)改造，脫砷效率達(dá)到60%～80%。

9）旋流生產(chǎn)二段誘導(dǎo)脫銅在每期出銅時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)鉛陽(yáng)極有彎曲現(xiàn)象，形成短路，影響電流效率和脫砷率，要求對(duì)鉛陽(yáng)極進(jìn)行矯直處理，保持下槽鉛陽(yáng)極垂直偏差不超過(guò)±6 mm，在裝槽前對(duì)始極片進(jìn)行拍片平整處理，保持下槽始極片垂直偏差不超過(guò)±2 mm。同時(shí)，及時(shí)緊固母線排和清理接觸點(diǎn)。在出裝作業(yè)時(shí)，對(duì)接觸點(diǎn)和母線排進(jìn)行清理，要求接觸點(diǎn)用電解液沖洗，導(dǎo)電排要用鋼絲刷刷去結(jié)晶，導(dǎo)電棒煮洗，保持導(dǎo)電性良好，提高電流效率和脫砷率[1]。

6 改造后旋流電解生產(chǎn)陰極銅化學(xué)成分（見(jiàn)表6）

表6 改造后的旋流電解生產(chǎn)陰極銅化學(xué)成分 %

7 結(jié)論

根據(jù)垣曲冶煉廠旋流電解兩年多的生產(chǎn)實(shí)踐，針對(duì)生產(chǎn)工藝和陰極銅質(zhì)量問(wèn)題，采取有效措施，電解凈液量由50 m3/d增加到100 m3/d，粗硫酸鎳產(chǎn)量由25 t/30 d增加到35 t/30 d，粗硫酸鎳水分含量由21%降至8%。過(guò)濾凈化電解液，減少陰極銅表面粒子，提高陰極銅的質(zhì)量，達(dá)到了2號(hào)標(biāo)準(zhǔn)銅（Cu-CATH-3）的標(biāo)準(zhǔn)。