不停產檢修銅電解主進液管道實踐

萬黎明，樂安勝

（大冶有色金屬集團控股有限公司，湖北 黃石 435005）

1 引言

大冶有色是國有控制股的大型銅冶煉企業，于2012年10月竣工投產的30萬t銅加工清潔生產示范項目，采用不銹鋼永久陰極法電解［1］。電解分為東西區兩個獨立的系統，每個系統擁有電解槽512個，各自獨立的電解液循環循環系統。

在銅電解過程中，陽極雜質在通電情況下不斷溶解進入電解液中，雖然每天都會抽取一部分電解液去凈化，但電解液中的雜質含量一直維持較高的水平。這些雜質中的As、Sb和Bi等在電解過程中會發生共沉淀反應，生產砷酸鹽、銻酸鹽等難容物。慢慢在電解槽和電解液的工藝管道內壁結垢。銅電解中加入了明膠和阿維酮等添加劑，這些隨著電解液循環流動，也有部分粘附到電解液的工藝管道內壁。這些結垢是長年累月慢慢積累的，并且隨時間的推移越來越嚴重。在電解的工藝管道中一般回流管道設計較大，通常只有半管道電解液，結垢較慢。主進液管道是滿管道電解液，結垢速度較快，并且一旦支管結垢嚴重，阻礙電解液的順暢流通，影響單槽的流量，甚至造成斷流，嚴重影響陰極銅質量。因此，電解系統的主進液管道隔一段時間需要進行檢修，一般廠家采取系統停產進行整體更換［2］。

2 大冶有色30萬t銅電解進液系統簡介

大冶有色30萬t銅進液系統分為主進液管道和電解槽進液支管。電解液從高位槽流出，經分液缸，分為四根主進液管道，分別流入每個系統的四個區。每個區有四組電解槽組成。一根主進液管道（DN400 PVC）輸送到電解槽底部，然后再使用主進液分管（DN250 PVC）給兩組并列的電解槽同時供液，如圖1電解進液管道平面圖。其中西區的主進液管道系統如圖2，東西兩個區是完全對稱結構。

圖1 電解進液管道平面圖

圖2 西區主進液管道系統

電解槽進液支管是從主進液管道用管道將主管道電解液引入單個電解槽里。主進管道安裝DN50的短接，用法蘭與Y型管連接，將電解液分成兩股，分別進入并列的兩個電解槽。用球閥對電解液進行控制，再用S彎管導入槽里。電解槽底部安裝底管，使電解液在槽里均勻流出，如圖3。

圖3 電解槽進液支管

電解液主進管道從高位槽到電解槽底部分，因為流速高，管道管徑較大（DN400）。從平時拆除分液缸閥門觀察，結垢較少，對電解液循環流量影響不大。電解槽進液支管使用的均是DN50 PVC管道，并且Y型管和S彎管拐彎處較多，加工后縮小的PVC管道內徑。從平時拆除電解槽球閥觀察，此部分結垢非常嚴重。槽里底管和S彎管，在關閉球閥后可以進行更換或者清理。球閥至電解液主管部分需要對整個區域進行停產作業。

大冶有色30萬t銅進液系統自投產以來已連續生產三年多，部分進液管道結垢嚴重，經常發生斷流或者流量偏小，致使整槽陰極銅出現質量事故。因主進液分管道與支架之間絕緣皮老化，以及投產時部分未墊絕緣皮，主進液分管道漏液未及時進行修補，部分主進液管道PVC法蘭被電擊，長期漏液，并且有惡化趨勢，嚴重影響主進液分管道的運行安全。

3 檢修方案對比

3.1 整體更換

采購PVC管道，按照設計圖紙制作，將單個系統停產，拆除所有進液系統，然后逐步恢復。整個電解主進液系統約長1340m，以及1024套S彎管和215套Y型管，制作工期相當長。如果整體進行更換，大約需要停產一個月左右。電解系統需要的是穩定生產，一旦停車后，重新開車，添加劑系統需要進行重新摸索。在此期間容易產生陰極銅質量事故。

3.2 拆除清理

高壓水槍清理工藝管道已有廣泛應用［3］。制作部分S彎管和Y型管作為備件。將一個區（四組）停產，然后拆除主進液分管以及Y管和S彎管，用高壓水槍進行人工清理。主進液分管一般10m一根用法蘭連接，安裝在狹小的電解槽兩端小過道，清洗非常不方便。對其進行切割，然后吊出放置在電解槽兩端的大過道。主進液分管沖洗完進行焊接安裝，對破損S彎管和Y型管進行焊補或者換新。因為建設安裝是先安裝主進液分管，然后安裝S彎管和Y型管，所以S彎管和Y型管和電解槽十分緊恰。主進液分管進行切割，重新焊接后，致使管道發生微小錯位，并且S彎管和Y型管拆除沖洗后，多次混放，基本不能安裝到原先位置，致使部分無法進行安裝。

3.3 開孔沖洗

制作部分S彎管和Y型管作為備件。將一個區（四組）停產，然后拆除Y管和S彎管，并在分液管道末端和拐彎處開孔，用高壓水槍從分管各孔沖入高壓水流進行清理，部分地方人工用制作的工具進行清理。當清理完成后，開電解液循環，將管道里的結垢沖出。因主進液分管較長，支孔較多，開循環不能一下開過大，所以流速有限，清理是掉在主進液分管里的結垢不一定能完全沖出。

通過綜合分析，分析三種主進液管道檢修方案優缺點對比如表1。

表1 電解工藝管道檢修方法優缺點對比

4 檢修實踐

4.1 檢修準備

因為建設安裝是部分地方先安裝主進分管，Y型管和S彎管現場制作焊接，所以其尺寸不是很標準。在檢修前統計分析Y型管和S彎管的尺寸結構，作為參考制作參考依據。每個尺寸進行測量工作量大，在每一組的單列（16槽）抽取兩端兩個電解槽和中間位置的，測量Y型管和S彎管尺寸。將所有尺寸統計完，進行整體分析，按照±5mm進行歸類，東區只有一種類型，西區有三種類型。

現場確認已經被電擊的分液管法蘭位置，為檢修更換做準備。西一區、東四區和東一區各有兩處法蘭被電擊，需要進行更換。

拆除一個S彎管，使用不同水壓的高壓水槍測試沖洗效果。低壓水槍根本無法沖洗下結垢，而超高壓水槍將PVC管道沖破。通過摸索，高壓水槍參數控制如表2，沖洗效果最好。

表2 高壓水槍參數

4.2 檢修方案

在檢修期間電解車間有生產任務，并且不能影響全年產量任務。火法檢修期間陽極板供應不足，在40天左右要壓產4～10組進行生產。一旦火法開始生產，電解要立刻恢復滿負荷生產。要在確保產量和質量情況下，盡量縮短檢修時間。在這種情況下，整體更換時不可能實施的，只有進行清理檢修。將火法每天供應的陽極板塊數進行分析，結合電解每天的需求量，在不足的情況下，提前兩天進行停一個區（4組）進行管道清理作業。當陽極缺口較大時，可以停產時間較長，安排對主進液分管拆除，并對電擊法蘭進行更換。陽極缺口較小時，只進行開孔清洗，盡量在一天完成檢修作業，區域只進行短時間停產，檢修完成，立刻進行通電生產［4-6］。

4.3 檢修出現問題

在西一區法蘭被電擊處管道里結大塊銅瘤，高壓水槍無法將其沖出。開孔沖洗主進液分管，管道里的結垢大量無法排除。沖洗后的Y管和S彎管部分無法進行緊恰安裝。沖洗管道使用大量水，致使電解系統體積膨脹，稀釋電解液銅粒子影響生產的正常進行。大量的沖洗出的結垢進入循環的電解液系統，致使電解液渾濁，影響正在生長的陰極銅質量。

4.4 解決方法

對于管道里結大塊銅瘤，先用高壓水槍清洗銅瘤與管道內壁之間的空隙，并不停的滾動管道。當銅瘤可以移動時，抬起管道一端，將銅瘤滑出，然后人工將銅瘤緩慢拉出管道。先將分液管道灌滿液，用高壓水槍在里面不停的攪動，使結垢變成泥漿狀，然后將分液管道底部排空打開。這樣多次操作后，管道里結垢基本可以排空。制作部分Y管和S彎，對無法進行緊恰安裝的進行及時更換。有的地方墊兩塊耐酸墊圈基本可以解決。兩個區域系統輪換進行檢修，避免一直在一個系統檢修，造成體積嚴重膨脹和短期雜質偏高。密切關注電解兩個區域系統的各種工藝參數指標，當超出一定控制范圍，暫停檢修，當恢復到正常值，再繼續檢修。

4.5 檢修效果

從4月8日開始，到5月21日，對所以主進液分管進行清理，所有Y管進行清理和部分S彎管進行更換清理，檢修記錄如表3。

表3 電解主進液管道檢修記錄

隨著檢修的進行，檢修的時間用時逐漸縮短，并且沖洗的質量也在不斷提升，后期沖洗的管道內壁基本見管道內壁本色。

在此期間4月份完成2.1萬t，5月份完成2.2萬t的產量，陽極板庫存基本維持在低位狀態，順利完成產量任務，并且A級銅產出率維持在99.5%以上， 沒有發生陰極銅質量波動事故。

5 結論

在銅電解不停產情況下，將部分區域進行短時間的停產，對其主進液系統進行沖洗的檢修模式，可以大大縮短檢修周期，節約檢修成本。在檢修前對工藝設施精確測量，并制作好工藝備件，為檢修做好充分準備。對陽極板供應進行預測，為周密的檢修提供依據。合理的排出檢修的計劃，精心進行組織，可以完全不影響產量和確保質量穩定情況下順利完成主進液管道系統的檢修。