淺談如何降低銅電解殘極率

王 剛

（巴彥淖爾西部銅材有限公司，內(nèi)蒙古 巴彥淖爾 015000）

將火法精煉澆鑄的陽(yáng)極板當(dāng)做陽(yáng)極，用穩(wěn)定性極強(qiáng)的不銹鋼板或者種板系統(tǒng)生產(chǎn)的始極片，當(dāng)做陰極，相互交替的排列于電解槽中，以CuSO4和H2SO4的水溶液為電解液，在直流電的作用下，正極上的銅會(huì)失去兩個(gè)電子，變?yōu)樨?fù)二價(jià)銅離子，但是仍存在不能溶解的一些金屬（如:金、硒、碲等），它們沉落在電解槽的下部，成為陽(yáng)極泥。在這種液體狀態(tài)下，在負(fù)極上首先分離出來(lái)的是負(fù)二價(jià)銅離子，而其他電位較負(fù)的非貴金屬，無(wú)法在陰極上析出，只能繼續(xù)存在于電解液當(dāng)中，在每隔一段時(shí)間的溶液凈化時(shí)剔除掉。如上文所述的操作，正是應(yīng)用較為廣泛的電解精煉銅工藝。電銅，便是在這種工藝中所得到的純度極高的銅。

所謂銅的電解殘極率，是指在Cu電解精煉的過(guò)程中，陽(yáng)極電解生產(chǎn)終了時(shí)的殘余部分（即：產(chǎn)出的殘陽(yáng)極）與入槽陽(yáng)極的重量百分比。殘極率以月為考核單位，殘極率的計(jì)算見(jiàn)下面公式：

就國(guó)內(nèi)的現(xiàn)狀來(lái)說(shuō)，相關(guān)銅電解公司的殘極率大多限定在百分之十四至百分之二十之間。在銅的冶煉生產(chǎn)的過(guò)程中,電解精煉產(chǎn)出的殘極大部分都重返火法精煉的步驟,再次熔合成新的陽(yáng)極。

為了實(shí)現(xiàn)低成本、高效益的目標(biāo)，多數(shù)銅電解企業(yè)基于陰極銅出產(chǎn)量較為有限的狀況，努力使重新進(jìn)行火法精煉工序的殘極數(shù)量變少,使返煉的資金費(fèi)用和金屬折損方面的數(shù)量也變少,且盡可能避免貨存積壓。如果想要達(dá)到陰極銅生產(chǎn)的高質(zhì)量，就需要通過(guò)較高的殘極率,來(lái)保證殘極板的面積足夠大,相應(yīng)的使下一個(gè)電解循環(huán)中殘極板上的電流密度變小,從而提高陰極銅質(zhì)量。此外,殘極板上電流密度減小的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是降低了槽電壓,也減少了銅電解的直流電消耗，有助實(shí)現(xiàn)降低成本的目的。

1 改造陽(yáng)極模

所謂陽(yáng)極模，是在銅的火法精煉廠鑄造陽(yáng)極板時(shí)所需的設(shè)備之一。設(shè)計(jì)不合理的陽(yáng)極模，多出現(xiàn)裂紋、變形等問(wèn)題，報(bào)廢頻繁，不能較長(zhǎng)使用，既影響效率，還加大成本。經(jīng)過(guò)科學(xué)改造的陽(yáng)極模，質(zhì)量會(huì)有很大提升，平均壽命會(huì)增加3到6倍。陽(yáng)極模的生產(chǎn)制造，直接影響它澆鑄的陽(yáng)極板的生產(chǎn)和使用，極為關(guān)鍵。

（1）陽(yáng)極板的耳部具有吊掛陽(yáng)極板，并保持系統(tǒng)有穩(wěn)定的過(guò)電位，它的重量在電解過(guò)程中總體上沒(méi)有明顯變化。在以前的設(shè)計(jì)中，陽(yáng)極板耳部與板面厚度一致，對(duì)殘極率的降低無(wú)益。一些公司企業(yè)精于探索，從各個(gè)角度出發(fā)，多次對(duì)陽(yáng)極模施行改造。改造后的陽(yáng)極模，耳部變的精巧，側(cè)面斜度也進(jìn)行了調(diào)整，使耳部厚度比板面厚度減少3-5mm。無(wú)論從理論還是實(shí)踐角度來(lái)說(shuō)，都是可以降低殘極率的。

（2）陽(yáng)極模的總體狀況也需要改善。如果將模具頂部的板孔鑄作技術(shù)改為一次性鑄孔工藝，在使用過(guò)程中頂板孔周邊部分的穩(wěn)固性會(huì)明顯增加，從而有效避免陽(yáng)極模的過(guò)量損耗，節(jié)省機(jī)加工費(fèi)用，縮減了不必要的成本。

（3）在細(xì)節(jié)方面，如果堅(jiān)持在陽(yáng)極板鑄造前在澆鑄面上涂灑BaSO4溶液，就有利于澆鑄后的陽(yáng)極板依附性減弱，進(jìn)而在分離時(shí)保護(hù)好陽(yáng)極板，避免形變，有助于電解操作。

2 對(duì)銅電解操作和陰極進(jìn)行改進(jìn)

（1）通過(guò)對(duì)銅電解的陰極板面積進(jìn)行加長(zhǎng)，使得陰極變形的難度減小。為了避免陰極發(fā)生彎曲，多數(shù)企業(yè)使用陰極機(jī)組進(jìn)行始極片的生產(chǎn)。將母板在槽時(shí)間延長(zhǎng)原來(lái)的三分之一，從而使其厚度增加近一倍。

（2）在陰極下半期，陰極吊耳大處多會(huì)發(fā)生斷裂。這種現(xiàn)象的發(fā)生，并不是質(zhì)量不過(guò)關(guān)，而是陰極重量偏大的緣故。通過(guò)研究及生產(chǎn)實(shí)踐表明，效果顯著的避免陽(yáng)極耳部液面處損壞、降低殘極率的對(duì)策，即是調(diào)整電解槽內(nèi)的液面高度。為了避免吊耳斷裂，需要在適度的情況下，把電解槽內(nèi)的電解液高度提高兩到三厘米，增加陰極吊耳處的厚度。

（3）陽(yáng)極板的分板環(huán)節(jié)需要進(jìn)一步嚴(yán)格化，對(duì)造型、薄厚不合格的產(chǎn)品進(jìn)行單獨(dú)堆放；且要按照陽(yáng)極板的重量進(jìn)行分組，分出的每一類(lèi)陽(yáng)極板之間的重量數(shù)差應(yīng)小于十千克，并依照不同的重量值分別放入槽里。

（4）半溶陽(yáng)極挑選環(huán)節(jié)應(yīng)該進(jìn)一步嚴(yán)格化。在工作中要學(xué)會(huì)轉(zhuǎn)變思路，分類(lèi)排列半溶陽(yáng)極，把其中能重新使用較長(zhǎng)時(shí)間的再次入槽，以起到降低殘極率的作用。

（5）電解液溫度的提高，有利于電解生產(chǎn)。因?yàn)檫@樣能夠減弱陽(yáng)極的鈍化，雖然溫度升高，蒸汽消耗會(huì)有所增加，但總體是有利的。

（6）電解工序的穩(wěn)定，需要多種條件促成，例如恒定電解液的成分、溫度，保持電流強(qiáng)度、添加劑加入量等均衡的操作技術(shù)等，多方面都是有關(guān)的。

（7）減少檢修次數(shù),縮短停電時(shí)間。電解過(guò)程中盡可能減少非計(jì)劃?rùn)z修電解槽次數(shù),縮短停電時(shí)間。每一次局部停電檢修,都會(huì)縮短陽(yáng)極的使用周期,檢修次數(shù)越多,時(shí)間越長(zhǎng),陽(yáng)極的實(shí)際使用周期越短,殘極率自然就會(huì)升高。

3 結(jié)語(yǔ)

企業(yè)生產(chǎn)追求效益是實(shí)現(xiàn)其價(jià)值的途徑，借助創(chuàng)新思維、突破陳舊習(xí)慣，科學(xué)合理改進(jìn)技術(shù)手段、管理策略，才可以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展、實(shí)現(xiàn)企業(yè)騰飛。本文以降成本、增效利為目標(biāo)，對(duì)降低殘極率的相關(guān)技術(shù)手段、問(wèn)題進(jìn)行了綜合的分析和探討，旨在與同仁們交流生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)共同發(fā)展。

[1]王舉良,孫頂潤(rùn),趙偉東.銅電解殘極率升降對(duì)陰極銅加工費(fèi)增減量的計(jì)算[J].冶金能源,2010，11(6):15-17.