铜电解提高电流密度的生产实践

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中国有色冶金
A 卷生产实践篇·重金属
5 结语
烟台鹏晖铜业有限公司铜电解工艺探索高电流 密度的生产实践可简单概括为：在各工艺条件合理、 操作管理水平得到保证的前提下，高电流密度依然 能生产出高品质的阴极铜；另外，通过采取一系列措 施，高电流密度下阴极铜生产的消耗也可得到有效 控制。通过生产实践，2006 年 8 月，公司提出的《提
车间净化系统的硫酸镍生产工序是将脱铜后液 中的镍回收，副产品是含有少量杂质的 1 000 g/lL 左 右的硫酸（俗称黑酸）。我们从 2008 年实现了黑酸 代替成品浓硫酸返回生产系统的工艺改造，硫酸单 耗从原来的 35 kg/t 降到现在的 20 kg/t 以下。目前整 个生产系统实现了电解废液闭路循环，铜电解污水 达到了零排放。为公司创建资源节约、环境友好型 企业奠定了基础。
4 消耗指标的控制
4.1 直流电单耗的控制 阴极铜生产的直流电耗是电解车间的主要电能
消耗，电耗基本与槽电压成正比。因此车间着重从 调整工艺条件上来降低槽电压，如提高电解液的酸 浓、提高电解液的温度、增加槽面喷淋的次数等。另 外探索了种板槽不单独补胶的工艺试验，使种板槽 生产直流电耗下降 5％，与正常生产槽接近。 4.2 残极率的控制
Practice of increasing current density in copper electrolysis
LI Peng, LIU Jian-ping, WANG Yan
Abstract: Copper electrolysis current density is an important technical indicators to measure the level of produc⁃ tion technology, copper cathode production is proportional to copper electrolysis current density. Increasing cur⁃ rent density can explore the potential of existing equipment. The production experiences of increasing copper electrolysis current density, modificating equipment and adjusting process control parameters, strengthening as⁃ sessment of operation and job responsibility in Yantai Penghui Copper Co., Ltd were introduced. Key words: copper electrolysis; current density; production practice ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
2 通过实验槽探索最佳工艺条件
2.1 阳极板实验槽 烟台鹏晖铜业有限公司是距港口最近的的铜冶
炼企业之一，进口世界各地的铜精矿，并采购多厂家 的外购阳极板，因此电解用阳极板的化学成分变化 较大。这就要求做好阳极板分类管理，对不பைடு நூலகம்批号 的阳极板作详细入槽记录，全程跟踪，出现问题能够 有据可查。针对一些杂质含量高的阳极板，采取先 做实验槽的方法，根据实验槽中阴极析出情况，平衡 各种阳极板的比例，避免某些杂质聚集过快，造成大 的生产波动，保证了整个系统的稳定。 2.2 添加剂实验槽
表 2 2010 年电解液与脱铜后液中
砷、锑、铋含量的比较
g/L
Cu
As
Sb
Bi
电解液
60
3
0.5
0.1
脱铜后液
0.5
0.3
0.03
0.01
1.3 实施工序质量三级动态抽检考核 提高操作工序质量是保证高电流密度生产的基
本措施，因此要重视工序质量的抽检与考核，做到责 任明确、标准量化。绘制了《质量管理网络图》，将工 序质量控制按阴极和阳极两条主线层层分解，并落 实到班组和个人，从始极片生产到阴阳极入槽,再到 阴极铜打件等实行全过程交接考核，每天公布考评 结果，全程用数字说话，大大增强了职工的竞争意 识、质量意识。
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铜电解提高电流密度的生产实践
李 鹏，刘建萍，王 艳
（烟台鹏晖铜业有限公司，山东 烟台 264002）
[摘 要] 电流密度是衡量铜电解生产技术水平的一项重要技术指标，铜电解电流密度与阴极铜产量成
正比，铜电解提高电流密度将发掘现有设备的潜能。本文介绍了烟台鹏晖铜业有限公司通过设备改造
况，为在高电流密度下调整工艺参数、提高阴极铜质 量提供指导。
3 工艺改进
公司有一生产系统，投产后发现电解液夹气现 象较严重，生产的阴极铜阳极泥粒子较多。通过与 其它生产系统分析对比，其电解槽采用的是下进上 出方式，电解液中溶解的空气带入电解槽引起夹气； 另外由于公司阳极板大部分是由铜精矿加工而成， 电解过程阳极泥较多，该循环方式不利于阳极泥的 沉降，形成阳极泥漂浮，造成阴极铜长阳极泥粒子。 对此，我们在原有电解槽基础上加装自制的 PVC“导 液器”,通过简单改动，将电解液循环方式改成上进 下出，实践证明，这种循环方式更适应我公司的原料 构成，为后期电流密度的提高打下基础。
铜电解残极率是重要的技术经济指标，它的升 降对火法精炼和电解精炼总的加工费影响很大。在 降低残极率方面主要采取如下措施：
（1）强化分板工序质量，对异形板（上薄下厚及 侧厚等）单独堆放，每组阳极板之间质量差不大于 10 kg。
（2）加强半溶板挑选工作，将可以再使用 16~24 h 的半溶板分类摆放，重新入槽，按 2 槽/天计算，降 低残极率 0.2％。 4.3 硫酸单耗的控制
华东铝业新型阴极结构电解槽节能效果显著
浙江华东铝业股份有限公司采用东北大学发明的新型阴极结构铝电解槽专利技术,率先在 200 kA 系列 电解槽进行产业化开发与应用,取得显著效果。
新型阴极结构电解槽高效节能的关键技术和创新点在于,传统铝电解槽槽底面是平的,电解槽底部有 25 cm 左右高度的铝液作为阴极,在磁场的作用下铝液会发生周期性波动,铝液波动高度在 2 cm 以上,因此,阴极 与阳极之间必须保持 4.5 cm 左右的距离,以防止铝液氧化引起能耗增加、产量减少,从而使槽电压不得不维 持在 4.1 V 左右。该新型阴极高效节能电解槽的工艺技术原理,基于稳定铝液面、降低电耗和延长槽寿命的 考虑,采取改变现行铝电解槽槽底的碳阴极平底结构为阴极表面具有凸起的异形结构,该凸起的异形阴极结 构就可起到减缓阴极铝液的流速和波动作用,达到提高铝电解槽阴极铝液面稳定性的目的,从而可以降低电 解极距到 3.5 cm、降低电解槽电压到 3.75 V 以下、提高能量的利用率,将电解槽从散热型转变为节能保温型, 结合电解槽磁场、电场、热场的变化,对电解槽的工艺技术参数进行调整,从而实现了在不降低电流效率的同 时,达到大幅度降低电能消耗的技术创新目标。
和调整工艺控制参数，加强操作和岗位责任考核，提高铜电解电流密度的生产经验。
[关键词] 铜电解；电流密度；生产实践
[中图分类号] TF811
[文献标识码] B [文章编号] 1672-6103（2011）04-0022-03
烟台鹏晖铜业有限公司有近三十年生产历史。 公司主导产品“三尖牌”标准阴极铜 1993 年在上海 期货交易所注册，2001 年通过了 ISO9000 质量认证， 2006 年成功注册高纯阴极铜。近年来，国内铜电解 行业纷纷进行技术升级和工艺改造，阴阳极自动化 机组及永久阴极等新技术装备得到广泛应用。我公 司电解系统一直采用传统工艺装备，在“硬件”方面 与同行业存在很大差距。面对不利局面，我们的理 念是：虽然装备水平相对落后，但可以在工艺操作水 平和产品质量上争一流，向国内最高水平看齐。
以下是本公司提高电流密度的生产实践。
1 生产工序调整
1.1 新加一道整片工序 传统铜电解工艺中始极片加工成阴极及其入槽
[作者简介] 李 鹏(1973—)，男，山东滕州人，工程师，主要从事重 贵金属冶炼生产技术和管理工作。 [收稿日期] 2010-12-31
表 1 2008 年前 6 个月不同时间 段的生产参数比较
2011 年 8 月 第 4 期
李 鹏等：铜电解提高电流密度的生产实践
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右，并生产出杂质较低的一段黑铜；然后再进行脱除 铜及砷、锑、铋等杂质的二段脱铜电解。增加诱导法 脱砷工序，不仅使净液能力从原来的 30 m3/d 提高至 48 m3/d，而且极大的增加了净化工序除去电解液中 砷、锑、铋等杂质的能力，为后期增加硫酸镍生产工 序及脱铜后液返回生产系统，实现电解生产污水零 排放打下基础。2010 年电解液与脱铜后液中砷、 锑、铋含量的比较见表 2。
电流密度是衡量铜电解生产技术水平的一项重 要技术指标，合理提高电流密度可挖掘设备产能、降 低在线产品数量、减少流动资金占用。高电流作业 是各企业共同追求的目标。但是，在高电流密度条 件下如何保证阴极铜质量始终是铜电解行业的一道 难题。2006 年以前我们的铜电解生产平均电流密 度一般在 260~280 A/m2 左右，2006~2008 年间逐步 提高至 310 A/m2。在电流密度为 310 A/m2的生产期 间，阴极铜质量稳定，主要技术、能耗指标均比较理 想，详见表 1。