銅電解生產時在產品的盤點

□文/王舉良 陳 剛 呂 健煙臺鵬暉銅業有限公司

銅電解生產時在產品的盤點

Electrolytic Production of Copper in the Product's Inventory

□文/王舉良 陳 剛 呂 健
煙臺鵬暉銅業有限公司

銅冶煉分為火法粗煉、火法精煉、電解精煉三個工序。正常生產時，電解精煉工序在產品占銅冶煉在產品中很大比重。金屬平衡需要它的準確數據，但是，停產盤點又不現實。通過計量、計數、計算對銅電解生產時在產品進行盤點，為金屬平衡提供準確數據。

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銅冶煉分為火法粗煉、火法精煉、電解精煉三個工序。正常生產時，電解精煉工序在產品占銅冶煉在產品中很大比重。但是，停產盤點將對生產造成很大影響。通過計量、計數、計算對銅電解生產時在產品進行盤點，可以為金屬平衡或企業主要領導離任審計工作提供準確數據。

現在，銅的冶煉方法仍以火法為主。銅的火法粗煉一般能產出含銅98%～99.5%的粗銅，它只能算作一個中間產品，其質量不能滿足電氣和其它工業的需求。因此，幾乎所有的粗銅都要經過火法精煉和電解精煉。火法精煉是除去粗銅中的一部分雜質使其含銅達到99%～99.8%，并澆鑄成陽極板；而電解精煉是將陽極板進一步精煉除去大部分雜質，生產含銅為99.95%以上的陰極銅。銅電解工藝流程圖如圖1所示。

圖1 銅電解工藝流程圖

1 陽極板

陽極板的盤點主要是陽極板的質量和化學成分。如果陽極板的化學成分不同，要分別計量或計算其質量。

結存陽極板的質量（t），如果數量少，可以進行稱量；如果數量多，可以數一下陽極板的塊數，取樣再稱幾塊陽極板的質量（t），計算出陽極板的平均單塊質量（t），兩者相乘就可以得到結存陽極板的質量（t）。

如果陽極板是企業自產的，并且它是以企業自產粗銅為原料生產的陽極板，其Cu、Au、Ag含量比較穩定，可以3～10爐作一個樣品；如果企業使用從多個企業購進的粗銅或紫雜銅生產陽極板，其Cu、Au、Ag含量會波動較大，要準確確定其化學成分，每爐都分析Cu、Au、Ag含量；購進的陽極板，每批都要分析Cu、Au、Ag含量。進入電解工序的陽極板要認真做好標記，進行盤點才比較順利。如果不能按以上要求做到，只能在盤點時取樣分析Cu、Au、Ag含量。

2 殘極

殘極的盤點主要是殘極的質量和化學成分。

殘極的數量較少，用汽車運到地秤上計量即可。有時用叉車裝車和倒運殘極，把殘極放在托板上一起運輸和計量，運到雜銅庫后把殘極卸下來去計量汽車和托板，卸到雜銅庫的殘極還需裝到托板上，這樣做比較麻煩；托板2000mm×1200mm×112mm，質量350kg左右，在制作時控制誤差在2kg以內，這樣每個托板按350kg扣除，就不用再計量了，省去了裝卸的麻煩。

銅電解殘極率是影響陰極銅加工費的重要指標，大多數企業把殘極率作為銅電解工序主要技術經濟指標加以考核。有些企業將殘極率升降對所需陽極板與計劃指標相比增減量所產生的加工費，按比例進行獎罰。一般企業以月為考核單位。

每月新進陽極板數量是按進入電解工序前計量的數量；上月底結存陽極板數量（t）和本月底結存陽極板數量（t）可按以上計算陽極板的辦法計算。

殘極的化學成分與陽極板一樣，能夠記清楚爐號或批號的化學成分，就不用再分析；記不清的要取樣分析。

3 在槽陽極板和陰極銅

在槽陽極板和陰極銅的盤點主要是在槽陽極板和陰極銅的質量和化學成分。

在槽陽極板和陰極銅的塊數容易計數，

在槽陽極板的平均單塊質量＝入槽陽極板的平均單塊質量×（1＋殘極率）÷2

在槽陰極銅的平均單塊質量＝（入槽陰極銅的平均單塊質量＋出槽陰極銅的平均單塊質量）÷2

通過以上數據就可以計算出在槽陽極板和陰極銅的質量數。

要準確計算在槽陽極板和陰極銅的質量，則

在槽陽極板的質量＝入槽陽極板的質量－（入槽陽極板的質量－出槽殘極的質量）×盤點時累計通過的電量÷出槽時累計通過的電量

在槽陰極銅的質量＝入槽陰極銅的質量＋（出槽陰極銅的質量－入槽陰極銅的質量）×盤點時累計通過的電量÷出槽時累計通過的電量

電量的單位是庫侖(C)，工業上常用安培小時（Ah）來計算，3600C=1Ah。

在槽陽極板的化學成分與入槽陽極板的化學成分相同，在槽陰極銅的化學成分等陰極銅出槽后取樣分析。如果馬上要數據，可以考慮用本系統最近一批陰極銅的化學成分代替。

4 電解液

電解液的盤點主要是電解液的體積和電解液的化學成分。

電解液的體積包括集液槽、高位槽、電解槽和管路中的電解液的體積。集液槽一般為長方體或圓柱體，對使用的設備其參數是確定的，只要測得電解液的高度就可計算出電解液的體積；高位槽中電解液的體積采用同樣計算；電解槽一般為長方體，測得電解液的高度，就可計算出電解槽中電解液液面以下的體積，它是電解槽中電解液、電解液中陽極板和陰極銅及陽極泥的體積之和，從電解液液面以下的體積減去后三者就是電解槽中電解液的體積。

管路中的電解液的體積，可根據電解槽進液管路和出液管路各段的內徑及長度計算出其容積；前者的數值小于后者的數值，因為出液管路中電解液沒有充滿；其補充的辦法是根據電解液循環泵運行和停止時，集液槽、高位槽、電解槽中電解液的高度變化值，計算出出液管路中的電解液，進而計算出管路中的電解液的體積。

電解液的化學成分取樣分析，主要是Cu、H2SO4含量。

5 陽極泥

陽極泥的盤點主要是陽極泥的質量和化學成分。在槽陽極泥的質量也就是從新裝陽極板開始，到盤點時陽極泥的產量。

陽極泥的產量是陰極銅的產量的0.7%～1.4%，但是對一個企業來說，特別是自產陽極板占多數時，因為陽極板的化學成分相差很小，所以陽極泥的產量與陰極銅的產量之比在一個很小的范圍內波動；按以上辦法，只要計算出陰極銅的產量，就可以計算出陽極泥的產量。

對每個電解槽或每個陽極板來講，盤點時陽極泥的產量與陽極板的溶化量成正比，只要不是馬上要數據，可以在陽極周期結束后，把電解槽內的陽極泥清理出來，計量和取樣分析含濕量，就可得到陽極泥的產量。

盤點時陽極泥的產量＝陽極周期陽極泥的產量×盤點時陽極板的溶化量÷陽極周期陽極板的溶化量

陽極泥的化學成分分析用計量和計算陽極泥的產量所取的陽極泥樣品，一般分析Cu、Au、Ag、Pb、Ni含量。

6 始極片

始極片的盤點主要是始極片的質量和化學成分。

始極片的大小基本上一致，其長度和寬度是固定數值，只要測量其高度就可計算出體積，其堆積密度與始極片的厚度有關，厚度越厚堆積密度越大，當厚度為1.3mm時，堆積密度為7.80 g/cm3左右。始極片的堆積密度與其體積的乘積就是始極片的質量。

如果有條件，可以在橋式起重機上安裝一個電子吊鉤秤，用它計量始極片的質量要比計算準確。

始極片的化學成分可以取樣分析，也可以用同一系統相近時間出槽的陰極銅成分代替。

7 在槽的陽極板、陰極銅、陽極泥、電解液的盤點

在槽的陽極板、陰極銅、陽極泥、電解液的盤點主要是其質量和化學成分。

在槽的陽極板37塊，每塊入槽陽極板220kg，共計8140kg；出槽殘極1589kg；每塊在槽陽極板電解液液面以上質量8.24kg，37塊共計304.88kg。

第一次在槽的陰極銅36塊，每塊入槽陰極銅7.88kg，共計283.68 kg；第一次出槽陰極銅質量2418kg。第二次在槽的陰極銅36塊，每塊入槽陰極銅7.89kg，共計284.04 kg；第二次出槽陰極銅質量2419kg；每塊在槽陰極銅電解液液面以上質量0.15kg，36塊共計5.40kg。

第一次在槽的陰極銅通直流電1851150Ah，第二次在槽的陰極銅到盤點時通直流電1238400Ah，第二次在槽的陰極銅通直流電1851620Ah。

在槽的陽極板共通直流電5553450Ah。

陽極周期陽極泥的產量64kg。

電解槽長3.46m、寬0.88m、高1.26m；其中電解液高度1.22m。

在實驗室實物測定，22℃銅陽極板密度8.47g/cm3，陰極銅密度8.89g/cm3；60℃銅陽極泥密度5g/cm3。以上三者密度是其真密度，當然由于各個企業的情況不同，三者的真密度也不同；但是大體上不會有較大的差別。用22℃銅陽極板密度和陰極銅密度代替60℃銅陽極板密度和陰極銅密度進行計算。

在槽陽極板質量＝8140－（8140－1589）×（1851150＋1238400）÷5553450＝4495kg

在槽陰極銅質量＝284.04＋（2419－284.04）×1238400÷1851620＝1712kg

陽極泥的產量＝64×(8140－4495)÷(8140－1589)＝35.61kg

在槽陽極板浸沒在電解液中的體積＝（4495－304.88）÷1000÷8.47＝0.495m3

在槽陰極銅浸沒在電解液中的體積＝（1712－5.4）÷1000÷8.89＝0.192m3

在槽陽極泥浸沒在電解液中的體積＝35.61÷1000÷5＝0.007m3

電解槽中電解液液面以下的體積＝3.46×0.88×1.22＝3.715 m3

電解槽中電解液的體積＝3.715－0.495－0.192－0.007＝3.021m3

此外，種板槽和凈液部分在產品的計量和計算參照以上生產槽的方法進行。儲存的硫酸和鹽酸計算出體積，測量出密度，即可計算出質量數。

8 結語

銅電解生產時在產品的盤點主要是投入到生產中的在產品的盤點，即電解槽中在槽陽極板、陰極銅、陽極泥、電解液的盤點。

電解槽中在槽陽極板、陰極銅、陽極泥的質量可根據入槽陽極板、陰極銅的質量，出槽的殘極、陰極銅、陽極泥的質量，盤點時通直流電的電量，陽極周期通直流電的電量，陰極周期通直流電的電量進行計算。

電解槽中電解液的體積，要測得電解液的高度，計算出電解槽中電解液液面以下的體積，減去電解槽中浸沒在電解液中陽極板和陰極銅及陽極泥的體積。

銅陽極板、陰極銅、銅陽極泥這三者的密度要用其真密度。由于各個企業的情況不同，三者的真密度也不同，但是大體上不會有較大的差別。