外購復雜原料陽極貴冶電解探索及生產(chǎn)實踐

張文璽

（江西銅業(yè)集團公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

2017年江銅貴溪冶煉廠電解車間共處理外購復雜原料陽極25萬t，其中某廠提供的復雜原料陽極約10萬噸，全部由車間一系列傳統(tǒng)法負責裝槽電解。

該10萬t外購陽極存在雜質(zhì)配比不均衡［1］、尺寸超寬等問題，電解生產(chǎn)過程時出現(xiàn)大量漂浮陽極泥、陽極鈍化［2］、陰極長側(cè)邊粒子現(xiàn)象，造成短路多、電效低、電單耗和殘極率高、陰極銅品質(zhì)差，給車間全年生產(chǎn)任務的完成、產(chǎn)品質(zhì)量的保證和電效等關(guān)鍵指標的提升都帶來了較大的壓力。

2 外購復雜原料陽極電解的不利影響

外購陽極主要對銅電解生產(chǎn)帶來以下不良影響：

（1）電解時陰極銅板面粒子多［3］，電效低、短路多、陰極銅產(chǎn)量受到嚴重的影響。相比自產(chǎn)陽極，外購陽極裝槽每槽減少1～1.2t陰極銅。

（2）電解時陽極表面陽極泥不易脫落，陽極鈍化、溶解性差，電解殘極率高，能耗上升，電解液銅離子濃度急劇下降。短路率達到0.6%～1.2%左右，電流效率小于90%。

（3）陽極As/(Sb+Bi)較低［4］，電解飄浮陽極泥多，液位線密集粒子嚴重，陰極銅物理規(guī)格較差。

3 試驗探索

從2017年3月15日開始，將某廠提供的復雜原料陽極集中裝入電解一系列東擴循環(huán)系統(tǒng)，便于集中管理和對工藝參數(shù)的調(diào)整。

3.1 提高產(chǎn)量

3.1.1 提高電流密度

調(diào)整電流密度［5］分別為288A/m2和300A/m2，實際單槽產(chǎn)量在8.6t左右，跟正常陽極比較，單槽欠產(chǎn)0.2～0.3t，物理規(guī)格區(qū)別不大。

3.1.2 調(diào)整流量

增大流量至32L/min，單槽產(chǎn)量為7.9t；降低流量25L/min，單槽產(chǎn)量為8.05t，效果不明顯。

3.2 改善陽極溶解

3.2.1 開展電流擊穿試驗

該廠的外購陽極在電解槽內(nèi)的普遍表現(xiàn)是陽極泥粘度大，陽極表面的陽極泥不易脫落、沉降，導致陽極溶解效果差。針對陽極不易溶解［6］，工藝采取每天對東擴系統(tǒng)短路器進行2次閉合、斷開，利用瞬間電流變化對陽極進行電流擊穿，以改善陽極泥的穿透性，利于陽極泥脫落，從而改善陽極的溶解。

3.2.2 振打陽極導電端

復雜原料陽極鈍化、槽壓異常時，及時采用鐵錘逐一敲打陽極耳部的導電端，利于陽極表面結(jié)殼的松動脫落，改善陽極鈍化。

3.3 消除液位線粒子

3.3.1 調(diào)整電解液酸度和溫度

4月份該廠提供的外購陽極As/(Sb+Bi)偏低，電解時液面漂浮陽極泥多，導致陰極銅液位線粒子嚴重。為減少漂浮陽極泥，提高陰極銅質(zhì)量，工藝對東擴系統(tǒng)電解液的酸度和溫度進行多次調(diào)整，試驗效果均不明顯。

3.3.2 調(diào)整提放液位頻次

為減少漂浮陽極泥帶來的液位線粒子，電解一系列東擴系統(tǒng)采取非常規(guī)提液位法：每天提放1次液位，每天6h低液位，其余時間高液位，對減少液位線粒子有一定效果。

3.3.3 改善循環(huán)方式

東擴循環(huán)系統(tǒng)為單邊出液循環(huán)方式，為驗證兩端出液對消除液位線粒子的效果，8月初，在老系統(tǒng)23/24組裝入外購陽極。經(jīng)過2周期的電解生產(chǎn)試驗，漂浮陽極泥可從兩端出液口及時排出，陰極銅液位線粒子情況基本消除，但是卻產(chǎn)生了單個粒子。

3.3.4 調(diào)整添加劑配比

針對老系統(tǒng)23/24組出現(xiàn)單個粒子的情況，試驗過程中將骨膠降低3g/t，鹽酸降低5g/t，單個粒子韌性下降，同時加強極板短路處理，單個粒子得以抑制。9月中旬，骨膠繼續(xù)減量，陰極銅結(jié)晶質(zhì)量和粒子韌性均得以改善，短路率也呈下降趨勢。

4 確定具體實施方案

4.1 改變裝槽系統(tǒng)

經(jīng)前期試驗發(fā)現(xiàn)，兩端出液對消除液位線粒子有較好的效果。8月底，車間按計劃將復雜外購陽極逐步裝入老系統(tǒng)和新系統(tǒng)兩端出液的電解槽中。

4.2 進行電流擊穿動作

通過前期試驗發(fā)現(xiàn)，電流擊穿對改善陽極泥的穿透性有較好的效果。因此，電解一系列每天對老系統(tǒng)和新系統(tǒng)的短路器進行電流擊穿動作，從而提高陽極的溶解效果，改善陽極鈍化。

4.3 調(diào)整添加劑配比

根據(jù)陰極銅質(zhì)量的實際情況，對骨膠和鹽酸的配比進行實時調(diào)整，從而保證陰極銅的結(jié)晶質(zhì)量和粒子的韌性。表1為添加劑配比的調(diào)整變化。

表1 添加劑配比的調(diào)整變化 g/t

5 實施效果

5.1 產(chǎn)量明顯提高

由圖1可以看出，一季度初期裝入外購陽極，產(chǎn)量急劇減少。采取相應措施后產(chǎn)量呈增長趨勢。2017年電解一系列陰極銅實際總產(chǎn)量為34.338萬t，順利完成了全年產(chǎn)量任務。

圖1 改進后產(chǎn)量變化情況

5.2 殘極率和短路率降低

陽極的溶解效果改善和采用非常規(guī)提放液位后，殘極率和短路率均呈下降趨勢，且都穩(wěn)定在內(nèi)控指標之內(nèi)。

圖2 改進后殘極率和短路率變化情況

5.3 電流效率提高，周期直流電單耗降低

由圖3可以看出，采取人為措施干預之后，電流效率明顯提高且趨于穩(wěn)定；周期直流電單耗呈下降趨勢。

圖3 改進后電流效率和周期直流電單耗變化情況

6 結(jié)語

通過對外購復雜原料陽極的電解探索和實踐，采取必要的人為措施干預可有效改善復雜原料陽極電解時出現(xiàn)的陽極不易溶解、鈍化、短路多、電效低、陰極銅質(zhì)量差等問題；但陽極板中雜質(zhì)元素含量的配比，尤其是陽極板中As含量和As/(Sb+Bi)的比例控制對電解工序的正常進行至關(guān)重要。從陽極板火法冶煉生產(chǎn)環(huán)節(jié)著手合理的物料配比，為電解提供合理雜質(zhì)比例的陽極板物料，可極大程度降低電解工序的電解難度。