提高艾薩陰極銅洗滌質(zhì)量的生產(chǎn)實(shí)踐

李鴻程， 代開健， 姜 靜， 平連聰

(云南銅業(yè)股份有限公司西南銅業(yè)分公司， 云南 昆明 650102)

陰極銅質(zhì)量是銅電解精煉企業(yè)的生命，包括化學(xué)品質(zhì)、物理性能、表面質(zhì)量等多個(gè)方面，不但要求化學(xué)組成、成分含量以及物理規(guī)格、性能符合規(guī)定,表面結(jié)粒情況滿足要求，而且表面應(yīng)潔凈，無污泥、油污、電解殘?jiān)韧鈦黼s物，否則會(huì)影響陰極銅制品的性能。也就是說除了銅電解過程會(huì)影響到陰極銅質(zhì)量之外，陰極銅出槽后表面洗滌情況也直接影響陰極銅的質(zhì)量。在艾薩永久陰極電解生產(chǎn)中，因洗滌不充分等因素導(dǎo)致陰極銅剝離后表面機(jī)械附著硫酸銅結(jié)晶、陽極泥等電解殘?jiān)^多，底部存在明顯的鈣、鎂、硫酸銅等藍(lán)白色沉積物，不能滿足質(zhì)量要求，需要采取措施進(jìn)行處理。

1 艾薩陰極銅洗滌系統(tǒng)及工藝

艾薩銅電解是一種永久不銹鋼陰極電解，其產(chǎn)品陰極銅需在剝離之前附著在不銹鋼板兩側(cè)一起進(jìn)行洗滌。陰極銅洗滌通過陰極剝片機(jī)組洗滌系統(tǒng)完成，系統(tǒng)采用加壓泵加壓、蒸汽加熱洗滌水噴淋沖洗陰極的洗滌方式，噴頭布置在洗滌室頂部，洗滌系統(tǒng)如圖1所示。

1.洗滌室; 2.陰極; 3.一次洗滌; 4.二次洗滌; 5.三次洗滌; 6.循環(huán)水箱; 7.循環(huán)水泵圖1 洗滌系統(tǒng)

系統(tǒng)共分為一次、二次、三次洗滌，其中一次、二次為循環(huán)洗滌，三次為漂洗。一次、二次洗滌分別配有水箱，洗滌水不斷循環(huán)使用，定期更換，一般為每天更換一次。三次洗滌(漂洗)采用不斷補(bǔ)充的干凈蒸汽冷凝水，噴淋陰極后的水流入二次洗滌水箱，二次水箱的水再溢流到一次水箱，再由一次水箱排出。

2 艾薩陰極銅洗滌難點(diǎn)

陰極板結(jié)構(gòu)復(fù)雜，夾邊條、鍍銅層等區(qū)域電解液殘留物不易洗滌。其次，不銹鋼陰極板底部有V型槽，陰極銅在極板上結(jié)晶后底部呈“W”型，銅板上部的電解液順流而下逐漸冷卻在底部凹槽內(nèi)析出硫酸鹽結(jié)晶，但洗滌噴頭不能直噴底部凹槽區(qū)域。另外，陰極銅洗滌采用噴淋方式，不能將陰極板浸入水中充分燙洗，噴頭間隔分布，存在洗滌覆蓋不全面的情況，容易出現(xiàn)洗滌死角、盲區(qū)。此外，陰極出槽后每塊陰極保持在電解槽中的間隔距離，距離較小，影響噴頭對(duì)陰極板中下部位的沖洗。

3 影響陰極銅洗滌質(zhì)量因素

(1)由于銅精礦原料標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一等因素，電解液中雜質(zhì)成分復(fù)雜，含量高，粘稠度較高，電解液中的鈣、鎂、陽極泥等吸附在陰極銅上不易沖洗。

(2)每臺(tái)循環(huán)泵流量為60 m3/h，要提供48個(gè)噴頭的噴水量，水量偏低。滌泵出口壓力0.2 MPa，洗滌系統(tǒng)噴頭布置在頂部，洗滌水從頂部噴出往下流壓力遞減，沖擊壓力不足。

(3)陰極銅在洗滌過程中不斷帶走熱量，洗滌水熱量損失，水溫下降，洗滌水通過蒸汽加熱，蒸汽壓力、溫度不穩(wěn)定，水溫也不穩(wěn)定。如果洗滌水溫度過低，陰極銅表面雜質(zhì)容易遇冷凝固結(jié)晶，加劇沖洗難度。

(4)三次洗滌水沒有加熱，從較遠(yuǎn)的地方調(diào)用蒸汽冷凝水，壓力非常小，水溫較低，大約50～58 ℃，并且水量供給不均勻，水質(zhì)容易受系統(tǒng)影響，水中會(huì)出現(xiàn)鐵銹、鈣、鎂等雜質(zhì)。

(5)循環(huán)泵入口過濾采用Y型過濾器，過濾橫截面較小，被橡膠碎片、銅渣、夾邊條殘?jiān)榷氯俣容^快，清理不方便，過濾效果不好。其次，陰極銅附著的雜質(zhì)細(xì)膩，過濾網(wǎng)不能過濾此類雜質(zhì)，噴頭容易堵塞。

(6)陰極兩側(cè)邊緣正上方?jīng)]有噴頭，只有附近噴頭噴出的扇形水流邊緣才能噴淋到陰極銅邊緣夾邊條區(qū)域，水量、水壓都不足。其次，陰極兩側(cè)由于夾邊條等影響，該區(qū)域比板中心更難洗滌。

(7)極板兩側(cè)夾邊條與極板之間存在縫隙，在電解槽中電解液進(jìn)入縫隙，但在洗滌過程中無法沖洗到。其次，導(dǎo)電棒與板面焊接處的鍍銅層發(fā)生損壞，電解槽液面波動(dòng)，電解液會(huì)進(jìn)入并隱藏在鍍銅層中，同樣無法沖洗到。待沖洗完畢之后，在輸送、剝離過程中，極板受沖擊，夾邊條、鍍銅層中的污水流出造成陰極銅板面二次污染。

4 洗滌系統(tǒng)的工藝改進(jìn)

(1)電解液雜質(zhì)含量高，循環(huán)系統(tǒng)中過濾機(jī)濾布容易堵塞、粘結(jié)而導(dǎo)致過濾效果下降，為此提高濾布更換頻次，改善凈液效果，加設(shè)板框、精細(xì)過濾機(jī)等凈化設(shè)備設(shè)施，提高電解液的凈化能力和凈化品質(zhì)，減少陰極銅表面雜質(zhì)的附著量。

(2)為了提高洗滌水壓力又不影響正常生產(chǎn)，在確保水泵運(yùn)行穩(wěn)定的前提下，對(duì)一次、二次洗滌循環(huán)泵電機(jī)添加變頻器，提高電機(jī)轉(zhuǎn)速，提高洗滌水流量及壓力，水壓由0.2 MPa提升至0.4 MPa。

(3)重新敷設(shè)蒸汽管道，從較近端取用蒸汽，縮短管道長(zhǎng)度，減少蒸汽輸送量及壓力的損耗。加裝兩臺(tái)電加熱器，分別對(duì)一次、二次洗滌水進(jìn)行加熱，確保蒸汽供應(yīng)不足時(shí)洗滌水溫度符合要求，并改進(jìn)機(jī)組控制程序，將溫度控制在65～85 ℃，若溫度不在此范圍，機(jī)組則無法啟動(dòng)。

(4)重新設(shè)計(jì)三次洗滌供水系統(tǒng)及管道，只從最近的冷凝水槽取水，降低水熱量損失及水質(zhì)污染的風(fēng)險(xiǎn)，并用蒸汽加熱提高水溫至80 ℃，采用兩次加壓提高水壓。

(5)設(shè)計(jì)方形過濾箱，過濾面積增加至管道截面的25倍，采用三層不同目數(shù)的過濾網(wǎng)替換只有一層過濾網(wǎng)且過濾面積較小的Y型過濾器，過濾箱加大過濾面積和過濾質(zhì)量，降低清潔、檢修的頻次。

(6)在洗滌室中夾邊條正上方分別加裝一組噴頭，加大該區(qū)域沖洗的水量、 水壓。洗滌室出口加蒸汽管吹洗陰極銅底部，進(jìn)一步清潔底部并快速干燥陰極。

(7)觀察發(fā)現(xiàn)，極板邊緣不粘膠帶時(shí)夾邊條夾水量遠(yuǎn)大于粘膠帶時(shí)夾邊條夾水量，為此，安裝夾邊條時(shí)極板邊緣粘貼膠帶紙以減少夾水量，減少陰極銅的二次污染。

(8)發(fā)生鍍銅層損壞的極板數(shù)量較多，鍍銅層修復(fù)困難，工作量大，目前在洗滌的下一個(gè)工位兩側(cè)分別加裝風(fēng)干裝置,陰極銅經(jīng)過沖洗后,快速吹走板面夾雜的以及鍍銅層流出的水份,干燥陰極銅，減少陰極銅上的沉積物。

(9)加強(qiáng)操作管理，每天檢查、清理噴頭及水箱頂部濾網(wǎng)，規(guī)范噴頭安裝，每月清理一次過濾箱及洗滌水箱。陰極銅出槽后到洗滌之間的間隔時(shí)間不能過長(zhǎng)，以免表面雜物冷卻結(jié)晶析出，規(guī)定操作人員不能提前將陰極銅取出放在準(zhǔn)備架上而不及時(shí)洗滌。

生產(chǎn)實(shí)踐表明，通過采取以上改造措施，陰極銅底部已無明顯鈣、鎂、硫酸銅等藍(lán)白色沉積物，板面受潮析出硫酸鹽減少，表面清洗質(zhì)量符合國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，無一起質(zhì)量投訴。三次洗滌雖然增加了干凈冷凝水的使用量，但彌補(bǔ)了陰極板、排霧系統(tǒng)帶走水分而產(chǎn)生的洗滌水損失，不需要在機(jī)組運(yùn)行過程中額外補(bǔ)加洗滌水，并且減少每天洗滌水的更換量，總體用水量與改造之前持平，另外還節(jié)約了補(bǔ)充、更換洗滌水的停機(jī)時(shí)間。

5 結(jié)論

通過對(duì)陰極銅整個(gè)洗滌、剝離、輸送過程及表面附著雜質(zhì)源頭的分析，找出了影響陰極銅洗滌質(zhì)量的原因，結(jié)合現(xiàn)有生產(chǎn)改進(jìn)洗滌系統(tǒng)及工藝，調(diào)整洗滌方式、水溫、水壓，加強(qiáng)洗滌操作管理及提高電解液的凈化品質(zhì)等，在不增加洗滌水使用量的情況下，提高了陰極銅的洗滌效率和質(zhì)量，表面清洗質(zhì)量滿足要求。如果條件允許，可考慮將陰極銅從不銹鋼板上剝離下來后再次進(jìn)行洗滌、干燥，以達(dá)到更好的效果。