硫酸鋇配料裝置在陽極銅澆鑄中的應(yīng)用

胡 洲，陳一波

（江西銅業(yè)集團有限公司貴溪冶煉廠，江西貴溪 335424）

沉淀硫酸鋇為無定型白色粉末，化學性質(zhì)穩(wěn)定，幾乎不溶于水；在銅陽極板澆鑄工藝中作為脫模劑，主要起保護模具的作用。其用法是先用清水將硫酸鋇調(diào)制為漿液，然后由自動噴涂裝置將漿液噴灑在高溫的模具表面，漿液被迅速蒸干后，留下的干粉粘結(jié)在模具表面形成一層保護層。目前漿液的配制大多依靠操作工人根據(jù)經(jīng)驗手動加料，隨意性較大，漿液濃度不穩(wěn)定，硫酸鋇用量存在較大波動。此工藝流程自動化程度低，作業(yè)方式較為粗放，亟需在現(xiàn)場研制一套硫酸鋇自動定量配料的裝置，通過自動化設(shè)備的應(yīng)用提升硫酸鋇噴涂工藝的精細化作業(yè)水平，達到降低硫酸鋇單耗、提升產(chǎn)品質(zhì)量與銅模壽命的目的。

1 硫酸鋇使用的現(xiàn)狀

1.1 硫酸鋇噴涂裝置

硫酸鋇噴涂裝置主要由噴涂罐、控制系統(tǒng)、噴嘴及連接管道組成，如圖1所示。其工作原理：噴涂罐內(nèi)配置好的硫酸鋇漿液，由控制系統(tǒng)通過管道泵送至噴嘴，噴灑至空模具表面；由于剛剛脫模的模具帶有較高的溫度，噴灑在模具表面的漿液被迅速蒸干后，留下的干粉粘結(jié)形成保護層，在澆鑄時起到隔離模具和陽極銅熔體的作用，減輕熔體對模具的沖刷和侵蝕［1］。

圖1 硫酸鋇噴涂工藝流程

1.2 硫酸鋇漿液的人工配置

當噴涂罐內(nèi)漿液的液位不足時，操作工打開進水閥向罐內(nèi)加水，同時從加料口向罐內(nèi)倒入袋裝的硫酸鋇干粉（25 kg/袋）；硫酸鋇干粉的加入量取決于加水前后罐內(nèi)的液位差（進水量），具體倒入包數(shù)由工人根據(jù)經(jīng)驗大致判斷。在此操作模式下，不僅硫酸鋇漿液的濃度難以穩(wěn)定的控制；偶爾還會出現(xiàn)液位過低未及時發(fā)現(xiàn)導致噴涂系統(tǒng)無料可噴，以及配料時清水加入過多導致漿液從加料口溢流的操作失誤。

1.3 漿液濃度對澆鑄的影響

大幅波動的漿液濃度，必定對澆鑄作業(yè)的穩(wěn)定產(chǎn)生一系列不良影響。當漿液濃度過低時：在模面及內(nèi)框形成的保護層厚度不夠，將造成模溫快速升高；模具中心的澆鑄區(qū)域損耗明顯加劇，嚴重時將出現(xiàn)“粘模”（模具表面局部熔化后與陽極板粘連）的事故［2］；模具的內(nèi)框極易粘結(jié)晃動的銅水，從而形成陽極板周邊的飛邊毛刺，降低產(chǎn)品質(zhì)量。當漿液濃度過高時：不僅增加不必要的原料消耗，還會容易造成噴嘴及管路的堵塞；而且過厚的隔熱層，過分地阻擋了熱傳遞。一方面會延緩陽極板凝固速度，導致陽極板無法正常頂起與提?。?］；另一方面會使模溫逐漸降低，從而導致噴灑的漿液不能快速徹底蒸干，在澆鑄時產(chǎn)生的少量水蒸氣擾動銅水，致使陽極板表面不平整［4］。

2 全自動配料裝置的技術(shù)方案

研制一種全自動配置硫酸鋇漿液的裝置，根據(jù)噴涂罐內(nèi)漿液液位的變化，及時自動向噴涂罐內(nèi)補充定量的硫酸鋇干粉和水，使噴涂罐內(nèi)漿液的液位保持在控制區(qū)間；硫酸鋇干粉和水的加入量按設(shè)定比例精準控制，確保噴涂罐內(nèi)硫酸鋇漿液濃度維持穩(wěn)定。該裝置包含硫酸鋇失重加料系統(tǒng)、自動定量加水系統(tǒng)，噴涂罐液位計、控制系統(tǒng)四部分，如圖2所示。硫酸鋇失重加料系統(tǒng)由失重倉、卸料閥、稱重傳感器、倉壁振動器等部件組成，通過卸料閥和失重計量裝置組成的控制回路實現(xiàn)硫酸鋇干粉的定量加入。自動定量加水系統(tǒng)由自動進水閥、流量計及連接管道組成，通過自動進水閥和流量計組成的控制回路實現(xiàn)清水的定量加入。噴涂罐液位計實時將液位數(shù)據(jù)反饋至控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)在液位降至下限時，依照設(shè)定的水料比，控制硫酸鋇失重加料系統(tǒng)和自動定量加水系統(tǒng)進行加料，從而實現(xiàn)噴涂罐內(nèi)硫酸鋇漿液濃度和液位的自動精準控制。噴涂罐內(nèi)漿液液位的上下限，以及配料的水料比，提前在控制系統(tǒng)進行設(shè)定，也可根據(jù)工況實時調(diào)整。

圖2 硫酸鋇自動配料流程

3 全自動配料裝置的應(yīng)用效果

新研制的全自動配料裝置自動化程度高，澆鑄前一次性將足量的硫酸鋇干粉加入料倉，在澆鑄期間無需再進行任何操作，由該裝置全自動精準定量配料。既可使噴涂罐內(nèi)漿液的液位保持在控制區(qū)間內(nèi)，也能確保噴涂罐內(nèi)硫酸鋇漿液濃度維持穩(wěn)定。該自動配料裝置投入后，取得了以下效果。

3.1 降低了硫酸鋇單耗

硫酸鋇單耗是指澆鑄每噸陽極銅所消耗硫酸鋇的量，是圓盤澆鑄工序重要的技術(shù)經(jīng)濟指標。單耗的越低每噸銅的冶煉成本越低，體現(xiàn)了工廠的工藝技術(shù)和生產(chǎn)管理水平。全自動的精準定量配料，漿液濃度穩(wěn)定可控，杜絕了漿液濃度過高的情況，減少了不必要的浪費。硫酸鋇改造前后單耗顯著下降，改造前后硫酸鋇單耗對比見表1。

表1改造前后硫酸鋇單耗對比

由表1可以看出，硫酸鋇單耗由1.68 kg/t，降低至1.32 kg/t。貴溪冶煉廠熔煉一系統(tǒng)按月均澆鑄4萬t陽極銅計算，每月可減少硫酸鋇用量14 t。

3.2 延長了銅模壽命

銅模壽命是指每塊銅模所能澆鑄陽極銅的量，同樣是圓盤澆鑄工序重要的技術(shù)經(jīng)濟指標。每月陽極銅澆鑄量恒定的情況下，銅模壽命越長，當月所需要消耗的新銅模數(shù)量越少。全自動的精準定量配料，硫酸鋇漿液濃度穩(wěn)定可控，杜絕了因漿液濃度過低而導致模溫過高的情況，大幅延長了銅模壽命［5］，改造前后月均銅模壽命對比見表2。

表2改造前后月均銅模壽命對比

由表2可以看出，月均銅模壽命由1 203 t/塊，提高至1 510 t/塊。貴溪冶煉廠熔煉一系統(tǒng)按月均澆鑄4萬t陽極銅計算，每月可減少銅模用量7塊。每塊銅模的加工成本約0.6萬元，每月可減少模具成本4.2萬元。

3.3 減輕勞動強度，便于操作

全自動的精準定量配料，只需要在澆鑄前一次性將足量的硫酸鋇干粉加入料倉，在澆鑄期間無需再進行任何操作。不僅減少了工人的工作量，同時也杜絕了配料不及時導致自動噴涂無法作業(yè)和配料過量產(chǎn)生溢流的操作失誤，有利于澆鑄的穩(wěn)定順行。

3.4 降低陽極泥中硫酸鋇的含量

澆鑄工序硫酸鋇用量的減少，陽極板表面硫酸鋇的粘附量也相應(yīng)減少，電解陽極泥中硫酸鋇的含量也將相應(yīng)降低，有利于稀貴車間改善生產(chǎn)指標，提升金銀直收率［6］。

4 結(jié)束語

新研制的硫酸鋇自動配料裝置自動化程度高、定量精準可靠、可降低硫酸鋇單耗、延長銅模壽命，減少工人勞動量。該設(shè)備投資規(guī)模小，安裝簡單；可利用澆鑄間歇時間進行改造施工，不影響正常生產(chǎn)。銅冶煉廠的圓盤澆鑄機應(yīng)用該硫酸鋇自動配料裝置，可提升設(shè)備自動化水平，有助于工廠減少人員配置，降低輔料消耗，實現(xiàn)精細化生產(chǎn)。