國產(chǎn)有色冶煉裝備的發(fā)展與應(yīng)用

劉志剛

（江西銅業(yè)集團貴溪冶煉廠，江西貴溪 335424）

1 前言

“十二五”期間中國銅加工行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)升級將貫穿始終，同時要重點攻克包括高性價比銅加工裝備開發(fā)等問題。“十二五”規(guī)劃對銅工業(yè)的發(fā)展要求提高產(chǎn)業(yè)集中度。到2015年，將實現(xiàn)前10家企業(yè)的冶煉產(chǎn)量達到全國的90%，以提高銅資源的利用率、完善國內(nèi)銅的定價機制。2013年，我國十種有色金屬產(chǎn)量為4029萬噸，同比增長9.9%。其中，精煉銅、鉛、鋅產(chǎn)量分別為684萬噸、447萬噸、530萬噸，分別增長13.5%、5%、11.1%。我國在引進國外產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，進行消化吸收，逐漸具備了自行設(shè)計、開發(fā)重大技術(shù)裝備的能力。而80年代以來，通過引進消化吸收進口裝備，在很大程度上促進了國內(nèi)企業(yè)的新產(chǎn)品開發(fā)和制造工藝水平的提高。技術(shù)性能有了明顯的提高，生產(chǎn)設(shè)備及加工工藝有了明顯改進。憑借比國外同類產(chǎn)品更高的性價比和服務(wù)優(yōu)勢，國產(chǎn)品牌已經(jīng)在國內(nèi)市場競爭中占據(jù)主導(dǎo)地位。

2 應(yīng)用前景分析

精煉銅陽極板澆鑄、運輸及整形生產(chǎn)技術(shù)裝備，不僅填補國內(nèi)同類產(chǎn)品的空白，而且也使國內(nèi)銅冶煉行業(yè)澆鑄工藝達到世界先進水平。該項目由于具有提高勞動生產(chǎn)率，減輕工人勞動強度等特性，該技術(shù)裝備的市場前景可觀，具有市場開發(fā)價值，可提高整個銅冶煉行業(yè)的技術(shù)裝備水平，促進我國銅冶煉工業(yè)的發(fā)展。還可將該技術(shù)裝備應(yīng)用于鉛鋅等有色金屬的冶煉。

2002年首臺國產(chǎn)定量圓盤澆鑄機問世后，先后為相關(guān)銅冶煉企業(yè)配套生產(chǎn)了多臺圓盤澆鑄機。

電解機組是精煉銅生產(chǎn)的必備裝備，江西銅業(yè)集團公司研發(fā)的成套電解機組技術(shù)運用于江銅清遠10萬噸銅電解環(huán)保技改工程、貴溪冶煉廠一系列電解、貴溪冶煉廠三系列電解、大冶有色電解、浙江和鼎電解銅業(yè)生產(chǎn)線等項目均取得了良好的生產(chǎn)實踐。

鉛鋅冶煉運輸線機組實現(xiàn)了鉛鋅火法生產(chǎn)物料與濕法生產(chǎn)物料的全自動運輸。江西銅業(yè)集團公司研發(fā)的鉛鋅冶煉運輸線機組在江西銅業(yè)鉛鋅金屬有限公司投入使用以來，運行穩(wěn)定，達到設(shè)計性能指標(biāo)，完全滿足生產(chǎn)需要，實現(xiàn)物料倒運自動運輸，無人操作。該技術(shù)裝備在同行業(yè)乃至其他行業(yè)的產(chǎn)品自動化運輸場合具有很好的推廣應(yīng)用價值。

3 有色冶煉設(shè)備投入運行情況

現(xiàn)代銅電解生產(chǎn)向著大極板、長周期、高電流密度、高品質(zhì)發(fā)展，因此，陽極板是電解銅的原材料，要獲得優(yōu)質(zhì)的電解銅，需陽極板的外形良好。陽極板外形影響電解過程中電流效率和殘極率。

擁有完整的自動化極板作業(yè)機組是實現(xiàn)銅電解生產(chǎn)高效率、高質(zhì)量的前提。

銅陽極板一般在火法冶煉中使用圓盤澆鑄機澆鑄成型，通過叉車運送到電解車間陽極板整形機組進行整形排列等。

圓盤澆鑄機在有色冶煉行業(yè)廣泛用于陽極板的澆鑄。江西銅業(yè)集團公司在2002年研制成功國內(nèi)第一臺全自動圓盤澆鑄機。填補了國內(nèi)同類產(chǎn)品的空白，在性能指標(biāo)上達到了進口產(chǎn)品的性能，操作上滿足了中國人的習(xí)慣。2008年研制的全自動鉛陽極板圓盤澆鑄機，在貴溪冶煉廠新材料車間運行至今，自動化程度高，性能穩(wěn)定，生產(chǎn)的鉛陽極板合格率高。2011年研制的銀錠澆鑄機，在江西銅業(yè)鉛鋅金屬有限公司投入運行，設(shè)備性能達產(chǎn)達標(biāo)。

當(dāng)前我國精煉銅生產(chǎn)主要有傳統(tǒng)法和永久陰極電解法兩種，傳統(tǒng)法電解機組主要由陽極整形機組、始極片加工機組、電銅洗滌堆垛機組、殘極洗滌堆垛機組四部份組成；永久陰極電解機組主要由陽極整形機組、剝片機組、殘極洗滌垛機機組三部份組成，該機組都實現(xiàn)了國產(chǎn)化研制，滿足工藝生產(chǎn)需要。

陽極板從圓盤澆鑄機組到電解陽極整形機組傳統(tǒng)使用叉車運送，對環(huán)境污染高，使用成本高，采用鏈條運輸生產(chǎn)線設(shè)備替代。運輸線機組研制基于整體系統(tǒng)設(shè)計理念，全自動化生產(chǎn)設(shè)備設(shè)計思路，能夠完全無縫銜接澆鑄工序及電解工序的生產(chǎn)，實現(xiàn)火法冶煉與濕法冶煉中間產(chǎn)品的自動化運送，較之傳統(tǒng)的叉車轉(zhuǎn)運既經(jīng)濟又安全環(huán)保，生產(chǎn)效率大大提高。運輸線包括鉛陽極板運輸線、鉛殘極運輸線、析出鋅陰極運輸線。

本項目需對以上設(shè)備進行一體化、模塊化研制和生產(chǎn)適應(yīng)性優(yōu)化。

4 關(guān)鍵技術(shù)和經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)

圓盤澆鑄機需要研發(fā)澆鑄速度達110噸/小時，陽極板物理規(guī)格合格率超98%，陽極板重量偏差在2公斤范圍內(nèi)，關(guān)鍵技術(shù)為實現(xiàn)全自動化控制，該技術(shù)裝備適用于各種重量的陽極板生產(chǎn)，各項經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)都優(yōu)于進口圓盤澆鑄機，維護費用僅為進口同類型設(shè)備維護費用的30%。2015年，江西銅業(yè)集團公司將貴溪冶煉廠一系統(tǒng)陽極爐兩臺澆鑄機進行提升改造M28單圓盤澆鑄的澆鑄速度由80噸提升至105噸，M16雙圓盤澆鑄機澆鑄速度由90噸提升至110噸，兩臺澆鑄機的澆鑄速度都提升了20%以上。澆鑄速度的提升減少了澆鑄時間，縮短了整個工藝流程的時間，原先三臺陽極爐作業(yè)，變?yōu)閮膳_陽極爐作業(yè)，重油單耗下降至5公斤/噸銅，每年節(jié)約重油和電費超千萬元，節(jié)約設(shè)備維護費超百萬元。

陽極整形機組需要研發(fā)整形排列速度達到500片/小時，陽極整形壓力機和陽極銑耳機是關(guān)鍵技術(shù)，陽極板的平整是陽極裝槽前的重要工序，陽極板的平整度直接關(guān)系到電解質(zhì)量，機組開發(fā)的750噸臥式壓力機，通過定板和動壓頭之間的擠壓，對陽極板板身進行整體式的擠壓平整，并使用副壓頭對陽極耳部進行局部擠壓平整，平整后的陽極表面平整，無粒子。陽極耳部和導(dǎo)電母排的接觸質(zhì)量直接影響電解的電流效率的電耗，因此要對其接觸面進行銑銷加工，機組研發(fā)的陽極銑耳機通過齒輪箱傳動、液壓自動進退銑刀等裝置成功實現(xiàn)了一次銑銷6組陽極耳部，加工的耳部表面光潔度達到3.2，滿足導(dǎo)電要求。

始極片機組需要研發(fā)始極片加工合格率達到600片/小時的機組，關(guān)鍵技術(shù)是始極片的垂直度，始極片的垂直度是保證電解過程中陰極和陽極之間間距的重要參數(shù)，機組開發(fā)的21組精密校平機構(gòu)和8組壓紋機構(gòu)通過粗校平、精校平、壓紋、去應(yīng)力校平四道工序，成功保證了始極片的垂直度≤6mm。

電解后產(chǎn)生的電銅和殘極表面吸附有電解液和陽極泥，對電銅清洗和堆垛打包是剝片機組的關(guān)鍵技術(shù)，剝片機組的加工能力應(yīng)達到700片/小時以上。

運輸線機組需要研發(fā)安全電壓軌道重載運輸技術(shù)，技術(shù)裝備的運輸能力和在線儲存產(chǎn)品能力，能適應(yīng)復(fù)雜多變的生產(chǎn)需求。在自動化控制程序設(shè)計方面，采用功能塊程序化處理，便于故障查找和修改。機組在功能上劃分為區(qū)域式控制，既實現(xiàn)了機組整體控制，又實現(xiàn)了機組的分散控制，操作更為靈活方便，故障處理更加快捷。根據(jù)工藝操作和輸送過程需要，設(shè)計不同的工況控制模式。

在自動化控制方面的關(guān)鍵技術(shù)是使得技術(shù)裝備既能全流程自動運行又能局部自動控制。研發(fā)具有高性能工業(yè)控制自動化系統(tǒng)和檢測設(shè)備，有圓盤澆鑄自動化控制系統(tǒng)，機械手取板控制系統(tǒng)，動態(tài)澆鑄平臺秤，電解機組自動化控制系統(tǒng)，陽極板重量和物理規(guī)格檢測系統(tǒng)，不銹鋼陰極變形檢測系統(tǒng)，剝片機組機器人自動控制系統(tǒng)，運輸線機組分布式自動化控制系統(tǒng)等。

5 市場推廣情況

用戶包含江西銅業(yè)集團公司、四川昆鵬銅業(yè)公司、浙江和鼎銅業(yè)公司、云南銅業(yè)、湖北大冶有色金屬公司、山東恒邦冶煉有限公司。

江西銅業(yè)集團公司是中國有色金屬行業(yè)集銅的采、選、冶、加于一體的特大型聯(lián)合企業(yè)，是中國最大的銅產(chǎn)品生產(chǎn)基地和重要的硫化工原料及金銀產(chǎn)地。自主研發(fā)的設(shè)備投入運行的有全自動圓盤澆鑄機6套，捅風(fēng)眼機9臺、傳統(tǒng)法電解機組6臺、凈化過濾機2臺、自動化中間物料運輸線機組3臺、轉(zhuǎn)爐殘極加料機3臺等，成為其火法冶煉和濕法技術(shù)裝備的核心。自主研發(fā)的技術(shù)裝備逐步在替代進口裝備。

四川昆鵬銅業(yè)公司主要產(chǎn)品為陽極銅、工業(yè)硫酸及副產(chǎn)品，主體及輔助工程投資概算為10億元，于2008年6月正式開工，主體工程計劃于2010年3月底建成，工程總投資118754.26萬元人民幣。自主研發(fā)的技術(shù)裝備設(shè)備投入該工程運行的有2臺全自動圓盤澆鑄機和3臺轉(zhuǎn)爐捅風(fēng)眼機。為該公司生產(chǎn)合格率高達99%的陽極板提供了設(shè)備保證。

浙江和鼎銅業(yè)有限公司成立于2011年4月，系由杭州富春江冶煉有限公司和江西銅業(yè)集團公司共同設(shè)立的子公司。注冊資本1億7000萬元，專門承擔(dān)杭州富春江冶煉有限公司“10萬噸礦產(chǎn)粗銅搬遷改造和27萬噸電解銅項目”，該項目采用具有自主知識產(chǎn)權(quán)國內(nèi)領(lǐng)先的“富氧側(cè)吹熔池熔煉、電爐貧化、轉(zhuǎn)爐吹煉、陽極爐精煉、PC電解”工藝。自主研發(fā)的設(shè)備在該廠投入運行的有2臺全自動圓盤澆鑄機和1臺殘極洗滌機組，是火法冶煉和濕法冶煉的關(guān)鍵設(shè)備。為該公司生產(chǎn)了合格陽極板，滿足了電解工序的生產(chǎn)要求。

福建紫金礦業(yè)是以黃金及基本金屬礦產(chǎn)資源勘查和開發(fā)為主的礦業(yè)集團，全球500強企業(yè)。自主研發(fā)的3臺轉(zhuǎn)爐殘極加料機在該公司投入運行。