外購復雜原料陽極貴冶電解探索及生產實踐

張文璽

（江西銅業集團公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

2017年江銅貴溪冶煉廠電解車間共處理外購復雜原料陽極25萬t，其中某廠提供的復雜原料陽極約10萬噸，全部由車間一系列傳統法負責裝槽電解。

該10萬t外購陽極存在雜質配比不均衡［1］、尺寸超寬等問題，電解生產過程時出現大量漂浮陽極泥、陽極鈍化［2］、陰極長側邊粒子現象，造成短路多、電效低、電單耗和殘極率高、陰極銅品質差，給車間全年生產任務的完成、產品質量的保證和電效等關鍵指標的提升都帶來了較大的壓力。

2 外購復雜原料陽極電解的不利影響

外購陽極主要對銅電解生產帶來以下不良影響：

（1）電解時陰極銅板面粒子多［3］，電效低、短路多、陰極銅產量受到嚴重的影響。相比自產陽極，外購陽極裝槽每槽減少1～1.2t陰極銅。

（2）電解時陽極表面陽極泥不易脫落，陽極鈍化、溶解性差，電解殘極率高，能耗上升，電解液銅離子濃度急劇下降。短路率達到0.6%～1.2%左右，電流效率小于90%。

（3）陽極As/(Sb+Bi)較低［4］，電解飄浮陽極泥多，液位線密集粒子嚴重，陰極銅物理規格較差。

3 試驗探索

從2017年3月15日開始，將某廠提供的復雜原料陽極集中裝入電解一系列東擴循環系統，便于集中管理和對工藝參數的調整。

3.1 提高產量

3.1.1 提高電流密度

調整電流密度［5］分別為288A/m2和300A/m2，實際單槽產量在8.6t左右，跟正常陽極比較，單槽欠產0.2～0.3t，物理規格區別不大。

3.1.2 調整流量

增大流量至32L/min，單槽產量為7.9t；降低流量25L/min，單槽產量為8.05t，效果不明顯。

3.2 改善陽極溶解

3.2.1 開展電流擊穿試驗

該廠的外購陽極在電解槽內的普遍表現是陽極泥粘度大，陽極表面的陽極泥不易脫落、沉降，導致陽極溶解效果差。針對陽極不易溶解［6］，工藝采取每天對東擴系統短路器進行2次閉合、斷開，利用瞬間電流變化對陽極進行電流擊穿，以改善陽極泥的穿透性，利于陽極泥脫落，從而改善陽極的溶解。

3.2.2 振打陽極導電端

復雜原料陽極鈍化、槽壓異常時，及時采用鐵錘逐一敲打陽極耳部的導電端，利于陽極表面結殼的松動脫落，改善陽極鈍化。

3.3 消除液位線粒子

3.3.1 調整電解液酸度和溫度

4月份該廠提供的外購陽極As/(Sb+Bi)偏低，電解時液面漂浮陽極泥多，導致陰極銅液位線粒子嚴重。為減少漂浮陽極泥，提高陰極銅質量，工藝對東擴系統電解液的酸度和溫度進行多次調整，試驗效果均不明顯。

3.3.2 調整提放液位頻次

為減少漂浮陽極泥帶來的液位線粒子，電解一系列東擴系統采取非常規提液位法：每天提放1次液位，每天6h低液位，其余時間高液位，對減少液位線粒子有一定效果。

3.3.3 改善循環方式

東擴循環系統為單邊出液循環方式，為驗證兩端出液對消除液位線粒子的效果，8月初，在老系統23/24組裝入外購陽極。經過2周期的電解生產試驗，漂浮陽極泥可從兩端出液口及時排出，陰極銅液位線粒子情況基本消除，但是卻產生了單個粒子。

3.3.4 調整添加劑配比

針對老系統23/24組出現單個粒子的情況，試驗過程中將骨膠降低3g/t，鹽酸降低5g/t，單個粒子韌性下降，同時加強極板短路處理，單個粒子得以抑制。9月中旬，骨膠繼續減量，陰極銅結晶質量和粒子韌性均得以改善，短路率也呈下降趨勢。

4 確定具體實施方案

4.1 改變裝槽系統

經前期試驗發現，兩端出液對消除液位線粒子有較好的效果。8月底，車間按計劃將復雜外購陽極逐步裝入老系統和新系統兩端出液的電解槽中。

4.2 進行電流擊穿動作

通過前期試驗發現，電流擊穿對改善陽極泥的穿透性有較好的效果。因此，電解一系列每天對老系統和新系統的短路器進行電流擊穿動作，從而提高陽極的溶解效果，改善陽極鈍化。

4.3 調整添加劑配比

根據陰極銅質量的實際情況，對骨膠和鹽酸的配比進行實時調整，從而保證陰極銅的結晶質量和粒子的韌性。表1為添加劑配比的調整變化。

表1 添加劑配比的調整變化 g/t

5 實施效果

5.1 產量明顯提高

由圖1可以看出，一季度初期裝入外購陽極，產量急劇減少。采取相應措施后產量呈增長趨勢。2017年電解一系列陰極銅實際總產量為34.338萬t，順利完成了全年產量任務。

圖1 改進后產量變化情況

5.2 殘極率和短路率降低

陽極的溶解效果改善和采用非常規提放液位后，殘極率和短路率均呈下降趨勢，且都穩定在內控指標之內。

圖2 改進后殘極率和短路率變化情況

5.3 電流效率提高，周期直流電單耗降低

由圖3可以看出，采取人為措施干預之后，電流效率明顯提高且趨于穩定；周期直流電單耗呈下降趨勢。

圖3 改進后電流效率和周期直流電單耗變化情況

6 結語

通過對外購復雜原料陽極的電解探索和實踐，采取必要的人為措施干預可有效改善復雜原料陽極電解時出現的陽極不易溶解、鈍化、短路多、電效低、陰極銅質量差等問題；但陽極板中雜質元素含量的配比，尤其是陽極板中As含量和As/(Sb+Bi)的比例控制對電解工序的正常進行至關重要。從陽極板火法冶煉生產環節著手合理的物料配比，為電解提供合理雜質比例的陽極板物料，可極大程度降低電解工序的電解難度。