提高阴极铜质量满足市场要求

２０１３年１Ｏ月　总第１４　山西冶金　ＳＨＡＮＸＩ　ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ　Ｏｃｔｏｂｅｒ，２０１３　生产实践・应用技术　Ｔｏｔａｌ　ｏｆ１４５　提高阴极铜质量满足市场要求　李洪臻　（中条山有色金属集团有限公司，山西垣曲０４３７００）　【摘要】垣曲冶炼厂针对目前生产实际情况，具体分析影响阴极铜质量原因，对每一个生产技术指标进　行跟踪分析、查找问题、采取措施。提高了阴极铜质量。　【关键词】铜电解阴极铜技术条件采取措施　【中图分类号】ＴＦ８１　１　【文献标识码】Ｃ　中条山有色金属集团有限公司（以下简称公司）垣　曲冶炼厂是公司支柱产业，生产的“中条山”牌阴极铜在　国内外有很高的知名度，荣获省级名牌产品称号，并“中　条山”牌阴极铜在上海交易所注册成功。为进一步提高阴　极铜质量、满足市场需求，完善生产工艺条件，控制好影　响阴极铜的生产要素，保证阴极铜质量。　公司垣曲冶炼厂１９８８￣ｌＺ５月投产，经过多年的生产经　营规模扩大，现有３个电解车间生产系统：ｌ号生产系统现　有电解槽２２２个，电流强度１０　０００　Ａ；２号生产系统现有电　解槽２４０个，电流强度１６　０００　Ａ；３号生产系统现有电解槽　４６ｏ＋，电流强度２０　０００Ａ，年生产能力ｌ２万ｔ。目前，垣　曲冶炼厂阴极铜产品有高纯阴极铜、上海交割铜、标准阴　极铜，随着生产规模的扩大，阴极铜质量出现波动情况，　主要体现在物理规格方面。为了提高阴极铜质量，组织技　术攻关，公司具体分析技术数据，采取相应措施，抓好技　术指标，从而确保阴极铜质量。　１影响阴极铜质量的原因分析　１．１　电解槽的循环量影响阴极铜质量　电解液循环速度过大，阳极泥受到激烈的搅拌不易沉　降，并易黏附到阴极上造成粒子，使贵金属损失，影响阴　极铜质量；电解液循环速度过小，又达不到对电解液的搅　拌作用。电解液循环量与电流密度有关，电流密度越大，　阳极铜的溶解和阴极铜的析出速度都加快，极化严重，循　环量加大。同时，电解液循环量与温度有一定关系，提高　温度能够加快电解液中铜离子的扩散速度，循环量可以适　当放小一些。针对不同的技术条件，控制电解液循环量，　【收稿日期】２０１３—０８—２２　【作者简介】李洪臻（１９６７一），男，中条山有色金属集团有限　公司生产部冶炼工程师，生产部副主任。Ｅ—ｍａｉ１：７６５８４３８６４＠　ｑｑ・ｃｏｍ　【文章编号】１　６７２—１　１　５２（２０１　３）０５—００３１—０２　从而保证阴极铜质量。　１．２　电解液成分波动较大　公司垣曲冶炼厂电解液采用开路形式，每天拉出的　电解液不等，根据电解液的成分变化而定，向低位槽补充　Ｈ　ＳＯ。，ＨＣ１，没有较好的尺度、定量，再加上阳极泥过　滤机上清电解液返回低位槽，造成电解液成分波动严重，　不能够稳定的生产。　电解液的成分是铜电解精炼的一项重要的技术条　件，对阴极铜的析出质量有着密切关系。电解液的成分组　成：铜、硫酸和杂质含量。电解液中含铜太低，会使阴极　铜析出疏松，易长粒子，严重时甚至成粉末状，并有杂质　析出的危险。合理的铜含量可以使阴极的沉积物致密，提　高质量；过高铜含量，阴极结晶变粗，增加电解液的电　阻，槽电压升高，增大电耗，同时不利于阳极泥的沉降。　电解液的杂质含量越低越好，但选择过低，必然增加净液　的费用，增加生产的成本。合理的电解液成分是生产优质　阴极铜的基础，电解液的成分稳定是最佳的生产条件。波　动严重，影响阴极铜质量。　１．３阳极板物理规格及杂质质量　公司垣曲冶炼厂阳极板在无阳极态形机组情况　下，严格要求阳极板的物理规格，阳极板尺寸标准为　８８０　ｍｍ×７２０　ｍｍ　ｘ　４０　ｍｍ，块重（２ｌ０±５）ｋｇ。在日　常生产过程中，阳极板出线过厚、飞边、毛刺、凸　瘤、・大面积鼓包、弯曲、耳部肥大等现象，特别阳极　板浇铸后期，由于阳极板浇铸模过热，阳极板的浇铸　点经常出现鼓包，严重影响阳极板质量。目前，垣曲　冶炼厂粗铜原料紧张，不能满足生产要求，只能加工　大量回收的紫杂铜。紫杂铜成分复杂，有害元素多，　给阴极铜的生产带来很大影响。　垣曲冶炼厂电解车间生产所有的阳极板主要来自两　部分：一部分是本厂阳极炉生产的阳极板；一部分是外采　阳极板。随着铜原料采购紧张，铜原料成分复杂（有害元　一３ｌ一　山西冶金　第５期　总第１４５期　ＳＨＡＮＸＩ　ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ　Ｎ０．Ｓ　Ｔｏｔａｌ　ｏｆ１４５　素多），给阴极铜的生产带来很大影响。现垣曲冶炼厂　阳极炉生产工艺见图ｌ。工厂要求阳极板化学成分见表　过量时，阴极铜表面出现粗条纹状结晶，严重成结晶粒　子。加盐酸过小时，阴极铜上出现鱼鳞光亮的灰白粒　１，抽查结果见表２。　图１火法精炼阳极炉工艺流程图　表１工厂要求阳极板化学成分　％　表２抽查电解（２０１２年）阳极板化学成分　％　货号　ｗ（Ｃｕ）　ｗ（Ｐｂ）　ｗ（Ｎｉ）　ｗ（Ａｓ）　ｗ（Ｓｂ）　ｗ（Ｂｉ）　Ｗ（Ｚｎ）　２６１　９９．５０　０．０３５　０．０３２　０．００９　０．００６　Ｏ．００１　Ｏ．０１６　４０５　９８．８０　０．２７５　０．０２８　０．００７　０．０２２　０．００４　０．０３４　４０６　９８．３２　０　１４８　０．０３０　０．０Ｏ１　０．００３　０．０Ｏ１　０．０２０　４４Ｂ　９９．２０　０．１３１　０．１９８　０．００１　０．００１　０．００３　Ｏ．０１４　２５７　９８．９５　Ｏ．２１８　０．２２２　０．Ｏ１０　Ｏ．００７　０．００６　Ｏ．０１６　３８３　９９．１２　０．１３７　０．０１８　０．００１　０．００６　０．０４０　０　０２１　从抽样结果可以看出，大部分阳极板主铜品位偏　低，杂质含量高。这样的阳极板在电解过程中泥渣量　大，电解液浑浊，阴极铜长粒子多，个别批次阴极铜化　学成分不符合要求。　１．４阴极铜表面产生粒子的原因　１）固体粒子附着于阴极产生粒子。金属铜粉的附　着，阳极中的氧主要以Ｃｕ　Ｏ形态存在，它与电解液中的硫　酸会发生反应…：Ｃｕ：Ｏ＋Ｈ　ｓＯ　＝Ｃｕ＋ＣｕＳＯ．＋Ｈ２Ｏ．新阳极　装槽前，若未经酸洗或未洗干净Ｃｕ　０粉末会引起铜粉粒　子的生长。阳极表面的Ｃｕ　Ｏ掉落电解液中，在电解过程　中随电解液漂游。容易黏附于阴极，以此基点长出酥松　的片状粒子，多分布于阴极下部。当阳极板杂质高极距　小时加剧阳极泥黏附阴极的机会。　２）添加剂配比不当而产生粒子。加胶量不够时，不　能充发挥胶质对粒子生长的抑制作用，会在阴极铜板面　上长粒子。这种粒子是尖头棱角形，相对均匀分布整个　版面，随着胶量增加，这种粒子逐渐变园直到消失；加　胶过量，阴极铜表面长粒子与阴极接触面大，难以打　掉。加硫脲少时，阴极铜表面有亮晶，结晶酥松；加入　一３２一　子；加盐酸过量时，易在阴极铜表面生长针状粒子。　３）大面积粒子、局部密集粒子。大面积密集粒子表　现为阴极铜单面或双面７０％一９０％的面积上都长有粒子且　粒子大，根部与电铜接触面比较大很难修复，粒子形成主　要原因：阳极板物理规格不标准、添加剂不适合、极距不　均。局部密集粒子表现为阴极铜一面或两面的一个或多个　局部长有密集粒子，形成原因是始极片在加工过程中弯曲　或扭曲变形，使得一个或多个局部都朝着不同方向凸出，　在装槽时没有得到拍平矫正，弯曲的凸面与对应的阳极距　离较近，形成局部的密集粒子。同时，始极片的弯曲卷　角，还易于黏附阳极泥，导致阳极泥粒子生长。　２针对问题采取措施　１）提高电解液循环量和温度。将电解液循环量由原　来的１８—２０Ｌ／ｍｉｎ调整到现在的２４—２５Ｌ／ｍｉｎ，将温度由　５５～６０℃调整￣ｌＪ６０～６５℃。同时，改进循环方式，用罐　式储槽代替了底坑，高位槽结构的改进，有利于电解液　的循环。　２）电解液成分的控制。采用不容阳极电解槽进行电　解沉积，以降低溶液含铜量，是硫酸再生。每天从电解　液循环系统中抽出一定数量的电解液进行净化，电解容　积减少，以加热器的回水和硫酸加以补充。　３）控制好阳极板质量，为获得阴极铜打下基础。首　先原料部门严格把好粗杂铜质量，严格验收，杂质超标　的原料拒收，把好第一关。阳极炉车间做好生产每一项　工作，合理配料入炉，掌握好氧化还原终点，炉内渣子　扒干净，浇铸时控制好温度和速度，做到阳极板的化学　成分物理规格达标。　４）控制好始极片的物理规格，始极片在使用前应经过压　平处理，避免弯曲、卷角，始极片的面积应适当大于阳极板面　积。垣曲冶炼厂阳极规格：８８Ｏｉｎｔｏｘ７２０ｍｍｘ４０ｎ１Ｉ１１。阴极规　格：９１０ｍｍｘ７４５ｍｍｘ１０ＩＩＬｒＱ。　５）提高阴阳极装槽质量力求阴阳极对正。极间距均　匀接触点光洁，新阳极装槽前应经热的稀硫酸溶液充分　浸洗，溶去表面和空洞的氧化亚铜。酸洗后，阳极表面　黏附的铜粉应仔细用新水洗除去。　６）加强对阴极铜质量跟踪。选择和稳定的电解技术　条件（电流密度、电解液成分、电解液温度、循环速　度）摸索最适宜的添加剂配比和加入方式。同时，加强　电解液婚净化和过滤，控制电解液中可溶杂质和固体悬　浮物的质量分数在一定范围内，保证电解液质量。　【下转第４９页）　山西冶金　第５期　ＳＨＡＮＸＩ　ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ　Ｎｏ．５　，　总第１４５　Ｔｏｔａｌ　ｏｆ１４５　虑活套设备自身加减速时的缓冲距离等因素。至此可见，　３结语　本文所选的活套套量合理，入口段速度与工艺段的速度匹　在连续生产机组设计中，要合理选取各个活套套　配亦合理。对于一些厚度较厚如３　ｍｍ以上的钢卷，其长度　量，合理匹配入口段速度、出口段速度与工艺段速度，才　可能小于５０２．３５　ｍ，但是由于其相应的工艺段速度也降低　能真正保证生产线的连续运行。　了，因此，活套套量一般都能满足连续生产的要求，必要　参考文献　时只需通过个别长度较短的钢卷核算活套的套量。　【１】　闫妍，刘霞．酸轧生产线入口及工艺段探究Ⅱ］．中国高新　另外，对中间活套、出口活套的套量分析，出口段　技术企业，２００９（１０）：６０－６１．　速度与工艺段速度的匹配分析，应在分析对应操作时序的　【２】　梁振威，余大祥．冷轧薄板连续热酸洗线的活套分析Ⅱ】．轧　基础上进行，与上述过程类似。　钢，２００５（１）：４０—４３．　（编辑：胡玉香）　Ｒｅｓｅａｒｃｈ＆Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｌｏｏｐｅｒ　Ｃａｐａｃｉｔｙ　ａｎｄ　Ｓｐｅｅｄ　Ｍａｔｃｈｉｎｇ　ｉｎ　Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　Ｌｉｎｅ　ＣＨＥＮＧ　Ｚｈｉｑ￣ａｎｇ，Ｌ１Ｕ　Ｚｈｏｎｇｂａｏ，ＬＩ　Ｈｏｎｇｗｅｉ　（Ｃｈｉｎａ　Ｈｅａｖｙ　Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｉｔｔｕｔｅ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｘｉ’ａｎ　Ｓｈａｎｘｉ　７１００３２，Ｃｈｉｎａ）　【Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｉｔ　ｉｓ　ｎｅｃｅｓｓａｒｙ　ｔｏ　ｓｅｔ　ｐｒｏｐｅｒ　ｃａｐａｃｉｔｙ　ｏｆ　ｌｏｏｐｅｒ，ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ　ｍａｔｃｈｉｎｇ　ｓｐｅｅｄ　ａｍｏｎｇ　ｅｎｔｒｙ　ｓｅｃｔｉｏｎ，ｅｘｉｔ　ｓｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｓｅｃｔｉｏｎ　ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｇｕａｒａｎｔｅｅ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ａｎｄ　ｓｔａｂｌｅ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｓｔｒｉｐ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｌｉｎｅ．Ｔｈｉｓ　ｔｈｅｓｉｓ　ｓｔａｒｔｄｅ　ｆｒｏｍ　ｅｎｔｒｙ　ｌｏｏｐｅｒ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｔｈｅ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｅｎｔｒｙ　ｌｏｏｐｅｒ　ｏｖｅｒａｌｌ，ｄｅｅｐｌｙ　ｐｒｏｂｅｄ　ｉｎｔｏ　ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　ｎａａｌｙｓｉｓ　ｏｔ　ｓｅｔ　ｐｒｏｐｅｒ　ｌｏｏｐｅｒ　ｃａｐａｃｉｙｔ　ａｎｄ　ｍａｔｃｈｉｎｇ　ｓｐｅｅｄ　ｍａｏｎｇ　ｅｎｔｒｙ　ｓｅｃｔｉｏｎ，ｐｒｏｃｅｓｓ　ｓｅｃｔｉｏｎ．　【Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ】ｈｏｔ　ｄｉｐ　ｇａｌｖａｎｉｚｉｎｇ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｌｉｎｅ，ｌｏｏｐｅｒ，ｓｐｅｅｄ，ｐｒｏｃｅｓｓ　ｓｅｃｉｔｏｎ　（上接第３２页）　３结语　优于标准，通过技术攻关阴极铜表面光洁、平滑无粒，达　为满足市场需求，必须进一步提高阴极铜质量，组织　到了高纯阴极铜标准。　技术人员公关，针对影响阴极铜的各种生产因素采取相应　参考文献　措施，　对症下药。完善各种操作制度，控制好技术指标，　［１】王辉．电解精炼工［Ｍ】．中南大学出版社，２００７．　提高阴极铜质量。不仅达到了ＧＢ／Ｔ　４６７－－１９９７／￣准中　（编辑：苗运平）　“标准阴极铜”的要求，而且化学成分和表面粒子方面均　Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｃｏｐｐｅｒ　Ｃａｔｈｏｄｅｓ　Ｑｕａｌｉｙｔ　Ｃａｔｅｒｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　Ｍａｒｋｅｔ　Ｄｅｍａｎｄ　ＬＩ　Ｈｏｎｇｚｈｅｎ　（Ｚｈｏｎｇｔｉａｏｓｈａｎ　Ｎｏｎｆｅｒｒｏｕｓ　Ｍｅｔａｌｓ　Ｇｒｏｕｐ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．Ｙｕａｎｑｕ　Ｓｈａｎｘｉ　０４３７００）　［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｏｔ　ｔｈｅ　ａｃｔｕａｌ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｈｔｅ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｃｏｎｄｉｉｔｏｎｓ　ｉｎ　Ｙｕａｎｑｕ　ｓｍｅｌｔｅｒ，ｗｅ　ｎａａｌｙｚｅｄ　ｈｔｅ　ｃａｕｓｅｓ　ｈｔａｔ　ａｆｆｅｃｔ　ｈｔｅ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｏｆ　ｃｏｐｐｅｒ　ｃａｔｈｏｄｅｓ　ａｎｄ　ｔｒａｃｋｅｄ　ｔｈｅ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｉｎｄｉｃａｔｏｒｓ　ｏｆ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．Ｂｙ　ｆｍｄｉｎｇ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ，ｗｅ　ｔｏｏｋ　ｓｏｍｅ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｔｏ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｑｕａｌｉｙｔ　ｏｆｃｏｐｐｅｒ　ｃａｔｈｏｄｅｓ．　【Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ】ｅｌｃｅｔｒｏｌｙｔｉｃ　ｃｏｐｐｅｒ，ｃｏｐｐｅｒ　ｃａｈｔｏｄｅ，ｔｃｅｈｎｉｃａｌ　ｃｏｎｄｉｉｔｏｎｓ，ｍｅａｓｕｒｅｓ　一４９—