永久不锈钢阴极铜电解槽系统的设计与实践

收稿日期：２０１１－０６－３０

作者简介：代红坤（１９６９—）

，男，高级工程师，主要从事铜冶金工程设计研究、管理工作。0前言

为提高技术、装备水平，云铜引进了不锈钢阴极

铜电解生产技术和极板、

机组等设备建设新增电解产能项目。该项目设计年产180kt 高纯阴极铜，已于

2010年底投入试生产，

系统运行正常，生产出了高品质的产品。

电解槽及其内、外部部件所构成的电解槽系统是电解生产中的关键部分，最终产品在其中产生，其

设计的好坏对于产品质量、

劳动强度、消耗等等都至关重要，本文重点介绍该系统的设计、施工和试生产方面的情况，对设计中存在的问题进行了分析。

1主要设计内容

１．１主要设计参数

云铜永久不锈钢阴极铜电解槽系统主要设计参数见表1。１．２车间配置

经计算，所需电解槽数为766个，考虑工艺配置

和生产管理方便，取电解槽总数为784个，

双跨配置，分24组，每跨12组，每跨有4组为每组32槽，8组为每组33槽，每组设一个大电流短路开关。

１．３电解槽

电解槽为钢筋混凝土为槽体，内衬玻璃钢防腐层。槽内尺寸为：5750×1070×1250/1450mm 。电解槽侧壁厚90mm ，端面及底面壁厚为150mm ，每两

个电解槽之间的缝隙为30mm ，

槽底单面纵向坡度4%，内衬玻璃钢防腐层厚度6mm （9层）。１．４极板1.4.1阳极板

结合云铜的现实情况，新的电解工场仍采用小

永久不锈钢阴极铜电解槽系统的设计与实践

代红坤

（云南铜业股份有限公司，云南昆明650102）

〔摘

要〕介绍了云铜永久不锈钢阴极铜电解槽系统的设计主要内容及特点，对施工中出现的问题、试生

产过程、取得效果进行了描述，对设计存在的问题进行了分析并提出了改进措施。

〔关键词〕永久不锈钢阴极；电解槽；极板；实践

中图分类号：TF111.52

文献标识码：B

文章编号：1004-4345（2011）06-0029-04

Design and Practice of Copper Electrolytic Tank System with Permanent Stainless Steel Cathodes

DAI Hong-kun

(Yunnan Copper Co.,Ltd.,Kunming,Yunnan 650102,China)

Abstract The paper introduces the design and design feature of copper electrolytic tank system with permanent stainless steel cathodes,describes the process of test run,problems in construction and the outcome obtained,analyzes the problems existing in design and puts forward some improvement measures.

Keywords permanent stainless steel cathode;electrolytic tank;pole plate;practice

表１主要设计参数

项目参数项目参数电铜规模,kt/a 180阳极重量,kg 270年工作日,d 350阴极有效尺寸,mm 908×900电解回收率,%99.6阳极周期,d 18

电流密度,A/m 2

280阴极周期,d 9残极率,%18每槽阳极数,片57同极距,mm 95每槽阴极数,片56电流效率,%96槽电压,V 0.35槽作业率,%96电解液循环速度,L/min ·槽30阳极有效尺寸,mm 878×840

有色冶金设计与研究

第32卷2011年第6期

12月

图１电解车间配置

极板，但与传统法所使用的大小耳铜阳极板有明显

的区别。

本设计所采用的是对称耳铜阳极板，此种设计使阳极板较以前的放置更平稳，质量分布更均匀，有效地降低了断耳的可能性。传统法铜阳极大小耳底部有一定斜度，与导电板及绝缘材料成线性

接触。将铜阳极的两耳下部铣削成平面，使其能更稳地放置于槽间，保持良好的垂直度及极间距，方便工人操作。

1.4.2永久不锈钢阴极

不锈钢阴极板（图2）包括母板、导电棒和包边条等部分。

1)母板。材质为316L 不锈钢，

含钼2%～3%，以避免产生坑点；碳含量低(0.03%)可以减少碳化铬沉淀，并且减少焊接区的敏感性以降低晶间腐蚀。板身

厚度为3.25mm ，

这是根据经验考虑其使用性能、制造容易程度和投资效果后选择的最优厚度。不锈钢板表面光洁度2B ，表面粗糙度R a 0.25～0.6m 。板身表面涂有一层非常薄且具有顽强的自我修复功能的氧化铬层，使极板具有了高的防腐性能。板片上有窗口，方便吊车起吊，在槽子和剥片机之间运输。

本极板采用了无蜡工艺，其技术核心是阴极板底边采用V 型槽结构，使得在阴极板底部的沉积铜形成电积弱区，便于阴极板两侧的铜分开，形成单块

的高纯阴极铜。

此技术省去了原有底边涂蜡的工序，使厂房更为卫生，同时可以采用比较低的洗水温度。

2)导电棒。导电棒是一个两端封闭的矩形空心棒，材料为304L 不锈钢。导电棒由高强度不锈钢焊

料与不锈钢板缝焊在一起。为提供所需的导电性能，

吊棒表面镀有一层2.5mm 厚的铜。整个导电棒和镀

在不锈钢板上的镀铜层截面积为369mm 2，

比传统法的两个吊耳截面积大得多，导电性能要好。

3)绝缘包边条。铰接式包边条用改良的聚丙烯

(PP)塑料经过机械加工而成，

然后加工成符合不锈钢阴极板厚度所需的形状。

包边条没有直接钉在极板上，而是用带张紧棒装置的夹子夹住包边条，防止铜

进入。为了最大限度地减少包边条上的应力，在剥片过程中，包边条会向外移动，剥片完以后，剥片机上的机械装置将包边条推回到极板上。因极板边缘区域的高电流会导致产品边缘出现缺陷，故阴极板尺寸略比阳极板尺寸大。1.4.3极距

极距对电解过程的技术经济指标和电铜质量都有很大的影响，在满足工艺条件的情况下，缩短极距可以降低电能消耗。不锈钢阴极强度高，不易变形，经常保持平直状态，使缩短电解槽内同极距成为可

能。根据工艺要求、

设备性能，结合云铜实际生产经验，确定同名极间距为95mm 。１．５电解液循环

每个电解槽采用下进上出的电解液循环方式。１．６供电

每跨12组，各设一台160V/30000A 硅整流供电设备和12台大电流短路开关，形成两个独立的供电系

统，每个系统采用槽间串联、

槽内并联的供电方式。1.6.1导电板

设计的槽间导电板两边为半圆突起，放置阴、阳极

图２永久不锈钢阴极板

有色冶金设计与研究第32卷

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