降低陽極板廢品率的生產實踐

王京慧

（江西銅業集團公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

陽極爐工序分為：陽極爐精煉和圓盤澆鑄兩部分。陽極爐精煉出化學成分和溫度合格的陽極銅，由出銅口流至活動溜槽；再通過活動溜槽、固定溜槽導流至圓盤澆鑄機的中間包。圓盤澆鑄機通過澆鑄包將陽極銅熔液按設定重量澆鑄至模具內，經過冷卻后產出物理外觀一致、重量恒定的陽極板。陽極板的連續澆鑄過程分多個環節組成，任一環節出現偏差都可能會導致廢板的產生。

1 工藝現狀

陽極爐澆鑄為周期性作業，每爐次陽極銅的生產過程分為加料、氧化、還原、澆鑄四個周期[2]。每爐次澆鑄期持續時長取決于陽極爐爐產和圓盤澆鑄機的澆鑄速度。貴冶熔煉一系統陽極爐澆鑄期月均時長為4 小時/爐次，根據澆鑄機生產實際可將澆鑄期劃分為三個階段：第一階段為前30 分鐘，該時間段溜槽、模具溫度偏低，設備需要手動調整的點位較多；第二階段為中間時間段，該時間段澆鑄作業穩定，澆鑄機全自動運行；第三階段為后30 分鐘，該時間段爐內銅量減少，澆鑄速度逐漸下降。根據統計澆鑄期各階段產出廢品數量可以看出，廢品陽極板的產出主要出現在澆鑄初期，統計數據如表1 所示。

表1 改進前貴冶2 號陽極爐澆鑄期各階段廢品陽極板產出數量（塊）

2 澆鑄期第一階段產出廢板的原因

2.1 銅溫降幅大，導致高溫銅熔液流動性差

在澆鑄期的第一階段，高溫銅熔液從陽極爐出銅口流入頂部敞口式的活動溜槽，由于活動溜槽僅作為一個銅水緩沖池而未采取保溫措施，導致大量熱能通過活動溜槽敞口向周邊散失，銅溫下降；由于上個澆鑄周期第三階段銅液斷流導致溜槽底部及內側有部分冷銅殘留，銅液剛從活動溜槽流經固定溜槽，固定溜槽內殘留冷銅被高溫銅液熔化而快速吸收銅液的熱量，導致銅熔液溫度再次降低，流動性驟降。

根據澆鑄期各階段中間包銅液溫度對比數據可以看出，澆鑄期的第一階段中間包銅液溫度明顯偏低，統計數據如表2 所示。

2.2 澆鑄包內襯耐火料表面極易粘結冷銅

為了實現定量澆鑄出重量一致的陽極板，澆鑄包采用減重稱量。中間包向澆鑄包灌入銅液和澆鑄包向模具內澆鑄陽極板，兩個步驟交替進行。澆鑄包內銅水的液位在最高位和最低位之間不斷切換。在澆鑄包完成一次澆鑄，包內銅水液位下降時，總有少量銅液未能及時流回澆鑄包底部，粘結在澆鑄包側壁和嘴子處，在銅溫低、銅水流動性差時銅水粘結問題更加明顯。澆鑄包側壁及嘴子粘結的冷銅逐漸增多，澆鑄包嘴子隨之縮窄，使澆鑄時銅水流速加快，流向紊亂，從而影響陽極板的物理規格，產出廢板。

3 改進措施

3.1 縮小高溫銅液在溜槽導流過程的溫降

表2 改進前爐內銅溫與各階段中間包銅溫對比（OC）

表3 改進后爐內銅溫與各階段中間包銅溫對比（OC）

（1）對活動溜槽上部采取保溫措施，縮小銅溫降幅。澆鑄開始前將一種廉價的一次性輕質保溫材料投入活動溜槽內[3]，并在出口上部放置一塊擋渣磚。當高溫銅液落入活動溜槽后，輕質保溫材料漂浮在銅液表面，使之與空氣隔離，有效地阻隔銅液熱量通過溜槽上部向周邊散失。活動溜槽出口上部放置擋渣磚用來阻擋銅液表面漂浮的保溫材料，防止其隨銅液飄流出活動溜槽，如圖1 所示。

圖1 活動溜槽保溫示意圖

（2）減少固定溜槽內殘留冷銅，縮小銅溫降幅。通過增大固定溜槽的坡度，讓銅水流動更加順暢，減少溜槽底部殘留冷銅。在每次澆鑄結束之前半小時進行“化溜槽”操作，采用渣鏟引導溜槽內流動的高溫銅熔液沖擊溜槽出入口側邊粘結的冷銅，將其熔化帶走，達到最大程度減少溜槽內側冷銅的目的。

3.2 澆鑄包內襯耐火料表面進行預處理

圖2 澆鑄包內襯預處理示意圖

硫酸鋇粉具有高溫不易分解、熱穩定性好、附著力強而廣泛應用于澆鑄過程的脫模環節[4]。因此，采取硫酸鋇粉對澆鑄包內襯耐火材料表面進行預處理。首先在澆鑄包內襯的耐火材料表面，涂抹一層硫酸鋇干粉；其次在澆鑄包嘴子磚表面壓實約1cm 厚的硫酸鋇干粉。通過抹粉預處理，可以防止銅熔液和耐火料直接接觸而導致銅水粘結。澆鑄包內襯預處理區域如圖2 所示。

4 實踐效果

（1）采取縮小銅液在溜槽導流過程的溫降措施后，再對連續9 個爐次澆鑄期各階段中間包銅液溫度進行檢測，通過對比數據可以看出，改進后澆鑄期第一階段銅溫相比改進前降幅平均減少14°C，在第二、第三階段銅溫的降幅同樣有所降低，見表3。

（2）在采取縮小銅液在溜槽的溫降和在澆鑄包內襯耐火料表面進行預處理兩項措施后，澆鑄期第一階段易產出廢板的問題得到顯著改善，圓盤澆鑄機產出廢板數量大幅減少，見表4。

表4 改進后貴冶2 號陽極爐澆鑄期各階段廢品陽極板產出數量（塊）

5 結束語

降低產品的廢品率是工廠永恒的課題，貴冶熔煉一系統陽極爐通過不斷優化操作方法，陽極板廢品率由0.5%下降到0.2%以下，不僅提高陽極爐工序的金屬直收率，而且進一步提升了車間的技術經濟指標。