五鑫銅業提高銅陽極板質量的生產實踐

單永得（新疆五鑫銅業有限責任公司　阜康　831500）

五鑫銅業提高銅陽極板質量的生產實踐

單永得
（新疆五鑫銅業有限責任公司阜康831500）

精煉系統是銅火法冶煉的一個重要環節，五鑫銅業雖然使用的都是目前國內成熟的銅冶煉技術，在實際生產中也有經驗借鑒，但五鑫銅業投產時間不長，生產初期陽極板質量存在許多問題。為了解決陽極板質量上存在的問題，通過借鑒經驗和自身在生產實踐中的不斷摸索以及采取加強生產過程控制和細化過程管理的辦法，陽極板質量得到了明顯提高。

陽極板質量影響因素生產實踐

1　前言

火法精煉的目的是將粗銅中的雜質盡量除去，為下一步的電解精煉提供合格的銅陽極板。圓盤定量澆鑄系統是為了滿足電解銅生產需要開發出來的生產高精度銅板的系統。該系統通過PLC技術、現場組態技術以及現場自動化儀表的應用。綜合了電力、液壓技術、氣動技術，可在惡劣環境下實現自動化生產，具有高精度、高效率的特點，并且操作方便，節省人力、物力。該系統的主要功能就是將陽極爐中還原好的銅水通過圓盤定量澆鑄機澆鑄出具有特定規格、質量的陽極板，以滿足電解精煉生產的需要。五鑫銅業因投產時間不長，工藝和設備在生產過程中都不夠成熟，導致陽極板合格率沒有達到設計效果（設計陽極板合格率96.4％），為了提高陽極板質量，還需要繼續在生產實踐中探索。

2　提高陽極板質量的意義

提高陽極板質量不僅降低了陽極板在電解精煉過程中的影響和殘極率，而且降低了廢板和殘極回爐加工成本。

2.1陽極板化學成分對電解精煉的影響

（1）電解精煉對銅陽極板的化學成份要求應符合表1的規定。

表1　合格銅陽極板的化學成份要求　％

（2）陽極板化學成分超標對電解精煉的影響。陽極板Pb含量過高，電解時會和電解液反應生成不溶性的PbSO4薄膜，附著在陽極板表面阻礙陽極板中銅向電解液中溶解，造成陽極鈍化，陽極鈍化使槽電壓升高，電耗增大，電銅易長粒子，降低電銅質量；Fe溶解進入電解液會增加硫酸消耗，Fe2+、Fe3+會在陰、陽極來回作業使電效降低；電解液中含As、Sb、Bi高時易生成“漂浮陽極泥”，使電銅上沿質量明顯下降；含S高時易使生成電銅發脆；另外，雜質含量高也造成添加劑用量增加。

2.2陽極板物理規格對電解精煉的影響

2.2.1物理規格要求

電解精煉要求銅陽極板厚度要均勻，上下部厚度差不大于5mm，下部厚度不得大于上部厚度。銅陽極板耳部應飽滿，無冷隔層、無缺損，耳部扭曲量不大于5mm。要求銅陽極板表面應平整，厚薄均勻、適當，無飛邊、無毛刺、無夾雜，盡量減少表面鼓泡和背部隆起現象，質量均勻、垂直度高，不得有氣泡（允許修整），密集氣孔區面積不得大于單板面積的20％，不得有孔徑大于10mm的氣孔。銅陽極板板表面應無高于5mm的結粒及長于5mm的飛邊毛刺，光面不得有高于5mm的結瘤（允許修整）。銅陽極板板面不得有橫向裂紋，縱向裂紋長度不得超過200mm。銅陽極板板面應潔凈、無異物附著、無黑皮、無夾雜等。

2.2.2物理規格不合格對電解精煉的影響

過寬的陽極板會使陰極的寬度相應的增加而變得容易彎曲，以致造成陰極與陽極間的距離不等，使陽極溶解不均。嚴重時，甚至造成陰、陽極間短路。同樣，過長的陽極板會使相應增長的陰極易于彎曲，使陰極易被沉降的陽極泥所污染。陽極板的厚度決定了電流密度和陽極溶解周期。陽極越厚，殘極率越低，但是在生產過程中積壓的金屬也越多。陽極的耳部應當飽滿，以防電解過程中耳部折斷。陽極單重偏差大、厚薄不均、垂直度差，但容易造成陰、陽極片間距不均勻，導致電流密度在板面上分布不均勻，使陽極溶解不均，陰極銅局部長粒子，影響陰極銅的質量。由于陽極溶解并不是均勻的，一般在上部尤其是液面部分溶解速度相對較快，因此在電解過程中常常會使陽極上部過早熔斷造成掉極。

3　提高陽極板質量的生產實踐

3.1常見陽極板缺陷產生原因的分析

在雙圓盤澆鑄過程中，澆鑄出的不合格陽極板常見的缺陷有鼓包、飛邊毛刺嚴重、表面帶雜嚴重、耳部不飽滿、彎板、整體過薄或過厚等，產生廢板的具體原因分析如下。

（1）銅液氧化終點含硫高，還原終點把控不好，導致含氧相對較低，在澆鑄陽極板時從開始到結束均存在鼓包現象。

（2）銅液氧化終點到位，存在過還原現象，造成銅液含氧過低、含氫升高，導致陽極板鼓包。

（3）銅液含氧較高，含氧遠遠超過0.2％，澆鑄過程易出現飛邊毛刺。

（4）銅液溫度過高易產生粘?，F象，在預頂時容易將陽極板頂彎。

（5）上噴淋給水量小，未將陽極板溫度降下來而導致陽極板溫度過高影響到陽極板強度，在頂板時被頂彎。

（6）銅液溫度過低，一般在澆鑄第一圈，陽極板耳部容易出現不飽滿；澆鑄時銅液溫度低于1 220℃陽極板廢板毛刺嚴重。

（7）圓盤鋼模澆鑄前烘烤不到位，溫度較低，鋼模表面有自然吸附水分存在，導致澆鑄第一圈陽極板鼓包；鋼模表面潮濕或是有水，澆鑄時易產生飛邊毛刺。

（8）陽極爐銅液表面有較多的浮渣未能有效除去，隨銅液從出銅口流出，被帶到陽極板表面。出銅口直徑過大，超過了70mm，對爐內銅液表面浮渣起不到閉渣作用，澆鑄出的陽極板表面帶雜多。

（9）澆鑄銅液的溜槽、中間包、澆鑄包制作質量太差，表面耐火材料附著力不夠，在澆鑄時脫落、剝離后或被銅液沖起并帶到陽極板表面，導致陽極板表面帶雜多。

（10）中間包閉渣磚縫超過30mm，或是中間包內儲液量少，閉渣磚起不到閉渣作業，各種雜質隨銅液流到陽極板表面，導致陽極板表面帶雜多。

（11）脫模劑噴涂效果差，鋼模四邊噴涂的硫酸鋇脫模劑粘附量少時易出現廢板毛刺。

（12）脫模劑質量差或是脫模劑未按要求進行配兌，脫模劑存在粘附力差，在澆鑄銅液后飄起，造成陽極板表面帶雜。

（13）鋼模脫模劑噴涂效果差產生粘?，F象，在預頂時將陽極板頂彎。

（14）鋼模內存在雜物未能及時清理，澆鑄陽極板時被澆鑄進陽極板，導致陽極板表面帶雜多。

（15）圓盤澆鑄速度過快，啟動和停止不平穩，自身晃動大，易產生飛邊毛刺。

（16）澆鑄包澆鑄速度過慢，易產生陽極板耳部不飽滿。

（17）陽極板被取板機取到冷卻槽后在排板時發生卡、掛現象，導致陽極板彎耳。

（18）陽極板在倒運過程中被叉車等設備設施碰、撞、摔等導致彎板。

（19）電子秤衛生差，雜物充填在稱體活動部位影響澆鑄計量，易產生薄板或厚板。

（20）電子稱誤差大，易產生薄板或厚板。

（21）中間包、澆鑄包容積過小，閉渣磚縫過大，易產生薄板或厚板。

（22）用手動澆鑄，澆鑄精度無法保障，易產生薄板或厚板。

3.2提高陽極質量的措施

3.2.1控制好陽極爐氧化還原過程

對于陽極爐操作來說，氧化還原終點判斷是關鍵。氧化還原終點操作爐長可憑借經驗取“槽樣”用肉眼判斷和借助一次性熱電偶直接測溫判斷。氧化過程中根據渣型情況及時扒渣，如果雜質含量高可采用加石灰石等措施除雜，保證氧化結束將爐內渣扒干凈。還原結束時銅液含氧量操作爐長也可憑借經驗取“槽樣”肉眼判斷和取“模樣”送化驗室通過X熒光分析儀進行快速分析判斷，還原結束后爐內不得有大量未完全參與反應的固體還原劑或殘存的灰分。

3.2.2控制好圓盤澆鑄過程

圓盤澆鑄陽極板時要求鋼模溫度達到150℃時再開下噴淋，開下噴淋時按從前向后的次序進行。視陽極板在預頂和取板機位置時的溫度開上噴淋，陽極板在預頂位置時以頂板不彎為標準，陽極板在取板位置時以陽極板完全凝固為標準進行控制，開上噴淋時按從后向前的次序進行，向前開上噴淋的位置以陽極板不鼓包為原則進行。

陽極板澆鑄前應做好硫酸鋇噴涂工作，在使用工業沉淀硫酸鋇時按水∶沉淀硫酸鋇=100∶30進行調配脫模劑。用經驗判斷脫模劑調配比例是否合適時用一根木條攪動脫模劑，拿出木條時脫模劑呈線狀流下時為合適，呈點狀流下時須再加硫酸鋇。

在圓盤鋼模溫度達到150℃后要求澆鑄工將圓盤噴淋系統和噴涂系統全部切換為自動控制狀態。設定鋼模目標溫度在150～180℃之間。

在測溫系統出現故障時，以脫模劑噴涂到鋼模表面能完全將鋼模表面細微裂縫完全覆蓋，到澆鑄位澆鑄銅液時不翻騰為標準。存在困難時可通過調解脫模劑吹送風壓力、噴涂時間、調整鋼模溫度等手段來實現目標。

澆鑄陽極板前必須對圓盤鋼模進行調平和緊固，防止澆鑄出的陽極板薄厚不均。

澆鑄陽極板前必須對鋼模進行檢查，鋼模表面深坑或裂縫超過5mm，檢查頂針頭與頂針空契合是否緊密，防止頂針孔漏銅。檢查鋼模澆鑄是否存在其它缺陷，對有缺陷的鋼模嚴禁更換到圓盤上。

澆鑄陽極板前若鋼模較長時間未澆鑄時，必須使用柴油或木材對鋼模進行逐一烘烤，防止因鋼模溫度過低，鋼模表面脫模劑吸附水分遇銅液后放炮現象或劇烈翻騰現象發生，影響陽極板外觀質量或安全事故發生。

澆鑄陽極板前要求圓盤工必須嚴格、認真的按圓盤試車步驟對每一個環節進行試車，嚴禁將設備設施隱患帶入生產澆鑄過程中。

澆鑄陽極板前必須對中間包、澆鑄包進行認真檢查和烘烤，中間包、澆鑄包制作標準必須滿足一下數據要求。中間包、澆鑄包在出爐前預熱溫度必須達到100℃以上，確保水分烘干。中間包、澆鑄包不存在涂抹料脫落松動現象。

陽極板澆鑄前必須對澆鑄稱進行徹底的衛生清掃和檢查，防止雜物影響陽極板澆鑄精度。同時將澆鑄的陽極板進行抽檢，設陽極板單板抽檢稱對陽極板澆鑄精度進行檢查，確保陽極板重量誤差小于3kg。

澆鑄陽極板過程中難免會出現廢板，可采取對輕微缺陷陽極板進行修復，對嚴重缺陷陽極板進行在澆鑄過程中逐步利用銅液自身的熱量進行溶解的方式消除廢板，努力實現“零廢板”。

澆鑄陽極板時為避免初始澆鑄的陽極板耳部不飽滿可采用手動進行澆鑄，當銅溫逐步升高、陽極板耳部完全飽滿后必須恢復自動澆鑄，以防止陽極板耳部飛邊的產生。

4　結語

自五鑫銅業生產以來，通過對陽極板質量提高的不斷摸索和實踐，不僅降低了精煉工序和圓盤澆鑄工序的材料消耗，而且提高了陽極板質量，為電解精煉系統的穩定生產提供了前提條件。

［1］重有色金屬設計手冊編委會.重有色金屬冶煉設計手冊（銅鎳卷）［z］.北京：冶金工業出版社，1996.

［2］朱祖澤，賀家齊現代銅冶金學［M］.北京：科學出版社，2003.

收稿：2016-04-15

10.16206/j.cnki.65-1136/tg.2016.06.022