降低貴冶電解殘極率

邱林珺（江西銅業(yè)集團公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

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降低貴冶電解殘極率

邱林珺
（江西銅業(yè)集團公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

摘 要：殘極率是衡量電解技術重要技經指標之一。降低殘極率可以直接減少殘極回爐量，降低熔煉重復冶煉成本及銅金屬損失。貴冶從生產實際出發(fā)，提出了降低電解殘極率的措施，并且在2013年貴冶殘極率達到了世界領先水平的基礎上，取得了較大的進步。

關鍵詞：降低；貴冶，電解；殘極率；陽極

1 引言

目前，銅的冶煉主要是以火法為主，一般產出含銅98.5%～99.7%的陽極銅，江西銅業(yè)集團公司貴溪冶煉廠(簡稱“貴冶”)產出的陽極銅品位一般在99.2%以上，火法產出的陽極銅不能滿足現代工業(yè)對銅品質的要求，因此火法銅冶煉產品均通過電解工藝除去火法工藝難以除去的雜質［1］。

殘極率是衡量電解技術水平重要指標之一，電解精煉產出的殘極返回火法工序，重新鑄造成陽極銅。降低殘極率可以直接減少殘極回爐量，降低熔煉重復冶煉成本。在保證電解工序正常生產和陰極銅質量的前提下，應盡量降低殘極率［2］。

目前國內外銅電解企業(yè)殘極率根據工藝、陽極銅重量等指標不同，一般控制在10%～20%之間［3］。2013年貴冶電解殘極率為13.91%，達到世界先進水平。但是與世界領先水平的10%還有較大差距，有較大的進步空間。通過2014年一年來采取的有效措施，使得2014年綜合殘極率下降至13.58%。

2 制約殘極率下降的因素分析

在銅電解生產過程中，殘極率受到多種因素影響，如陽極銅單重，陽極物理規(guī)格，電解通電時間，電解電流強度等等。

2.1陽極銅單重影響

貴冶殘極率計算公式為：

通過計算，減少入槽陽極重量，出槽是殘極重量也會減少，即將殘極重量(即分子)和陽極重量(即分母)同時減去相同的數值，則殘極率(即結果)將會減少：

從計算結果可知，將陽極重量減輕，理論上可以減少殘極率。

2.2陽極銅物理規(guī)格影響

陽極單重偏差大、厚薄不均、垂直度差，都容易造成陰、陽極片間距不均勻，導致電流密度在板面上分布不均勻，使陽極溶解不均［4］，在相同通電時間情況下，因陽極過薄電解后的殘極可能會因陽極過薄而形成斷耳，落入槽內接觸陰極導致短路，或因陽極過厚導致殘極重量過重。

若陽極銅表面有鼓包、飛邊或長有板筋，則會影響陰極銅的生長，容易在陽極對應位置長出粒子導致短路率增加，造成殘極率升高。

2.3電解通電時間影響

陽極在電解槽內通電生產，其通電時間直接影響陽極溶解的多少，通電時間長，陽極溶解多，但殘極易因電解過度而斷裂。通電時間短，則殘極重量過重。

3 降低殘極率的主要措施

3.1降低陽極單重

2013年，貴冶陽極銅單重為398kg，殘極率為13.91%。則殘極重量為：

398×0.1391=55.3618kg

若降低陽極單重1kg，則殘極率可降低至：

54.3618÷397×100%=13.69%

若降低陽極單重3kg，則殘極率可降低至：

52.3618÷395×100%=13.25%

通過理論計算，僅僅減少陽極單重一項，可降低殘極率0.22%以上。

貴冶目前有兩套電解系統，即傳統電解技術和ISA電解技術，電解現行的陽極銅為通用陽極，即在傳統法和ISA法都可用的陽極。但傳統法和ISA法的行車調運陽極方式不同。傳統法行車調運陽極是勾陽極外耳，ISA法行車是勾陽極內耳。

通過理論計算，減少陽極單重可減少殘極率，但是這個結果是建立在殘極不斷裂的基礎上的，若減少陽極重量，必然會減薄陽極厚度，到電解后期，可能會出現殘極斷裂現象。貴冶對陽極尺寸創(chuàng)新設計，改變陽極耳部尺寸，減薄耳部厚度，達到降低陽極重量的目的，而陽極板面厚度不變，使得電解后期，不會出現因陽極偏薄而出現殘極斷裂的現象。

貴冶通過改造，在現有設備、工藝條件基礎上，減薄陽極耳部厚度。通過對陽極鋼模耳部改型，將鋼模耳部厚度減薄。重新設計傳統法陽極，因行車吊運的是外耳，故內耳在傳統法中無任何用處，反而會加重陽極和殘極重量，故將傳統法陽極內耳除去、耳部減薄。

通過理論研究，改模過程中生產出的兩種陽極在電解試反復實驗，而后觀察陽極耳朵在叉運、吊裝、承重等各方面對生產造成的影響，經過近五個月的試生產，不斷實驗、持續(xù)改進，最終確定將通用陽極鋼模耳部厚度由原來的61mm減至58mm，單重減至397kg。傳統法陽極鋼模厚度減至58mm，除去內耳，單重減至395kg。

圖1　將通用陽極鋼模耳部減薄

圖2　將通用陽極改為傳統法獨用陽極，鋼模內耳除去、耳部減薄

3.2提高陽極銅物理合格率

貴冶電解長期生產實踐可知，陽極銅物理規(guī)格對銅電解影響非常大。陽極表面長有飛邊毛刺、陽極厚薄不均、板面板筋較多等問題容易造成陽極在電解過程中短路［4］，耳部偏薄則會造成陽極中心偏離垂直，陽極底部間距過小導致短路。

貴冶對陽極物理規(guī)格有著較為嚴格的標準，對單重、外形尺寸、板筋飛邊毛刺都有相應的規(guī)定。為了降低殘極率，應減少不合格陽極進入電解。

貴冶嚴格控制陽極澆鑄過程，創(chuàng)新精煉工藝，改進澆鑄技術，提高陽極物理規(guī)格合格率，為電解提供高質量原料［6］。做好澆鑄前溜槽、包子、銅模澆鑄前的預熱工作，做好每塊銅模產出的陽極板進行物理規(guī)格檢測及統計工作，為后續(xù)銅模質量改進提供依據。根據統計得出的經驗，估算出銅模使用壽命，到銅模使用后期，陽極出現了較為明顯的板筋、厚薄不均的情況，則更換銅模。澆鑄過程精細控制，減少不合格陽極形成，對已經形成飛邊毛刺的陽極，挑出修整后在運入電解生產。

3.3穩(wěn)定電解槽通電時間，有效降低殘極整體重量

在陽極單重、物理規(guī)格的不斷調整與完善的同時，貴冶也在不斷摸索如何降低電解后殘極的重量。貴冶發(fā)現由于受到出裝槽速度及設備故障的影響，電解車間每組的作業(yè)時間相差很大，最多可相差2～3h，故通電時間也相差較大，殘極重量隨之有較大差別。

貴冶著手均衡電解槽面作業(yè)時間，首先根據出槽殘極重量與電流算出大概通電時間，然后根據通電時間計算出作業(yè)時間。經調查發(fā)現，實際作業(yè)時間與理論作業(yè)時間有者較大差別，為此，工廠計劃性延長作業(yè)時間短的槽組的作業(yè)時間，延遲通電。對作業(yè)時間較長的槽組進行跟蹤，發(fā)現影響作業(yè)時間主要因素為設備故障。貴冶安排在電解作業(yè)量少的時候對機組、行車等設備進行集中檢修，經過幾次檢修后，設備故障大幅度減少，槽面作業(yè)時間得到相對穩(wěn)定。

綜合出裝槽作業(yè)時間、電流強度、陽極周期、陽極單重，算出這些參數與殘極的聯系，根據出槽時殘極溶解情況，微調電流強度，避免陽極周期后期，殘極掉入電解槽內，影響生產操作。

同時，貴冶還強化裝槽和短路處理質量，在陽極物理規(guī)格提高的條件下，均衡陽極間距，重新編制短路處理作業(yè)計劃，對短路多的槽組單獨登記，并縮短相關槽組處理短路作業(yè)間隔時間，減少因裝槽作業(yè)陽極間距不均及短路處理不當導致對殘極重量的影響。

貴冶電解生產實踐表面，合理控制各時段電解液液位，能有效降低殘極率及減少殘極斷耳，而在前期降低陽極單重及提高物理合格率的生產亦表明，采取提放液位能有效降低殘極斷耳數量，提放液位取得了一定成效。貴冶采取提放液位措施，在陽極電解前期采取高液位，能保證多溶解陽極；而后期采取低液位，可使低液位陽極盡量溶解，減少液下殘極重量，減少橫梁負重，最終減少殘極斷裂數量。

4 實施效果

因陽極板調試周期長，至2014年6月份陽極銅單重才最終確定，火法車間開始有序更換改型銅模。至10月中旬，銅模全部更換完成，全部單重下調，無內耳陽極下調至395kg，通用陽極下調至397kg。

而后又經過了3個月的生產，生產實踐證明，通過減少陽極單重，穩(wěn)定電解作業(yè)等措施，殘極率得到了有效下降。2014年12月的殘極率下降至13.42%，而2014年全年綜合殘極率為13.58%， 單獨統計無內耳陽極的殘極率最低已降至12.90%。詳見圖3。

圖3　貴冶2014年電解殘極率趨勢

5 結語

殘極率的降低，最直觀的成效就是減少殘極回爐量，降低熔煉對物料的處理量，減少了設備損耗，更重要的是的提高了銅、金、銀等有價金屬的回收率，從而降低了工廠成本［5］。貴冶在實施降低殘極率措施的生產過程中，效果最明顯、最關鍵的是電解工序均衡槽面通電時間、強化裝槽等一系列措施，從2014年1月底開始實施，2、3月殘極率得到了有效降低，至6月陽極單重確定時，殘極率已經下降至較低水平。從10月開始，火法工序的改進陽極措施開始起到明顯效果，改模陽極開始全面使用，殘極率下降至更低水平，由于11月電解三系列ISA法進行檢修，傳統法無內耳陽極裝槽比例大幅度上升，11月殘極率降至了全年，乃至歷史最低。

經過一年的生產實踐，貴冶采取了降低電解殘極率的一些有效措施，使得貴冶殘極率大幅度下降，這些措施為今后火法陽極生產及電解工序生產積累了大量寶貴經驗。

參考文獻：

［1］王舉良, 孫項潤, 趙偉東. 銅電解殘極率升降對陰極銅加工費增減量的計算[J]. 冶金能源, 2010, 29(6):15-17.

［2］王沖, 羅勁松, 李堅. 銅電解降低殘極率的生產實踐及經濟效益[J].中國有色冶金, 2013(2):30-34.

［3］陳崇善, 林欣. 淺析陽極板對電解銅殘極率的影響[J]. 2013(5):20-21.

［4］朱祖澤, 賀家齊. 現代銅冶金學[M]. 北京:科學藝術出版社, 2003:517.

［5］孔繁森. 淺析降低殘極率和降低成本的關系[J]. 江西銅業(yè)工程, 1999(2):27-28.

［6］張貴華. 提升陽極板合格率的措施[J]. 銅業(yè)工程, 2006(1):34-36.

Reducing the Copper Electrolytic Scrap Rate in Guixi Smelter

QIU Lin-jun
（Guixi Smelter, Jiangxi Copper Corporation, Guixi 335424, Jiangxi, China）

Abstract:Scrap rate is one of the most important indexes to measure the electrolytic technology. Reducing scrap rate can directly reduce the scrap recycled amount, smelting cost and the repeated loss of metal. According to the actual production in Guixi smelter, this paper puts forwardthe measures of reducing the scrap rate, and the smelter reached the world's leading level of the scrap rate in 2013, and makes further progress at present.

Keywords:reduce；scrap rate；copper electrolytic；Guixi smelter；anode

作者簡介：邱林珺（1980-），男，廣東揭陽人，冶煉工程師，主要從事銅冶金過程與工藝控制。E-mail: Linker_fb@foxmail.com

收稿日期：2015-08-14

中圖分類號：TF111.52

文獻標識碼：B

文章編號：1009-3842（2016）01-0062-04