硫酸鋇配料裝置在陽極銅澆鑄中的應用

胡 洲，陳一波

（江西銅業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，化學性質穩定，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經驗手動加料，隨意性較大，漿液濃度不穩定，硫酸鋇用量存在較大波動。此工藝流程自動化程度低，作業方式較為粗放，亟需在現場研制一套硫酸鋇自動定量配料的裝置，通過自動化設備的應用提升硫酸鋇噴涂工藝的精細化作業水平，達到降低硫酸鋇單耗、提升產品質量與銅模壽命的目的。

1 硫酸鋇使用的現狀

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、噴嘴及連接管道組成，如圖1所示。其工作原理：噴涂罐內配置好的硫酸鋇漿液，由控制系統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

當噴涂罐內漿液的液位不足時，操作工打開進水閥向罐內加水，同時從加料口向罐內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的液位差（進水量），具體倒入包數由工人根據經驗大致判斷。在此操作模式下，不僅硫酸鋇漿液的濃度難以穩定的控制；偶爾還會出現液位過低未及時發現導致噴涂系統無料可噴，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，必定對澆鑄作業的穩定產生一系列不良影響。當漿液濃度過低時：在模面及內框形成的保護層厚度不夠，將造成模溫快速升高；模具中心的澆鑄區域損耗明顯加劇，嚴重時將出現“粘模”（模具表面局部熔化后與陽極板粘連）的事故［2］；模具的內框極易粘結晃動的銅水，從而形成陽極板周邊的飛邊毛刺，降低產品質量。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取［3］；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方案

研制一種全自動配置硫酸鋇漿液的裝置，根據噴涂罐內漿液液位的變化，及時自動向噴涂罐內補充定量的硫酸鋇干粉和水，使噴涂罐內漿液的液位保持在控制區間；硫酸鋇干粉和水的加入量按設定比例精準控制，確保噴涂罐內硫酸鋇漿液濃度維持穩定。該裝置包含硫酸鋇失重加料系統、自動定量加水系統，噴涂罐液位計、控制系統四部分，如圖2所示。硫酸鋇失重加料系統由失重倉、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硫酸鋇干粉的定量加入。自動定量加水系統由自動進水閥、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清水的定量加入。噴涂罐液位計實時將液位數據反饋至控制系統。控制系統在液位降至下限時，依照設定的水料比，控制硫酸鋇失重加料系統和自動定量加水系統進行加料，從而實現噴涂罐內硫酸鋇漿液濃度和液位的自動精準控制。噴涂罐內漿液液位的上下限，以及配料的水料比，提前在控制系統進行設定，也可根據工況實時調整。

圖2 硫酸鋇自動配料流程

3 全自動配料裝置的應用效果

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。既可使噴涂罐內漿液的液位保持在控制區間內，也能確保噴涂罐內硫酸鋇漿液濃度維持穩定。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經濟指標。單耗的越低每噸銅的冶煉成本越低，體現了工廠的工藝技術和生產管理水平。全自動的精準定量配料，漿液濃度穩定可控，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經濟指標。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量越少。全自動的精準定量配料，硫酸鋇漿液濃度穩定可控，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和配料過量產生溢流的操作失誤，有利于澆鑄的穩定順行。

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減少，電解陽極泥中硫酸鋇的含量也將相應降低，有利于稀貴車間改善生產指標，提升金銀直收率［6］。

4 結束語

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。該設備投資規模小，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。銅冶煉廠的圓盤澆鑄機應用該硫酸鋇自動配料裝置，可提升設備自動化水平，有助于工廠減少人員配置，降低輔料消耗，實現精細化生產。