李 元,張雪姣
(垣曲冶煉廠,山西 運(yùn)城 043700)
垣曲冶煉廠于2011年4月進(jìn)行了技術(shù)升級(jí)改造,改造工程采用“富氧底吹熔池熔煉—轉(zhuǎn)爐吹煉—陽(yáng)極爐精煉—電解精煉—熔煉渣和吹煉爐渣選礦”。2014年2月進(jìn)行試生產(chǎn),目前垣曲冶煉廠電解車間有3部分,設(shè)計(jì)能力分別為2萬(wàn)t、2.7萬(wàn)t、7.6萬(wàn)t。垣曲冶煉廠電解車間在銅電解精煉過(guò)程中,電解液中的銅及一些雜質(zhì)如鎳(Ni)、砷(As)、銻(Sb)、鉍(Bi)等離子濃度會(huì)逐漸增加,各種添加劑的分解產(chǎn)物不斷積累。為保證電解液成分穩(wěn)定、潔凈,必須定期、定量地抽出部分電解液進(jìn)行凈化。垣曲冶煉廠電解凈液工藝采用“旋流電解生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)陰極銅—電積銅及雜質(zhì)—蒸空蒸發(fā)濃縮、冷凍結(jié)晶生產(chǎn)粗硫酸鎳的凈化流程”。
垣曲冶煉廠旋流電解生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)陰極銅要滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 467—2010)2號(hào)標(biāo)準(zhǔn)銅,國(guó)家陰極銅按化學(xué)成分分為A級(jí)銅(Cu-CATH-1)、1號(hào)標(biāo)準(zhǔn)銅(Cu-CATH-2)和2號(hào)標(biāo)準(zhǔn)銅(Cu-CATH-3)3個(gè)牌號(hào)。2號(hào)標(biāo)準(zhǔn)銅(Cu-CATH-3)化學(xué)成分見(jiàn)表1。
表1 2號(hào)標(biāo)準(zhǔn)銅(Cu-CATH-3)化學(xué)成分 %
2號(hào)標(biāo)準(zhǔn)銅(Cu-CATH-3)表面質(zhì)量要求如下:
1)陰極銅表面應(yīng)潔凈,無(wú)污泥、油污、電解殘?jiān)韧鈦?lái)雜物。
2)陰極銅表面綠色附著物總面積不大于單面面積的1%。
3)因潮濕空氣的作用,使陰極銅表面氧化而生成一層暗綠色者不作廢品。
4)陰極銅表面及邊緣不得有呈花瓣?duì)罨驑渲畹慕Y(jié)粒(允許修整)。
5)陰極銅表面高5 mm以上圓頭密集結(jié)粒的總面積不得大于單面面積的10%(允許修整)。
電解車間需要凈化的電解液用專用汽車送至凈液車間廢電解液儲(chǔ)槽,廢電解液由泵打到旋流電解儲(chǔ)槽后,再用泵將廢電解液以一定的速度送入旋流電解槽,經(jīng)過(guò)兩段旋流電解,生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)陰極銅。電解液進(jìn)入二段誘導(dǎo)脫銅。二段誘導(dǎo)脫銅后液經(jīng)真空蒸發(fā)后冷凍結(jié)晶生成粗硫酸鎳,結(jié)晶母液返回電解車間。
圖1 旋流電解生產(chǎn)工藝流程
表2 旋流電解生產(chǎn)工藝2019年1月—8月主要技術(shù)指標(biāo)
表3 電解車間生產(chǎn)系統(tǒng)電解液雜質(zhì)情況 mg/L
表4 旋流電解生產(chǎn)系統(tǒng)所用工序料液雜質(zhì)情況 mg/L
表5 旋流電解生產(chǎn)陰極銅化學(xué)成分 %
1)旋流電解生產(chǎn)的陰極銅質(zhì)量不穩(wěn)定,經(jīng)常在陰極銅表面發(fā)現(xiàn)有粒子和白色附著物。
2)旋流電解生產(chǎn)的陰極銅質(zhì)量主品位基本達(dá)不到要求,雜質(zhì)超標(biāo),主要是As、Bi、Sb等元素超標(biāo)。
3)處理凈化電解液的能力不夠,滿足不了電解凈液的要求,影響電解車間的陰極銅質(zhì)量。
4)生產(chǎn)的粗硫酸鎳水分超標(biāo),滿足不了銷售的要求。
1)加強(qiáng)培訓(xùn),提高工人操作水平。針對(duì)旋流電解生產(chǎn)工藝中存在的問(wèn)題,由集團(tuán)公司生產(chǎn)部組織垣曲冶煉廠和侯馬北銅公司專業(yè)技術(shù)人員到金川集團(tuán)公司、貴溪冶煉廠、大冶有色冶煉廠和中原黃金冶煉廠進(jìn)行考察學(xué)習(xí),學(xué)習(xí)其他單位的先進(jìn)技術(shù)和管理水平,提高專業(yè)技術(shù)人員的綜合素質(zhì)。針對(duì)存在的問(wèn)題進(jìn)行交流,提出整改措施。
2)控制好電解車間凈化電解液的成分。電解車間要及時(shí)、均勻地凈化電解液,電解液中鎳和砷含量達(dá)到一定含量,首先考慮影響陰極銅的質(zhì)量,不是增加成本問(wèn)題,保證電解液的成分是生產(chǎn)合格陰極銅的基礎(chǔ)。
3)原有設(shè)計(jì)反應(yīng)釜的蒸發(fā)能力不夠,改造兩臺(tái)預(yù)冷反應(yīng)釜和新增兩臺(tái)反應(yīng)釜,滿足反應(yīng)釜的蒸發(fā)能力,從而提高電解車間凈化電解液的能力和提升粗硫酸鎳的產(chǎn)量。同時(shí),改變硫酸鎳的過(guò)濾方式,增加5臺(tái)真空吸濾盤,提高粗硫酸鎳的質(zhì)量,粗硫酸鎳水分由21%降至8%。
4)強(qiáng)化電解液的凈化。利用原有的兩臺(tái)壓濾機(jī)凈化電解液,一臺(tái)壓濾機(jī)過(guò)濾廢電解液儲(chǔ)槽和旋流一段電解液,另一臺(tái)壓濾機(jī)過(guò)濾旋流二段電解液和其他廢液。通過(guò)凈液,降低雜質(zhì)含量,減少粒子的形成,減少職工勞動(dòng)強(qiáng)度,保證陰極銅質(zhì)量。
5)嚴(yán)格按照技術(shù)操作規(guī)程調(diào)整旋流電解一段、旋流電解二段的技術(shù)參數(shù)、電流密度和電解液循環(huán)量,并且調(diào)整添加劑的加入量,加強(qiáng)陰極銅燙洗操作管理。
6)改變陰極銅的泡洗方式。由于洗銅水無(wú)處排放,初始設(shè)計(jì)是將洗銅水排放到旋流電解槽下,然后通過(guò)泵打入系統(tǒng)中,這樣會(huì)造成系統(tǒng)中電解液被再次污染的問(wèn)題。洗銅水不經(jīng)常更換,吸附在陰極銅表面,使得硫酸銅和陽(yáng)極泥清洗不徹底,嚴(yán)重影響陰極銅的化學(xué)品位和物理規(guī)格。通過(guò)改造,將在槽下地坑泵上加一道旁通管道,將放下的洗銅水直接打入誘導(dǎo)脫銅進(jìn)行處理。
7)旋流電解生產(chǎn)過(guò)程中雜質(zhì)不斷累積、沉淀,造成循環(huán)系統(tǒng)槽罐內(nèi)有大量雜質(zhì)沉淀到槽罐底部,而且旋流電解循環(huán)輸送泵從槽罐底部抽液輸送循環(huán),所以在循環(huán)時(shí)會(huì)把大量沉淀的雜質(zhì)輸送到旋流電解槽內(nèi),造成其在生產(chǎn)過(guò)程中吸附在陰極銅中,使旋流電解陰極銅雜質(zhì)元素超標(biāo)。采取的措施是強(qiáng)化清理沖洗旋流電解一、二段循環(huán)儲(chǔ)槽,以及大流量沖洗旋流電解槽;旋流電解循環(huán)槽罐的改造,改變一段、二段電解液輸送泵在槽罐底部抽液,杜決槽罐底部的雜質(zhì)進(jìn)入生產(chǎn)系統(tǒng)。
8)旋流生產(chǎn)二段誘導(dǎo)脫銅有12個(gè)電解槽,脫砷效率只有30%~40%。目前,通過(guò)改造增加8個(gè)電解槽,調(diào)整二段誘導(dǎo)脫銅生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo),電流密度為200~260 A/m2, 槽電壓1.8~2.5 V,銅極中心距110~130 mm,電解槽溫度50~55℃,同時(shí),增加主、副液控制點(diǎn),精確控制銅砷比;調(diào)整循環(huán)量,準(zhǔn)確控制流量。通過(guò)技術(shù)改造,脫砷效率達(dá)到60%~80%。
9)旋流生產(chǎn)二段誘導(dǎo)脫銅在每期出銅時(shí),經(jīng)常出現(xiàn)鉛陽(yáng)極有彎曲現(xiàn)象,形成短路,影響電流效率和脫砷率,要求對(duì)鉛陽(yáng)極進(jìn)行矯直處理,保持下槽鉛陽(yáng)極垂直偏差不超過(guò)±6 mm,在裝槽前對(duì)始極片進(jìn)行拍片平整處理,保持下槽始極片垂直偏差不超過(guò)±2 mm。同時(shí),及時(shí)緊固母線排和清理接觸點(diǎn)。在出裝作業(yè)時(shí),對(duì)接觸點(diǎn)和母線排進(jìn)行清理,要求接觸點(diǎn)用電解液沖洗,導(dǎo)電排要用鋼絲刷刷去結(jié)晶,導(dǎo)電棒煮洗,保持導(dǎo)電性良好,提高電流效率和脫砷率[1]。
表6 改造后的旋流電解生產(chǎn)陰極銅化學(xué)成分 %
根據(jù)垣曲冶煉廠旋流電解兩年多的生產(chǎn)實(shí)踐,針對(duì)生產(chǎn)工藝和陰極銅質(zhì)量問(wèn)題,采取有效措施,電解凈液量由50 m3/d增加到100 m3/d,粗硫酸鎳產(chǎn)量由25 t/30 d增加到35 t/30 d,粗硫酸鎳水分含量由21%降至8%。過(guò)濾凈化電解液,減少陰極銅表面粒子,提高陰極銅的質(zhì)量,達(dá)到了2號(hào)標(biāo)準(zhǔn)銅(Cu-CATH-3)的標(biāo)準(zhǔn)。