電解極板碰極檢測技術

林仁華

摘 要：本文對電解銅碰級的原因和危害進行簡單介紹，淺析電解極板碰極常見檢測方法的原理和優缺點，并對電解極板碰極檢測技術發展前景做了展望。

關鍵詞：極板碰極;檢測方法;電流分布;紅外熱成像

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.20.116

1 電解極板碰極短路、斷路的原因和危害

電解槽極板間短路是冶煉電解行業普遍存在的詬病。造成極板間短路或斷的原因有很多，主要有： 極板不平整，存在的變形而發生碰極;裝槽時個別排列不夠整齊而發生碰極; 陰極表面附著有陽極泥而形成結晶顆粒，逐漸變大而發生碰極; 電解液配比偏差大，會使結晶顆粒逐漸變大而發生碰極; 陽極耳部銑不平整而發生碰極; 陰極的導電棒或陽極耳部與導電排的接觸的地方出現了結晶，造成接觸不良，造成電流變小或無電流通過的斷路現象。極板碰極會使電解電流效率變低，電能浪費，還嚴重影響陰極銅合格率，影響產品的銷售。

2 電解極板碰極常用檢測的方法

2.1 干簧管手拖式碰極檢測

干簧管手拖式碰極檢測裝置主要是由干簧管、電池和指示燈等組成，具有結構簡單、制作成本低、反應速度快等特點，但是干簧管檢測精度不高，經常有漏查和錯查的現象的發生，特別在大電流情況下尤為明顯，在使用中，對于不同的電流密度需要調節干簧管靈敏度。

2.2 霍爾傳感器手拖式碰極檢測

2.2.1 普通型霍爾傳感器手拖式碰極檢測

霍爾傳感器手拖式碰極檢測裝置，是在干簧管手拖式碰極檢測裝置的基礎上，用電子元件（主要是由霍爾線性傳感器，電源穩壓塊、線性顯示驅動集成塊等電子元件組成檢測電路）代替干簧管的檢測裝置。霍爾傳感器受振動、加速度的影響很小，反應比較快，但是查槽電流固定不可調整。使用霍爾傳感器來查槽，不僅可以查出已經發生極板間的短路;能查出由于極板間距離過近而產生局部過電流，但又沒有極間短路的板子;還能査岀沒有流戓很小電流通過俗稱“涼燒”的板子，其查槽效果明顯優于干簧管碰極檢測方式。

2.2.2 智能型霍爾傳感器手拖式碰極檢測

智能型手拖式碰極檢測，是在普通型的基礎上改進升級而成。其原理是把霍爾傳感器檢測到的極板的電流大小，轉換為電信號，傳送至微處理器。通過微處理器程序分析計算岀極板電流大小與設定值進行比較，從而判斷出極板是否存在碰極或開路，它還是以點亮LED燈的位置來體現碰極或開路程度。智能型手拖式碰極檢測儀查槽電流可調，需與電腦的串口進行聯接通訊，才能進行對“正常電流設定值”、“信號的檔位”、“短路調整”、“斷路調整”和“零點校準”等參數進行調整設定。

2.3紅外線熱成像監測系統

紅外線熱成像儀采集電解槽的熱圖像并傳送至處理模塊，處理模塊對紅外熱圖像進行處理，分析判斷出溫度異常的像素點，并根據該溫度異常像素點得出對應的電極所處的物理位置。以上處理過程全部為智能處理，可靠性很高。相較于人工檢測而言，大大提高了效率和準確性，但對極板斷路不通電流的“涼燒”極板，因板溫與槽液溫度相差無幾，所以判別上是個難點。

（1）固定布置紅外線熱成像監測系統，是在電解槽上方或斜上方安裝若干套紅外線熱成像監測儀，每套監測儀采用通信網絡方式與主控制器連接，主控制器把每套監測儀的熱成像信息傳輸至上位機，由上位機對每組每單元的熱成像信息進行分析處理，發現溫度異常的極板進行定位報警。固定布置紅外線熱成像監測系統特點是能在線連續監測，但是需要很多臺套的紅外線熱成像儀，投資巨大。

（2）固定軌道的紅外線熱成像監測系統，需要裝設固定軌道和一套巡檢小車機構，紅外線熱成像儀安裝在巡檢小車上，通過有線或無線把圖像信息傳送至處理模塊進行位置和熱圖像的處理。在此檢測系統中，巡檢小車起著非常重要的作用，當巡檢小車發生故障時，成像監測系統將無法工作。固定軌道的紅外線熱成像監測系統可以實現定時定跡進行檢測。

（3）固定在行車上的紅外線熱成像監測系統，是把紅外線熱成像儀安裝在電解行車上，隨著行車的移動而進行檢測，相比于固定軌道而言，具有安裝維護方便，但檢測時間和周期受行車運行的制約。

2.4 采用電流分布法檢測

采用電流分布檢測方法，是在每槽內每個極板都裝有電流或溫度的檢測點來實時監控每塊極板的電流強度，能及時發現極間短路之前的異常情況，盡早的做出處理，避免發生極極間短路。每槽每極電流或溫度信號的釆集匯集到一個或多個釆集器，通過有線或無線傳輸的方式，把數據傳送計算機控制系統對數據進行分析處理。但由于一般的銅電解企業每槽的板塊數量多，槽數多。以年產30萬噸陰極銅的電解廠為例：每槽有55塊陰極板，共有960槽，要實現每塊你陰極板的電流或溫度的檢測，難度很大。

3 電解極板碰極檢測方法的分析

采用電流分布法，是通過檢測每塊極板的電流與溫度的方法，能隨時在線監測電流分布情況，發現電流分布不均情況，能及時進行處理。干簧管、霍爾傳感器、紅外線成像等極板碰極檢測方法，是通過對已經發生槽內極板短路，因電流大而造成電磁場強、溫度高，通過檢測磁場、溫度的的變化，達到檢查極間短路的目的，存在較大的滯后性，少數已經極間短路的極板面可能已出現大面積粗狀結晶和結粒，對電解銅品級率危害很大。

4 總結

極板碰極檢測方法歸根結底是對極極電流的分布情況進行的檢測，電流分布法能夠早期及時檢測岀每塊極板電流的變化，及時地進行調整處理，是較為理想的電解極板碰極檢測方法。隨著無線通信技術和檢測技術的發展，電流分布檢測方法，實現起來越發容易可靠。隨著銅電解企業對產品質量的更高追求，電流分布檢測方法必將會被越來越多的廠家釆用。

參考文獻：

[1]張文林，李堅.淺談銅電解精煉中的極間短路[J].有色冶金節能，2006（04）：26-29.

[2]周楠.銅電解極間短路的分析與控制[J].銅業工程，2018（02）：63-67.

作者簡介：林仁華（1964-），男，福建龍巖人，中專，維修電工高級技師，研究方向：電氣自動化。