銅陽(yáng)極板質(zhì)量生產(chǎn)控制實(shí)踐

銅陽(yáng)極板質(zhì)量生產(chǎn)控制實(shí)踐謝中建【摘要】銅陽(yáng)極板質(zhì)量不僅直接影響產(chǎn)量及生產(chǎn)成本，同時(shí)也影響電解工序陰極銅質(zhì)量和其它經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo).通過(guò)對(duì)陽(yáng)極板化學(xué)成分、物理規(guī)格影響因素分析,有針對(duì)性地進(jìn)行了銅模改進(jìn)等一系列生產(chǎn)控制優(yōu)化實(shí)踐，提高了陽(yáng)極板質(zhì)量，效果明顯.【期刊名稱】《銅業(yè)工程》【年(卷)，期】2017(000)006【總頁(yè)數(shù)】5頁(yè)(P36-40)【關(guān)鍵詞】火法精煉;陽(yáng)極板;質(zhì)量;合格率;控制【作者】謝中建【作者單位】金隆銅業(yè)有限公司，安徽銅陵244021【正文語(yǔ)種】中文【中圖分類】TF8111引言銅火法精煉主要有兩個(gè)目的：一是通過(guò)氧化和還原作業(yè)進(jìn)一步除雜，化學(xué)成分符合電解要求；二是為后續(xù)電解精煉澆鑄出物理規(guī)格符合要求的陽(yáng)極板。若陽(yáng)極板化學(xué)成分控制不當(dāng)，雜質(zhì)含量高，會(huì)使銅水流動(dòng)性變差，易發(fā)生板面鼓包、斷耳、粘模等情況，直接影響陽(yáng)極板物理規(guī)格合格率，影響著陽(yáng)極板產(chǎn)量。在電解精煉過(guò)程中，含O高時(shí)，容易使NiO、鎳云母的比率增大，陽(yáng)極泥量增加，影響銅的直收率和硫酸鎳產(chǎn)量；同時(shí)會(huì)弓I起陽(yáng)極電位升高，嚴(yán)重時(shí)造成陽(yáng)極鈍化含S高時(shí)易使電銅發(fā)脆；雜質(zhì)含量高同時(shí)造成添加劑用量增加，由此影響電解工序電銅質(zhì)量及其經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)［1］。2陽(yáng)極板化學(xué)成分2.1陽(yáng)極板化學(xué)成分的要求金隆銅業(yè)有限公司陽(yáng)極板化學(xué)成分內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)見表1。表1陽(yáng)極板化學(xué)成分％元素CuSAsO含量>99.3<0.005<0.250.15-0.25元素PbNi1^含量0.02-0.08<0.1<0.022.2陽(yáng)極板化學(xué)成分生產(chǎn)控制2.2.1氧化作業(yè)與轉(zhuǎn)爐加強(qiáng)聯(lián)系，要求來(lái)〃蟲銅”（含硫0.03%-0.04%），直接氮?dú)鈹噭?dòng)半小時(shí)后即可進(jìn)行還原作業(yè)；如果含硫過(guò)高，采取的措施是：切換氧化空氣氧化，加大爐膛負(fù)壓，適當(dāng)降低銅水溫度（1180~1190。0，利于脫硫。氧化終點(diǎn)的判斷標(biāo)準(zhǔn)為：樣品表面平整，且略向下凹，呈磚紅色。氧化后期作業(yè)，放渣要及時(shí)；由于精煉渣覆蓋在銅水表面，傳熱性能差，熱量很難傳遞到銅水中，不僅會(huì)導(dǎo)致還原作業(yè)期銅水溫度過(guò)低，增大能耗；而且對(duì)后期澆鑄銅口、溜槽的維護(hù)也會(huì)影響，過(guò)量的渣還會(huì)影響陽(yáng)極板澆鑄質(zhì)量?？刂频拇胧阂皇菑脑搭^管理，要求轉(zhuǎn)爐粗銅終點(diǎn)判斷準(zhǔn)確，壓好渣，減少粗銅帶渣。二是陽(yáng)極爐氧化后期排渣，排渣口盡量做到〃寬、淺、平”，放渣期間多取樣和目測(cè)，盡量把渣放盡，嚴(yán)禁帶渣還原作業(yè)。2.2.2還原作業(yè)保證還原風(fēng)管暢通，使銅水還原均勻，還原階段多取樣判斷，要多注意風(fēng)管壓力和流量調(diào)控，壓力增大流量減少時(shí)，要及時(shí)采取措施疏通風(fēng)管，同時(shí)為避免風(fēng)口磚的損傷，還原開始前，風(fēng)管要往爐膛內(nèi)打進(jìn)5cm，以促進(jìn)作業(yè)反應(yīng)區(qū)遠(yuǎn)離磚體并增大還原作業(yè)速率。還原終點(diǎn)的判斷標(biāo)準(zhǔn)為：銅樣表面平整，皺紋細(xì)膩而均勻，有油光色，呈玫瑰紅色。3陽(yáng)極板物理規(guī)格（澆鑄）控制澆鑄的物理規(guī)格不合格陽(yáng)極板，一般返回轉(zhuǎn)爐處理，既增加了生產(chǎn)成本，又影響陽(yáng)極板產(chǎn)量；若這些不合格陽(yáng)極板進(jìn)入電解工序，會(huì)導(dǎo)致電解短路增多、電流效率降低、殘極率升高等問(wèn)題，嚴(yán)重影響相關(guān)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。3.1陽(yáng)極板物理規(guī)格控制標(biāo)準(zhǔn)（1） 陽(yáng)極板重量不得超出或低于計(jì)劃重量10kg。（2） 陽(yáng)極板上任意一處的厚度不得超出或低于計(jì)劃厚度5mm。（3） 兩耳長(zhǎng)度方向的端頭，相距在1300±10mm之內(nèi)。（4） 不得有高出陽(yáng)極板表面10mm的飛邊、毛刺和鼓包等。（5） 陽(yáng)極板板面彎曲不大于10mm°（6）陽(yáng)極板表面歪斜不大于6mm°（7）陽(yáng)極板表面不得有明顯的耐火料和夾渣。（8）密集氣孔的區(qū)域面積不大于陽(yáng)極板單面面積的2%。3.2物理規(guī)格不合格陽(yáng)極板原因分析隨機(jī)選取1000塊物理規(guī)格不合格的陽(yáng)極板進(jìn)行了分類統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表2。表2不合格陽(yáng)極板統(tǒng)計(jì)表類別厚薄不均偏重、偏輕變形凹坑飛邊毛刺耳薄鼓包夾渣塊數(shù)/塊3652016865121994239比例/%36.520.16.86.512.19.94.23.9由表2可知，陽(yáng)極板厚薄不均、耳薄占46.6%，是影響物理規(guī)格不合格陽(yáng)極板的主要因素，主要由銅模質(zhì)量導(dǎo)致；偏重、偏輕占20.1%，主要由電子稱、中間包、澆鑄包質(zhì)量、操作等影響；變形、凹坑占13.3%，主要受銅水溫度、冷卻水、噴涂影響；飛邊毛刺占12.1%，主要受澆鑄速度、圓盤運(yùn)行平穩(wěn)性等影響。通過(guò)對(duì)影響因素分析，采取相應(yīng)改進(jìn)措施，提升陽(yáng)極板質(zhì)量［2］。3.3銅模改進(jìn)銅模(平背)便用過(guò)程中，因急冷急熱、銅水沖刷等原因，導(dǎo)致銅模變形、開裂等損壞，銅模(平背)平均壽命約為120~150t陽(yáng)極板，使用壽命低，更換工作量大，回爐處理量大；同時(shí)銅模質(zhì)量為影響陽(yáng)極板合格率的關(guān)鍵因素，所以提高銅模質(zhì)量、延長(zhǎng)銅模壽命是提高陽(yáng)極板質(zhì)量的必然選擇［3］。(1)增加厚度。為消除熱應(yīng)力，減緩變形，由原8260mm改進(jìn)為8280mm,銅模重量增加了300kg，改進(jìn)后模壽命雖達(dá)到200t陽(yáng)極板，但依然不能滿足現(xiàn)場(chǎng)工況的要求。使用〃駝背”模。采用特殊模具，澆鑄背部帶有凸形的〃駝背”模，見圖1。替代“平背”銅模，銅模保持8280mm不變，增強(qiáng)銅?？棺冃文芰Γ泳忋~模變形。圖1駝背模銅模表面增加加強(qiáng)筋，見圖2,緩解熱應(yīng)力過(guò)度集中，有效延遲銅模開裂。圖2加強(qiáng)筋銅模加強(qiáng)銅模安裝、澆鑄管理，保證銅模澆模質(zhì)量?！劚场辫T模時(shí)因澆鑄口較小，鑄造過(guò)程中要防止二次澆鑄；新鑄銅模在條件許可前提下，盡量延長(zhǎng)放置時(shí)間，提高銅模壽命；母鋼模及其構(gòu)件質(zhì)量是生產(chǎn)合格銅模的基礎(chǔ)，日常裝模時(shí)要勤檢查模耳、板角等易損處，要用脫模劑涂抹到位；變形損壞的模耳、板角要及時(shí)修整和堆焊補(bǔ)缺，焊接材料要符合母材要求［4］。加強(qiáng)銅模管理，模面細(xì)小裂紋、頂桿凸出，及時(shí)用大錘打平，盡量減少粘模及頂桿灌死，出銅前銅模及時(shí)調(diào)平，壞模及時(shí)更換。(6)改進(jìn)效果跟蹤。任意選取兩種銅模，比較使用及更換情況表3。由表3可知駝背銅模的使用壽命遠(yuǎn)高于平背模，銅模改進(jìn)效果明顯。表3兩種銅模壽命對(duì)比表A盤模號(hào)168121315安裝時(shí)間14.1.1214.1.1614.1.113.12.1913.12.2013.12.2013.12.29更換時(shí)間14.1.1714.1.2014.1.0814.1.814.1.1314.1.1314.1.27使用壽命/d54720242428駝背模19平背模8280mm3.4中間包、澆鑄包日常管理中間包、澆鑄包的制作、砌筑質(zhì)量，直接影響陽(yáng)極板合格率。中間包裝載量過(guò)小，影響澆鑄速度，作業(yè)時(shí)間延長(zhǎng)；裝載量過(guò)大，銅水易溢出，影響陽(yáng)極板單重及圓盤、電子秤周邊清理工作量大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成設(shè)備損壞及作業(yè)終止；擋渣磚過(guò)高，起不到擋渣效果，陽(yáng)極板表面夾渣，影響陽(yáng)極板合格率。主要控制措施有：中間包、澆鑄包制作嚴(yán)格按圖施工、驗(yàn)收。選用優(yōu)質(zhì)搗打料，使用前嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)混攪并砌筑，杜絕烘烤前包內(nèi)出現(xiàn)脫料、夾生現(xiàn)象。中間包、澆鑄包烘烤時(shí)先小火再大火，將包內(nèi)水分完全烘干，根據(jù)公司經(jīng)驗(yàn)小火以1h為佳，大火投運(yùn)太早，澆鑄料容易〃爆裂”。為減少澆鑄包澆鑄過(guò)程中銅水較為集中倒出，易在銅模后沿產(chǎn)生飛邊毛刺，澆鑄中可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)況在包口臨時(shí)放置廢鋼塊(30~50mm)，以緩解進(jìn)入銅模內(nèi)的銅水流速及流向。澆鑄結(jié)束，盡量將中間包、澆鑄包底銅倒盡，減少對(duì)再次重復(fù)使用時(shí)的影響。3.5噴涂日常管理噴涂系統(tǒng)通過(guò)往銅模內(nèi)噴灑脫模劑，達(dá)到陽(yáng)極板與銅模易于分離的目的，同時(shí)對(duì)銅模進(jìn)行冷卻。脫模劑選用、配比不當(dāng)，噴涂不均，噴涂量不足，都易導(dǎo)致陽(yáng)極板粘模，斷耳，飛邊毛刺等，影響陽(yáng)極板質(zhì)量。(1)選用BaSO4作為脫模劑，其主要指標(biāo)見表4，實(shí)踐證明，BaSO4具有良好的脫模效果，且易沖洗、板面殘留量少，對(duì)電解影響最小，硫酸鋇成分中CaO的控制要嚴(yán)格，否則溶解后反應(yīng)生成Ca(OH)2，澆鑄時(shí)高溫失水有氣體逸出，致使陽(yáng)極板表面鼓包，影響陽(yáng)極板質(zhì)量。表4脫模劑成分表粒度BaSO4Fe2O3CaO400目282%>95%<0.25%<0.4%(2)配制：按1000L(H2O)：25kg(BaSO4):1L(水玻璃)澆鑄前2~3h配制完成。配制過(guò)稀，銅水易將脫模劑沖走，產(chǎn)生粘模，達(dá)不到脫模效果。過(guò)稠，堵塞噴嘴，或在陽(yáng)極板內(nèi)部及表面易夾渣和鼓泡，影響陽(yáng)極板的質(zhì)量。(3)脫模劑噴霧方法為隔膜泵加壓及噴嘴霧化，噴涂液流量約0.15L/S,3.1~3.5L/模，模面噴涂均勻，無(wú)死角(圖3)。噴涂不均，易發(fā)生粘模；噴涂過(guò)多，模面的噴涂液在澆鑄前不能完全蒸干，澆鑄時(shí)會(huì)出現(xiàn)銅液在模具中沸騰的現(xiàn)象，影響陽(yáng)極板合格率，甚至發(fā)生“放炮事故”，帶來(lái)安全風(fēng)險(xiǎn)。圖3噴涂后銅模3.6銅液溫度控制銅水溫度低，銅水流動(dòng)性差，銅水在流入耳部時(shí)迅速凝固，造成耳部不飽滿；銅水溫度偏高，易粘模，加速銅模損耗；而冷卻不及時(shí)，在預(yù)頂起過(guò)程中陽(yáng)極板易變形，耳部彎曲；進(jìn)而都會(huì)影響陽(yáng)極板合格率。銅液溫度控制，氧化終點(diǎn)銅液溫度1180~1200OC，還原終點(diǎn)銅液溫度1190~1210°C。公司在豎爐投運(yùn)后，因澆鑄過(guò)程中添加豎爐融化銅，對(duì)還原終點(diǎn)銅液溫度的要求更為嚴(yán)格。天然氣量作業(yè)周期及時(shí)調(diào)整，避免銅溫過(guò)高或過(guò)低。爐內(nèi)負(fù)壓隨作業(yè)周期及時(shí)調(diào)整，負(fù)壓過(guò)大，防止冷空氣從爐口進(jìn)入爐內(nèi)過(guò)多，浪費(fèi)能源，銅溫控制困難；負(fù)壓過(guò)小，又要防止煙氣外溢，造成主廠房低空污染。公司控制經(jīng)驗(yàn)：保溫-20~-80Pa；氧化-50~-120Pa；還原-40~-80Pa。3.7電子秤及圓盤運(yùn)行維護(hù)電子秤是陽(yáng)極板定量澆鑄的關(guān)鍵設(shè)備，其精度直接影響陽(yáng)極板重量誤差，維護(hù)不到位，造成電子秤精度差，陽(yáng)極板偏輕或偏重；圓盤運(yùn)行要求平穩(wěn)，否則若圓盤出現(xiàn)晃動(dòng)，影響陽(yáng)極板平整度［5］。電子秤維護(hù)措施：(1)定期點(diǎn)檢、校驗(yàn)。澆鑄前模擬調(diào)整好澆鑄速度、包內(nèi)銅液容量及陽(yáng)極板重量。正在倒銅澆鑄時(shí)減少清理包嘴冷銅，以免干擾計(jì)量精度。手動(dòng)澆鑄計(jì)量控制精度差，要盡量避免。電子秤表面及周圍冷銅，要及時(shí)清理干凈。為了保證圓盤的平穩(wěn)，采取以下措施：圓盤上不允許放雜物，冷銅要清理干凈，各運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)勤維護(hù)，設(shè)備潤(rùn)滑工作要做到位；專業(yè)點(diǎn)檢人員要定期對(duì)圓盤進(jìn)行檢查，變形地方要利用大修等有利時(shí)間及時(shí)進(jìn)行校正。3.8冷卻水控制噴淋水入口水壓大于0.6MPa，澆鑄起始第一圈至第三圈時(shí)，只開頂部少水量冷卻，及時(shí)提高模溫，待模溫提高后再開底部水；水量控制原則，少一加大一減少；控制模溫在170~200°C范圍內(nèi)。圖4為在出銅期間，利用紅外測(cè)溫儀測(cè)出的銅模不同測(cè)點(diǎn)溫度［6］。圖4銅模不同測(cè)點(diǎn)溫度4陽(yáng)極板質(zhì)量控制效果4.1陽(yáng)極板化學(xué)成分通過(guò)操作優(yōu)化，陽(yáng)極板化學(xué)成分實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，表5為某月的月平均陽(yáng)極板化學(xué)成份，由表5可知，月平均陽(yáng)極板成分全部達(dá)標(biāo)。表5陽(yáng)極板月平均化學(xué)成分％元素CuSAsOPbNiFeSb含量99.440.0040.1100.2200.0420.0680.0120.0174.2陽(yáng)極板物理規(guī)格通過(guò)〃駝背”模的使用及控制等優(yōu)化管理，陽(yáng)極板質(zhì)量明顯提高(圖5),合格率由98.5%提高到99.25%以上，經(jīng)濟(jì)效益顯著。圖5陽(yáng)極板外觀圖5結(jié)語(yǔ)通過(guò)陽(yáng)極板質(zhì)量生產(chǎn)控制優(yōu)化，陽(yáng)極板合格率明顯提高，為下道電解工序提高電銅優(yōu)質(zhì)品率，優(yōu)化電解技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)提供有利條件取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。參考文獻(xiàn)：[1]單永得.五鑫銅業(yè)提高銅陽(yáng)極板質(zhì)量的生產(chǎn)實(shí)踐[J].新疆有色金