1、永久陰極法銅電解生產(chǎn)工藝優(yōu)化自1978年不銹鋼陰極板應(yīng)用于銅精煉 銅電解工業(yè)實(shí)現(xiàn)了跨越式 發(fā)展。永久陰極法采用了更平直的不銹鋼陰極，經(jīng)過幾十年工藝不斷 的改進(jìn)，其經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的始極片法電解，所以被大部 分新建銅電解項(xiàng)目所采用。在生產(chǎn)實(shí)踐中各廠家均在持續(xù)優(yōu)化銅精煉 工藝，提升技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，降低生產(chǎn)成本。1大冶有色30萬t銅電解系統(tǒng)簡介大冶有色是國有控股的大型銅冶煉企業(yè)，于2012年10月竣工投 產(chǎn)的30萬t銅加工清潔生產(chǎn)示范項(xiàng)目，采用不銹鋼永久陰極法電解。 電解系統(tǒng)2014年6月達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)后，于2015年8月在英國金屬交易所 陰極銅注冊成功。電解分為東西區(qū)兩個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，每個(gè)系統(tǒng)擁有電

2、 解槽512個(gè)，配置硫酸銅、電積和硫酸鎳系統(tǒng)，電解流程圖見圖1。 火法系統(tǒng)澆鑄的陽極板經(jīng)陽極機(jī)組整形銑耳后，用專用行車裝槽。陰 極到周期后，整槽起吊運(yùn)至陰極剝片機(jī)組進(jìn)行剝離作業(yè)，不銹鋼陰極 板返回電解槽，進(jìn)人下一個(gè)周期。剝離的陰極銅堆碼打包，殘極經(jīng)過 殘極機(jī)組洗滌后返回火法系統(tǒng)。換裝作業(yè)人工用電解液沖洗電解槽底 部陽極泥，用泥沙泵轉(zhuǎn)人濃密機(jī)，再從底部輸送到板框壓濾機(jī)進(jìn)行壓 濾，濾后液返回電解循環(huán)系統(tǒng)。抽取四分之一的循環(huán)電解液進(jìn)行精密過濾。每天外輸一定體積的電解液通過硫酸銅、電積和硫酸鎳系統(tǒng)進(jìn)行凈化。電解系統(tǒng)工藝參數(shù)如表陽掇板陽極整形電解板柩壓濾剝?yōu)V餅濾液（外運(yùn)）堆蝶殘極不銹鋼每板（返爐） 阻極

3、銅堆垛陽掇板陽極整形電解板柩壓濾剝?yōu)V餅濾液（外運(yùn)）堆蝶殘極不銹鋼每板（返爐） 阻極銅堆垛11司拳統(tǒng)電積1返爐）濾被過派流圖1電解系統(tǒng)流程圖表1電勰工藝奏數(shù)電流密度/A-m-7極距/mm陰陽極塊數(shù)/塊沛量/L-min 1陽極周期“陰.極周期/d陽圾重量/興陽極品位10054/5525 -3010054/5525 -309/103672、生產(chǎn)中出現(xiàn)的主要問題在電解過程中，陽極板中的脫模劑和石英砂沉人電解槽底部，然 后被沖人地坑，因其比重較大，經(jīng)常將地坑的攪拌槳淹沒，影響正常 生產(chǎn)，需要定期進(jìn)行人工清坑作業(yè)。為達(dá)到陽極泥含水要求，濾餅要 經(jīng)過大約一個(gè)半小時(shí)的吹風(fēng)。造成酸霧彌漫廠房，現(xiàn)場環(huán)境惡劣，經(jīng)

4、常發(fā)生陽極泥含水超標(biāo)，2014年平均含水高達(dá)28. 5%。當(dāng)同區(qū)兩組（32 槽/組）同時(shí)洗槽作業(yè)，兩臺板框壓縮機(jī)無法滿足生產(chǎn)需求，現(xiàn)場無新 設(shè)板框壓濾機(jī)空間。未及時(shí)更換破損的過濾布，會(huì)發(fā)生“跑黑”現(xiàn)象， 使陽極泥顆粒進(jìn)人電解液的循環(huán)系統(tǒng)，影響的陰極銅質(zhì)量。電解項(xiàng)目 自達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)后，各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)與同行業(yè)有一定的差距，其中A級 銅產(chǎn)出率一般在99%，出現(xiàn)陰極銅質(zhì)量波動(dòng)。電流效率在95%上下波 動(dòng)，直流電單耗在310 kW h/t.Cu左右。3.1工藝優(yōu)化陽極泥壓濾系統(tǒng)改造地坑新增流量為60m3/h，揚(yáng)程52m，功率30kW， 轉(zhuǎn)速2950r/min的泥沙泵。每次作業(yè)時(shí)，先進(jìn)行攪拌，再啟動(dòng)泵。每

5、次作業(yè)完確保地坑無累積。替換一臺陽極泥板框?yàn)楦裟に畨喊蹇颍?過濾面積為100 m2，高壓鼓膜，自動(dòng)液壓壓緊、保壓、拉板卸料模式。 陽極泥先用隔膜水壓板框進(jìn)行第一次壓濾，濾后液進(jìn)人普通板框進(jìn)行 第二次過濾，濾后液進(jìn)行精密過濾機(jī)過濾。陽極泥泥漿經(jīng)過了一次壓 濾、一次過濾和一次精密過濾后，電解液的純凈度明顯提高。改造后 的陽極泥過濾流程如圖2。濃密機(jī)濾后被低位槽過濾后液池陽極泥泥漿陽極泥圖2改造后的陽極泥過濾流程進(jìn)液板框壓濾叫業(yè)鷲加液濃密機(jī)濾后被低位槽過濾后液池陽極泥泥漿陽極泥圖2改造后的陽極泥過濾流程進(jìn)液板框壓濾叫業(yè)鷲加液陽極泥地坑K A1精精過濾機(jī)隔膜壓濾機(jī)3.2電解液成分控制一般認(rèn)為高電流密

6、度生產(chǎn)，需要提高Cu，濃度，確保陰極銅質(zhì)量 的穩(wěn)定。提高h(yuǎn)2so4的濃度，可以增加電解液的導(dǎo)電性，為降低電耗 提供條件。但Cu2+和H2SO4濃度的升高，增加電解液的比重，影響陽 極泥的沉降。在生產(chǎn)中有時(shí)電解液中Cu2+降到40g/L以下，依然能高 產(chǎn)出高純銅。于是降低Cu2+濃度，在控制電解液比重前提下，適當(dāng)提 高h(yuǎn)2so4濃度，嚴(yán)格控制電解液其他雜質(zhì)含量。Cli2 HCli2 H2SO4 Ni As Sb Hi優(yōu)化前 43 -4B165 - ISO勻 151.2狀;化后 41 43175 - 1K5W11日1。0. 90.25表2優(yōu)化前后電解液成分對比g/L電解成分的控制主要是依靠增大開路

7、的凈化量。電解液先經(jīng)硫酸 銅系統(tǒng)脫銅及其中的殘膠，再經(jīng)過一二段電積深度脫銅和脫雜，終液 輸送到硫酸鎳系統(tǒng)脫鎳。3.3添加劑調(diào)整銅電解的添加劑一般有明膠（骨膠）、硫脈和鹽酸，少數(shù)廠家使用 阿維酮等。雖然銅電解使用添加劑已有百年的歷史，但其機(jī)理目前還 沒有完全解釋清楚。添加劑的在線檢測系統(tǒng)有人進(jìn)行了研究，但一般 還是憑經(jīng)驗(yàn)調(diào)整加人量。添加劑主要是控制陰極銅板面質(zhì)量，過量是 適量的好幾倍。添加劑有時(shí)效性，而其是否適量從陰極銅板面反應(yīng)有 延遲性，所以每個(gè)系統(tǒng)最佳的加入量非常難掌握。在不影響陰極銅質(zhì) 量前提下，逐步降低其用量，達(dá)到最低值后，穩(wěn)定加入量，最后明膠 加入量穩(wěn)定在43g/t,Cu、硫脲控制在7

8、0 g/t. Cu,2015年明膠單耗趨勢如 圖3,硫脲單耗趨勢如圖4。圖3 2014 2015圖3 2014 2015年明膠單耗趨勢Twa畫里舉3.4提高電解液溫度3.4提高電解液溫度4或5,硫好耗職一 芟糖拒電解液的溫度關(guān)系電解中離子擴(kuò)散、離子活性和粘度等，即影響 電解液導(dǎo)電性能和陽極泥的沉降等。在高溫下，漂浮陽極泥也會(huì)減少。 一般認(rèn)為提高溫度會(huì)增加添加劑消耗、提高溶解率、增加蒸發(fā)量和蒸 汽耗量等。將電解溫度由60-631控制提升到65-671。4優(yōu)化后效果陽極泥過濾系統(tǒng)經(jīng)過改造優(yōu)化后，沒有出現(xiàn)因板框壓濾機(jī)正在壓 濾影響生產(chǎn)。全年陽極泥含水量達(dá)到要求平均22.6%，最低降到20%， 詳見圖

9、5。壓濾時(shí)間大幅縮短了，過濾餅一般10min就可以壓干，卸 完后馬上進(jìn)液，進(jìn)行連續(xù)作業(yè)。提升電解液溫度，發(fā)現(xiàn)對加快添加劑 的分解、陰極銅的溶解、電解液的蒸發(fā)量影響不是十分明顯。因?yàn)楦?電流密度生產(chǎn)，產(chǎn)生大量的焦耳熱，并且電解-20i4F15 -*2015年t ()Jt ()J1B11i!110 2 3 4|567 ft 9 to |12月份圖S 2014 -2015年陽極泥含水圖6 2014 2。15年A級桐產(chǎn)出率斐尊三槽保溫效果好，蒸汽耗量基本沒有增加。陽極泥過濾系統(tǒng)優(yōu)化改造后， 確保了電解液純度，降低了添加劑用量和電解液粘度?？刂坪秒娊庖?比重，有利于陽極泥的沉降。增加凈化開路量，減少系統(tǒng)殘膠及雜質(zhì) 含量。提高溫度也會(huì)降低電解粘度，同時(shí)增加了離子的擴(kuò)散和活性。 這些均有利于提升陰極銅質(zhì)量，高純銅產(chǎn)出率由2014年的平均99%