提高电解系统阴极铜一次合格率的生产实践.pdf
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1、冶金与材料第 43 卷提高电解系统阴极铜一次合格率的生产实践刘宇锋,李锟,刘建新,高玉利,范翔(大冶有色金属有限责任公司,湖北 黄石435005)冶 金 与 材 料Metallurgy and materials第 43 卷 第 8 期2023 年 8 月Vol.43 No.8Aug.2023摘要:大冶有色金属有限责任公司冶炼厂 30 万吨电解系统采取的工艺为永久不锈钢阴极电解法,文章介绍了其电解车间提高电解系统阴极铜一次合格率的生产实践,通过改进 LAROX 精密过滤机,修复更新不锈钢阴极以及优化系统反液循环等措施,提高了系统电解液洁净度,解决了当前阴极铜产品化学成分不稳定,物理外观方面有表
2、面残留结晶、肥边花瓣、底部偏薄、板身大个和密集粒子等方面的问题,PC 法电解阴极铜的一次合格率从改善前的 91.35%提高到改善后的 96.31%。关键词:电解精炼;阴极铜;LAROX 过滤;一次合格率作者简介:刘宇锋(1988),男,湖北黄冈人,主要从事冶金生产技术工作。大冶有色冶炼厂 30 万吨清洁铜生产系统于 2010年 10 月投产,所产的大江牌阴极铜于 2015 年 8 月在LME 注册成功,随着工艺控制的不断优化,2021 年阴极铜产量达到了 48 万吨。受到长期超负荷生产、系统精密过滤机过滤能力不足、过程管控存在部分问题等因素的影响,该系统产出的阴极铜产品一次合格率仅为91.35
3、%,对于一次不合格产品需要进行二次修整才能外售,但是二次修整会增加生产成本,并延长生产周期,不利于降本增效。对标行业 95%的平均水平,30 万吨系统的阴极铜产品一次合格率急需提升。1系统运行主要问题1.1LAROX 精密过滤机过滤量不足车间 30 万吨生产系统(以下简称新系统)采用永久不锈钢阴极法生产阴极铜,使用 LAROX 精密过滤机进行过滤的目的是为了去除电解液中的固体悬浮物杂质,但因为系统超负荷生产,原有设计的 200m3/h的过滤量已经不能达到预期的除杂效果。目前新系统分东西区进行生产,分别配有 2 台 LAROX 精密过滤机,主要参数为:溶液入口压力 0.30.35MPa、总过滤面
4、积 720m2、过滤袋 36 个、总容积 33m3、滤后液悬浮物含量 0.0001、最高过滤压差 0.15MPa、过滤泵流量400m3/h、过滤泵扬程 40m。虽然过滤泵流量为 400m3/h,但当 LAROX 过滤量升至 200m3/h 以上时,LAROX 出液管道振动情况严重,造成焊缝薄弱处很容易震裂。通过查找相关资料文献发现,该处管道为倒 U 型结构,在上升段时,管道内为满液,而下降段的时候由于重力作用,存在一定的压差,导致有部分气体阻塞,管内负压过高,形成了“气锤”的现象。经过经济测算,如采购一台新的 LAROX 需要投资 300 万元,但在原有基础上优化现有的出口管道,也能达到提高过
5、滤量的效果,且不需要进行其他投资,因此对原有的出口管道进行优化就成为了主要的改造方向。1.2不锈钢阴极板老化30 万吨生产用不锈钢阴极板截止到 2022 年共有58219 块,其中除 2020 年 11 月新增 389 块,2021 年 2月新增 1000 块以外,剩余全部是在 30 万吨投产时开始使用,所有的不锈钢阴极板只是进行了维修,未进行更换。生产中存在主要问题就是导电棒弯曲及板面粗糙,由于现有的导电棒为钢包铜空芯棒,在 30 万吨投产初期,阴极生产周期为 3 周期,即 7d+7d+7d,单块阴极铜重量为 108kg,后期生产中由于产能压力不断增加,为提高作业效率,通过攻关后,阴极生产周
6、期缩短至10d+11d,单块阴极铜重量为 163kg,单块阴极铜重量提升了 50%左右,现空芯导电棒出现大量弯曲变形情况。生产中导电棒弯曲主要带来三个方面的问题咱1暂:一是弯曲后提压溜操作难以控制,在析出过程中,需要通过提压溜液面来控制液位高度,如提升过多时造成阴极板窗口连边,机组无法剥离,如提升不到位时造成阴极铜上沿有结晶物产生,影响外观质量;二是阴极铜下沿不饱满,由于弯棒后,不锈钢板整体下沉,与阳极板尺寸存在一定偏差,导致阴极铜下沿相较板面明显偏薄,在机组剥片过程中极大地增加了作业时间,影响到作业效率;三是导电棒弯曲严重时会出现断裂情况,有极大的安全隐患。其次由于使用年限较长后,不锈钢板出
7、现板面变形、表面粗糙、V 型槽变形等问题。板面变形后,在生产槽中极容易发生短路情况,影响电流效率,增加生产成本。表面粗糙的母板在析出过程中,在板面上出现不饱满甚至不析出的情况,影响阴极铜外观质量。V 型槽变形后,在剥片分离过程中,极难剥离,影响作业效率,夹边条老化破损后,导致边瘤现象突出,影响阴极铜外观16第 8 期质量。1.3新系统反液循环存在问题新系统东西区生产指标均控制较好,经济指标完成较好,但是板面时常有粒子出现,导致添加剂成分一直在调整,长此以往会直接影响阴极铜质量。通过现场分析查找,逐一对问题进行排查后发现,局部板面长粒子主要原因之一是电解液返废水洁净度低,通过进一步分析,发现返液
8、回来的时候由于没有进行过滤系统而直接回主循环系统,返液中有可能带来一部分杂质。新系统返液主要有硫酸盐废酸废水、电积二段终液、硫酸镍废酸废水。所有返液回主系统前均要通过该系统过滤系统返回,但废水回系统时是没有经过过滤系统返回,返回系统的生产废水主要由现场冲洗废水、物料冲洗废水等组成,废水中含有大量悬浮杂质,当回主系统后,随着循环系统一起进入电解槽中,部分杂质放电析出、部分杂质夹杂在板面中,造成局部板面出现粒子的情况发生咱2暂。2提高阴极铜一次合格率的生产实践2.1提高 LAROX 过滤机过滤量要解决加大过滤量时,管道出现的振动问题,主要是要解决电解液往下流时出现的“气锤”现象咱3暂。过滤机原有的
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