云錫銅業(yè)ISA電解試生產(chǎn)實(shí)踐

蔡 兵，李正中，葉 鋒，曲 超，陶興華

(云南錫業(yè)股份有限公司銅業(yè)分公司，云南 個(gè)舊 661000)

云錫銅業(yè)ISA電解試生產(chǎn)實(shí)踐

蔡 兵，李正中，葉 鋒，曲 超，陶興華

(云南錫業(yè)股份有限公司銅業(yè)分公司，云南 個(gè)舊 661000)

介紹了云錫銅業(yè)ISA電解的主要工藝，簡(jiǎn)述試生產(chǎn)前的準(zhǔn)備工作、工藝控制及取得的試生產(chǎn)效果，總結(jié)了試生產(chǎn)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

ISA電解； 工藝控制； 試生產(chǎn)； 實(shí)踐

云錫銅項(xiàng)目電解工藝采用澳大利亞超達(dá)公司的ISA工藝，引進(jìn)芬蘭OUTOTEC公司的陽(yáng)極整形機(jī)組和專用吊車、加拿大IONIC公司的陰極剝片機(jī)組和中國(guó)NERIN公司的殘極洗滌機(jī)組，配套OUTOTEC公司的TIMS管理系統(tǒng)。其他輔助設(shè)施也采用了國(guó)內(nèi)外自動(dòng)化程度高、先進(jìn)而成熟的設(shè)備。整個(gè)電解系統(tǒng)是一個(gè)“世界一流，國(guó)內(nèi)先進(jìn)”的集成創(chuàng)新項(xiàng)目。電解系統(tǒng)于2012年3月完成工程建設(shè)， 5月完成試車工作，6月開(kāi)始帶負(fù)荷試車。在試生產(chǎn)期間，陰極銅成分和外觀均滿足高純陰極銅的要求，各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)逐步提高，探索出適合云錫銅電解的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。

1 云錫ISA銅電解基本情況

1.1 基本工藝參數(shù)

云錫銅電解采用的是大極板“雙耳”陽(yáng)極、ISA陰極工藝。配置6個(gè)系列，每個(gè)系列4組，每組16槽，一共384槽，設(shè)計(jì)年產(chǎn)10萬(wàn)t陰極銅?；驹O(shè)計(jì)參數(shù)如表1。

1.2 主要工藝流程

主要工藝流程示意圖見(jiàn)圖1。

2 ISA電解試生產(chǎn)

2.1 投產(chǎn)前的準(zhǔn)備

2.1.1 電解槽及管道試漏工作

設(shè)備的單體試車、聯(lián)動(dòng)試車完成后，電解槽及管道試漏是電解帶負(fù)荷試車前的重要工作。云錫銅電解系統(tǒng)分別進(jìn)行了冷水、熱水、電解液的試漏工作。不同階段的試漏可以更細(xì)致地發(fā)現(xiàn)因?yàn)槭┕せ騀RP制品本身存在的缺陷，可以更完全的進(jìn)行漏點(diǎn)修補(bǔ)。其中FRP制品缺陷出現(xiàn)的滲漏要在電解液試漏階段才能完全暴露出來(lái)。試漏工作的好壞直接影響電解后續(xù)工藝的穩(wěn)定，也影響電解現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境及物料的回收。

表1基本參數(shù)

項(xiàng)目單位參數(shù)陽(yáng)極板物理規(guī)格長(zhǎng)×寬×厚mm988×960×46±3陽(yáng)極板單塊重量kg380±3不銹鋼陰極物理規(guī)格長(zhǎng)×寬×厚mm1110×1047×3.25電解槽內(nèi)徑尺寸長(zhǎng)×寬×厚mm5840×1170×1400/1600電解槽總數(shù)個(gè)384單槽陰/陽(yáng)極數(shù)塊54/55陰陽(yáng)極周期d7/21同極中心距mm100設(shè)計(jì)產(chǎn)能萬(wàn)t/a10電流密度A/m2280～310電解液循環(huán)方式下進(jìn)上出電解液過(guò)濾設(shè)備精細(xì)過(guò)濾機(jī)和板框壓濾機(jī)電解液加熱設(shè)備板式換熱器循環(huán)泵臺(tái)數(shù)3開(kāi)1備循環(huán)泵能力m3/h350陽(yáng)極機(jī)組設(shè)計(jì)能力塊/h450陰極機(jī)組設(shè)計(jì)能力塊/h500殘極機(jī)組設(shè)計(jì)能力塊/h450

圖1 ISA電解主要流程示意圖

2.1.2 電解液的配制

電解液使用五水硫酸銅以Cu2+：45 g/L，H2SO4：175 g/L的濃度配制。把重溶槽內(nèi)適當(dāng)?shù)那逅谜羝訜岬?5 ℃后，往硫酸銅重溶槽中加入五水硫酸銅，當(dāng)槽內(nèi)硫酸銅溶液達(dá)到70 ℃后，繼續(xù)攪拌15 min，使槽內(nèi)的硫酸銅完全溶解后泵至電解循環(huán)槽。配液過(guò)程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電解液成分使其達(dá)到配液要求。云錫銅電解在較短時(shí)間內(nèi)配制了1 900 m3電解液，成分、溫度等均滿足要求，為帶負(fù)荷試車奠定了基礎(chǔ)。

2.2 試生產(chǎn)控制

2.2.1 陽(yáng)、陰極垂直對(duì)中

云錫銅電解的陽(yáng)極板經(jīng)過(guò)陽(yáng)極整形機(jī)組挑選、壓板、銑耳、排距，ISA永久不銹鋼陰極經(jīng)過(guò)剝片機(jī)組排距后，用具有同時(shí)吊裝陰、陽(yáng)極的專用吊車裝入電解槽內(nèi)。槽內(nèi)的極板與槽間導(dǎo)電板采用線接觸的方式，導(dǎo)電性能好。云錫銅電解采用了自動(dòng)化程度和操作精度較高、世界一流的設(shè)備，在裝槽過(guò)程中，能滿足電解陰陽(yáng)極垂直對(duì)中、平行、等距、置中的要求。但是，由于火法系統(tǒng)也同樣處在試生產(chǎn)期間，部分陽(yáng)極板存在鼓包現(xiàn)象，裝槽后，需要人工對(duì)極板進(jìn)行“照缸”，使電解過(guò)程更好地進(jìn)行下去。

2.2.2 電解液成分控制

云錫銅電解使用新配制的電解液，As、Sb、Bi、Ni等雜質(zhì)含量較低，在整個(gè)試車過(guò)程中，這些雜質(zhì)一直處于電解液成分要求范圍內(nèi)，沒(méi)有進(jìn)行特別的控制。電解液成分主要監(jiān)測(cè)Cu2+、H2SO4的濃度，使Cu2+在45～50 g/L，H2SO4在170～200 g/L左右。試生產(chǎn)過(guò)程中，采用“加酸減銅”的方法控制電解液成分。開(kāi)產(chǎn)后2個(gè)月，每天約有50 m3銅離子濃度較高的電解液以硫酸銅的形式脫出。圖2、圖3分別是帶負(fù)荷試車前6個(gè)月Cu2+、H2SO4的濃度控制情況。

圖2 Cu2+濃度控制情況

圖3 H2SO4的濃度控制情況

2.2.3 電解液溫度控制

電解液溫度是電解過(guò)程中的重要控制參數(shù)，每天槽面工都要對(duì)整個(gè)槽面溫度進(jìn)行測(cè)量、記錄。槽面溫度控制在62～65 ℃，板式換熱器溫度設(shè)置為62 ℃。

2.2.4 添加劑的加入

云錫銅電解的添加劑主要有硫脲、骨膠、鹽酸。鹽酸主要根據(jù)當(dāng)天化驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行添加，控制電解液含鹽酸30～45 mg/L左右。硫脲和骨膠按體積勻速自動(dòng)加入，達(dá)到在溶液中均勻分布的目的[2]。加入量結(jié)合生產(chǎn)規(guī)模、陰極銅“生長(zhǎng)”的情況及生產(chǎn)組織的調(diào)整，硫脲和骨膠也做相應(yīng)的增減，詳見(jiàn)表2。生產(chǎn)出的高純陰極銅剝離性能好，外觀質(zhì)量、化學(xué)成分良好，板面光滑，粒子較少。

表2硫脲和骨膠隨生產(chǎn)調(diào)整的變化情況

生產(chǎn)規(guī)模/槽添加劑單耗/g·t-1骨膠硫脲648348964229128443716064541925459

2.2.5 電解液流量和液位控制

與傳統(tǒng)電解不同，ISA電解對(duì)電解液流量和液位有較高的要求。云錫銅電解過(guò)程中，電解液流量采用流量計(jì)與孔板雙重保障措施。確保電解液流量控制在28～30 L/min·槽。液位控制對(duì)陰極銅外觀質(zhì)量起著重要的作用，液位控制不當(dāng)，可能導(dǎo)致陰極銅上沿長(zhǎng)“銅帶”或“牙齒”，影響陰極銅外觀。云錫銅電解根據(jù)其他冶煉廠的經(jīng)驗(yàn)，自主研究設(shè)計(jì)了一種液位控制方法，并形成一種操作制度，保證陰極銅外觀質(zhì)量不受液位影響。

2.2.6 槽面管理

槽面管理是提高電解效率不可缺少的工作環(huán)節(jié)，主要是短路的檢查及處理，陽(yáng)極鈍化處理、接觸點(diǎn)清洗等工作。由于是試生產(chǎn)的原因，陽(yáng)極外觀質(zhì)量、裝槽質(zhì)量、工藝控制等原因?qū)е略嚿a(chǎn)初期，新裝雙極的槽子短路和搭包現(xiàn)象較多。隨著陽(yáng)極板外觀不斷改善和裝槽質(zhì)量的提高，此類現(xiàn)象逐漸減少，一般控制在5片以下。為降低導(dǎo)電排的溫度，沖洗接觸點(diǎn)上附著的硫酸銅，每班需用清水沖洗接觸點(diǎn)1～2次。云錫銅電解試生產(chǎn)開(kāi)始就非常重視槽面管理工作，沒(méi)有出現(xiàn)“燒板”、陰極“倒解”和槽子“放炮”現(xiàn)象。

2.2.7 生產(chǎn)組織調(diào)整

在試生產(chǎn)期間，由于影響因素較多，導(dǎo)致生產(chǎn)最多只達(dá)到192槽。但電解系統(tǒng)仍然及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)，不斷摸索添加劑等工藝控制條件，加強(qiáng)員工的操作技能培訓(xùn)，使試車工作平穩(wěn)進(jìn)行。還根據(jù)實(shí)際情況，在不同生產(chǎn)周期，調(diào)換所有槽子進(jìn)行試生產(chǎn)，再次檢查、修補(bǔ)電解槽及供、回液管道跑、冒、滴、漏。

2.3 試生產(chǎn)取得的主要技術(shù)指標(biāo)

由于前期生產(chǎn)規(guī)模較小、經(jīng)驗(yàn)不足。各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)沒(méi)有達(dá)到預(yù)期效果，但隨著生產(chǎn)不斷擴(kuò)大和經(jīng)驗(yàn)的積累，各項(xiàng)指標(biāo)逐漸提高，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

2.3.1 陰極銅質(zhì)量

陰極銅除開(kāi)始的第一個(gè)陽(yáng)極周期外觀沒(méi)有滿足要求外，其他所有批次外觀質(zhì)量和成分均達(dá)到高純銅標(biāo)準(zhǔn)，單塊重量逐漸均勻。部分陰極銅雜質(zhì)成分見(jiàn)表3。

表3 部分陰極銅成分 %

2.3.2 電流效率

通過(guò)提高裝槽質(zhì)量，加強(qiáng)槽面管理，電流效率由開(kāi)始的88%逐步提高到97%。并且能穩(wěn)定在設(shè)計(jì)值96%以上。

2.3.3 殘極率

開(kāi)始由于陽(yáng)極板重量不一，第一個(gè)試生產(chǎn)的陽(yáng)極周期里，殘極率達(dá)到了22%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)設(shè)計(jì)指標(biāo)，但隨著陽(yáng)極板逐步改善，殘極率可以有效控制在14%～15%左右。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著電解試生產(chǎn)的進(jìn)行，操作人員不斷積累經(jīng)驗(yàn)，管理人員加強(qiáng)“細(xì)、穩(wěn)、實(shí)”地管理，總結(jié)、摸索出一套適合云錫ISA銅電解的經(jīng)驗(yàn)，使各項(xiàng)生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)都達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。在生產(chǎn)實(shí)踐中，仍然需要加強(qiáng)同行之間的學(xué)習(xí)交流，提高進(jìn)口設(shè)備的維修、操作能力，依靠一流的工藝、一流的設(shè)備，創(chuàng)造出一流的效益。

[1] 朱祖澤,賀家齊. 現(xiàn)代銅冶金學(xué)[M].北京:科學(xué)出版社,2003.

[2] 向天龍. 高純陰極銅的生產(chǎn)實(shí)踐[J].有色金屬(冶煉部分)2003，(1):38-40.

[3] 歐陽(yáng)準(zhǔn). 提高陰極銅表面質(zhì)量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)[J]. 有色冶金設(shè)計(jì)與研究, 2004，25(4):9-11.

[4] 李衛(wèi)龍,李桂瓊,劉長(zhǎng)榮. 銅電解過(guò)程陽(yáng)極鈍化的處理[J]. 江蘇冶金,1989，(1):48-50.

Trail production of ISA electrolysis in copper branch of Yunnan Tin

CAI Bing，LI Zheng-zhong，YE Feng，QU Chao，TAO Xing-hua

The ISA electrolysis main processes were introduced, the preparation work before trail production, process control and gained trial production effects were briefly descripted in this paper, and the practical experience of trial production was summarized.

ISA electrolysis； process control； trail production； practice

蔡兵(1982—)，男，云南羅平人，冶煉工程師，主要從事有色金屬冶煉管理工作。

2015-12-25

TF811

B

1672-6103(2016)02-0025-03