淺析非洲某尾礦濕法銅鈷項目電積剝片機組改造與升級

銅、鈷，都是關系到我國國計民生的戰略性金屬，銅被廣泛地應用于國民經濟各行業如國防工業、電氣、輕工、機械制造、建筑工業等領域，銅的需求量日益增長，在中國有色金屬材料的消費中僅次于鋁

；鈷是響應“碳中和”和新能源發展戰略的重要生產原料之一。我國銅和鈷資源對外依存度分別高達85%和 95%

。銅鈷資源短缺、對外依存度高居不下已成為制約新能源戰略發展、危及國家資源安全的“瓶頸”問題

，因此，“走出去”開發國外可用資源成為解決我國銅鈷行業供需矛盾的必然選擇。

只有優質的材料才能造就優質的工程，明確認識到施工現場材料驗收的重要性，不斷規范材料的進場驗收，才能為施工項目的穩定發展奠定基礎。科學合理地對施工現場的材料驗收將不僅能夠給建筑企業帶來經濟效益和社會效益，也能推動整個建筑行業的持續發展。

“中非洲銅鈷成礦帶”橫亙在贊比亞和剛果（金）兩國，集中了全球10%的銅礦資源和70%的鈷礦資源，是世界上最大最富的銅鈷礦成礦帶。如果按照邊界品位全銅（TCu）為1%計算，整個中非銅鈷成礦帶中約含有2億噸銅金屬資源，伴生鈷金屬達600萬噸，號稱“中非原料倉”

。除了儲量豐富的一次資源，此地經過近百年的開采，已經形成了數十億噸的含銅鈷尾礦（二次資源），其資源化利用價值潛力巨大。

目前，眾多“走出去”中資礦業公司在中非主要開采和處理的是氧化銅鈷礦物，銅主要以孔雀石、硅孔雀石等礦物存在，而鈷的賦存狀態主要是水鈷礦

，因此，氧化銅鈷礦主要采用濕法冶金工藝提取銅鈷，目前典型工藝流程是：采礦-碎礦-磨礦-浸出-萃取-電積提銅-除雜-沉鈷

，其中，剝片機組是電積提銅的核心專用裝備，剝片機組的性能對電積陰極銅產品的形貌和產量起到至關重要的作用。在此前，境外濕法銅礦項目通常采購歐美或日本國家生產的電積剝片機組，包括配套控制系統，中國制造的電積剝片機組尚未被國際市場所接受和認同。

1 項目概況

本項目位于中非銅鈷成礦帶上的剛果（金）科盧韋齊市附近，擬從周邊某銅鈷礦選礦廠歷史上（1952～1997年）生產排出的浮選尾礦中提取銅和鈷資源，尾礦中主要有用礦物為氧化銅鈷礦，含銅約1.3%，含鈷0.32%。項目濕法冶金工藝流程為：水力采礦-原料預處理-浸出-萃取-電積提銅-除雜-沉鈷。

在回答完問題一和問題二之后，教師應該首先對學生的說話能力進行訓練，在訓練的過程中可以分步實施，如首先要求學生對公園中的景色進行描述，然后對小女孩想要摘花的動機進行講述，之后對阿姨的阻止過程進行想象，并以對話的形式講給大家聽，最后再對故事的結局發表一下自己的看法。在完成以上四個訓練步驟之后，教師就可以引導學生將前面的話連成一個完整的故事講給大家聽，最后再將故事寫出來。通過這樣的訓練方式，圖片中所涵蓋的所有信息都將在學生的習作中呈現出來，從而達到對學生看圖寫話能力以及語言應用能力的培養目標，同時可以使得學生明白要愛護花草樹木的重要意義，這也就實現了教學的情感態度目標。

2 技術改造實施方案

（2）剝片適應性較差：由于剝片原理的限制，刮刀需緊貼不銹鋼板且間隙在運行過程中不可調整，長期使用后，刮刀會在陰極板板面留下一道長長的刮痕，且由于該刮刀無法實現陰極板兩側電銅的分離，需采用工藝手段確保兩側電銅在生長過程中不粘結，故該刮刀只能適應三面夾邊條，而三面夾邊條的底面夾邊條極易損壞，維護成本高，通常陰極板夾邊條使用壽命可達18個月以上，而三面夾邊的陰極板往往幾個星期就需要維修夾邊條。

該項目開發命運多舛，十多年間礦權幾易其手，2015年最終確定了一家國際礦業公司來開發，該礦業公司接受了上一任礦權所有者的全部資產，包括遺留在現場的尚未安裝的老舊破損裝備和構件，其中就包括2007年采購的日本產剝片機組，該機組采用手動/半自動式剝片方式，屬于淘汰工藝，剝片生產能力僅60片/小時，而本項目設計產能（一期工程年產陰極銅7.0萬噸，二期工程年產陰極銅10.5萬噸）對應要求的剝片能力必須不小于200片/小時，該老舊剝片機組的性能嚴重不足，而且在剝片過程中易出現陰極銅片難以分離、分離后偏斜、堆垛不整齊、無安全防護與連鎖致使人工干預量大、故障率高等諸多問題，無法實現自動化安全生產，生產流程無法連續通暢。常規工程技術思路通常是直接放棄該老舊剝片機組，另行采購性能好、自動化程度高的全新現代化剝片機組設備，但是中方技術服務團隊出于盡量節省項目投資，同時考慮到另行采購新機組存在供貨周期長、現場設備基礎改造施工工程量大、工期緊張等諸多問題，在細致分析研究后創新提出：盡可能地利用原有機組的構件，對原老舊機組進行升級改造，將之改造成為全自動剝片機組，實現機組性能既滿足項目設計產能要求，又能滿足工期進度要求。這在業內屬于首創，項目業主一度對這個改造升級方案持懷疑態度。

2.1 存在問題

（1）剝片原理較為落后：陰極銅剝離主要利用金屬銅與不銹鋼彈性模量的不同，在承受相同的變形量時，金屬銅會產生無法恢復的塑性變形，而不銹鋼板則產生可恢復的彈性變形，基于此力學規律，實現電銅與不銹鋼永久陰極板的分離，現場機組采用直線式刮刀，在電銅產生塑性變形后，刮刀只能朝自上而下的方向運動，利用刮刀前端斜面產生垂直直向下以及垂直板面的分力，而真正起剝離作用是垂直板面方向的分力，其力學原理的缺陷決定了該剝機組機的作業效率很低，且為使垂直板面的分力足夠大，而不得不增加刮刀前端斜面的斜度以及增加向下的合力，受電銅厚度變化、陰極板晃動、電銅粘結等多重因素的影響，過大的斜度以及過大的向下合力，會較易造成電銅破損而導致現場剝片作業時故障頻繁，需要大量的人工干預。

該日本產老舊機組于2007年被采購至剛果（金）項目現場，共計兩臺套，至2017年項目正式啟動時已經歷時十年，因停放戶外時間太長，風吹雨打，設備腐蝕、老化嚴重，部件缺損、丟失、物理損壞等問題。

（3）隨著技術與生產工藝的水平升級，原控制系統的大量備件型號已經停產，部分零配件已經找不到替代型號。

經過充分技術論證后，中方技術人員對老舊機組做了以下的技術改造和升級。

（4）原裝備控制系統安全連鎖不足、無系統報警信息和歷史報警信息追溯功能。

綜上分析，公益救助與志愿服務在公益倫理與志愿服務精神的發展中扮演同樣的作用，都是以物質條件為基礎。且兩者在倫理上具有共同的特征：自愿性、非營利性、公益性等。在源遠流長人類思想發展史上，公益倫理對社會進步發揮了巨大的推動作用，志愿服務活動與古老的公益救助行為有著一脈相承的聯系。

（6）老舊機組的維護資料不完整。無備品備件清單及易損件圖紙，無詳細完整的電氣接線圖紙，對于機組日后故障排除、檢修維護以及備件采購均帶來一定的困難。

GPS控制測繪技術與其他測繪手段相比創新性較強，通過靈活精準的三維控制網即可發揮出GPS的優勢，而這種網絡又具有一個特點就是可以減少周圍干擾物體對數據準確性的影響，避免誤差的產生。這種測繪技術不僅能使用水準儀、經緯儀和測距儀獲取被測高程、角度和距離，還能在定位系統的支持下在任何位置建立坐標，彌補了以往測繪技術的不足之處，滿足了現代化測繪需求，是被測點的數據更為精準可靠。

（1）機械部分

2.2 技術改造和升級

在讀書時期，賴爾就已經在報刊上發表過短篇評論。關于“靈感是寫作的基石”這一觀點，賴爾有獨到的見解。在她看來，寫作是日常工作，可靈感卻不是時時都有。賴爾在授課時，同樣如此告誡自己的學生，“如果只靠靈感，你可能一輩子都完不成一本長篇小說。但如果你每天堅持寫1000字，哪怕不完美，它也是你的作品”。

（5）因調整了濕法提取銅鈷工藝，新工藝不產生蒸汽，加熱剝片機組洗滌水所需的蒸汽缺乏，故需要改變洗滌水的加熱方式。

保留原機組主廠房平臺以上部分：包括極板接受、轉運、洗滌、母板輸出等子系統，僅對接口部分進行適應性調整，以盡量減少對土建基礎的影響，減少現場平臺施工的工程量，從而縮短工期。考慮到電積車間副跨區域為空場地，各專業交叉作業量小，施工簡單，故將剝片機組的核心部分，如剝片處理中心、電銅輸出單元、堆垛輸出單元重新制作，并布置在此區域，通過增加移載轉運裝置以及橫送裝置，實現新舊系統的對接。

新的剝片處理中心采用旋轉剝刀，剝刀沿著固定轉軸旋轉，在旋轉的過程中，會自然產生X、Y兩個方向的作用力，兩個方向的分力隨著剝刀的旋轉而時刻在變化，且剝刀與陰極板母板的間隙越來越大，完成電銅剝離的同時也極大地保護了不銹鋼陰極板免受損傷，且因本項目陰極板沉積面積較一般項目更長更窄（1210mm×932mm），在豎直方向上，旋轉剝刀受力的作用點隨剝刀的旋轉而變化，可以更好地將力沿著剝刀的旋轉而作用于陰極板的中部，從而提升剝片效率。

云南、貴州、四川共同設立赤水河流域橫向生態保護補償基金，江西、湖南、湖北合力抓好湖泊濕地管理保護，上海、江蘇、浙江、安徽在交通、能源、環保、信息化、公共服務等領域開展合作……

相較于原機組利用電銅自重滑入導向架進行堆垛，新的堆垛裝置分別配置了過渡接板、自動升降裝置、自動送出裝置，由原利用自重滑入的不可靠堆垛方式，改變為主動承接、主動堆垛、主動送出的方式，使用銅垛整齊美觀，避免銅垛打包時的二次整理，提升了機組的自動化程度和性能。

考慮到現場水箱移位或調整，會涉及到現場管路的調整，工作量大，為縮短工期，在不破壞水箱原有保溫層的基礎上，充分利用現場水箱的特點，將現場的人孔、補水口等設計成一孔多用，將兩組加熱器分別設計在人孔及新水沖洗孔上，平常生產時用于安裝加熱器，需要檢修時，也可以通過人孔進行水箱的清淤及檢修，以及新水沖洗。

（2）液壓部分

按照最新產能規模要求重新設計液壓系統，使得改造后的剝片機組滿足項目產能要求。

（3）電氣系統

按照項目產能要求重新設計電氣系統，其中電控柜及端子箱內部接線在國內完成，電氣元器件主要品牌盡量與原有設備相同，未停產元器件盡量保持互換性，現場未損壞元器件作為改造后設備的備件。增加了一套西門子人機交互界面，用于顯示設備狀態顯示、操作、系統報警、歷史報警信息追溯，實現人機交互的目的。

相當于現代建筑設計中的大樣圖。在鄉土建筑中，冬瓜梁、牛腿、屋脊、柱礎、檐口等不同做法具有相當突出的地方特色，如余少慧碩士學位論文《錢塘江流域冬瓜梁研究——以婺州地區為例》[11]中對冬瓜梁的源流進行探究，得出冬瓜梁的主要分布地區是徽州和婺州，并以此為中心進行輻射狀影響。諸如此類研究提供了以小見大的視角，從構件出發探尋鄉土營造的源流規律。

3 技術改造實施效果

通過上述技術改造和升級，煥發新生后的剝片機組其剝片性能提升了4倍以上，一套機組就完全滿足了一期設計產能需求，并且改造升級后的剝片作業性能優秀，剝出的銅片光潔、完整、堆垛整齊美觀，陰極銅達到了LMEA的產品質量要求。由于整個改造不涉及現場已有平臺的修改，僅對副跨部分設施做微量調整，土建改造施工也都集中在副跨，對主跨電積槽、母排安裝等均無干擾，所以現場安裝歷時僅1個月不到。與購買一套全新的剝片機組備相比，本次改造直接節省設備成本150多萬元，加上因設備全自動化生產間接節省的運行成本近200萬元/年，無論是從性能、成本還是工期考量，本次機組改造升級成效非常顯著，屬于業內首創。

4 結語

升級改造后，剝片機組的高度自動化和安全可靠的生產表現，打消了項目業主起初對“中國制造”的疑慮，對中國制造技術能力贊賞有加。本項目周邊分布有多家類似濕法工藝生產銅鈷的礦山企業，這些企業目前也正在使用半自動或手動剝片機組，均有對落后機組進行升級改造的訴求，本項目為這些企業提供了可供借鑒的解決方案，擴大了中國有色金屬行業工程技術及裝備在境外的影響力，提升了走出去的競爭能力。

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