云锡铜业ISA电解试生产实践

蔡 兵，李正中，叶 锋，曲 超，陶兴华

(云南锡业股份有限公司铜业分公司，云南 个旧 661000)

云锡铜业ISA电解试生产实践

蔡 兵，李正中，叶 锋，曲 超，陶兴华

(云南锡业股份有限公司铜业分公司，云南 个旧 661000)

介绍了云锡铜业ISA电解的主要工艺，简述试生产前的准备工作、工艺控制及取得的试生产效果，总结了试生产的实践经验。

ISA电解； 工艺控制； 试生产； 实践

云锡铜项目电解工艺采用澳大利亚超达公司的ISA工艺，引进芬兰OUTOTEC公司的阳极整形机组和专用吊车、加拿大IONIC公司的阴极剥片机组和中国NERIN公司的残极洗涤机组，配套OUTOTEC公司的TIMS管理系统。其他辅助设施也采用了国内外自动化程度高、先进而成熟的设备。整个电解系统是一个“世界一流，国内先进”的集成创新项目。电解系统于2012年3月完成工程建设， 5月完成试车工作，6月开始带负荷试车。在试生产期间，阴极铜成分和外观均满足高纯阴极铜的要求，各项经济技术指标逐步提高，探索出适合云锡铜电解的生产经验。

1 云锡ISA铜电解基本情况

1.1 基本工艺参数

云锡铜电解采用的是大极板“双耳”阳极、ISA阴极工艺。配置6个系列，每个系列4组，每组16槽，一共384槽，设计年产10万t阴极铜。基本设计参数如表1。

1.2 主要工艺流程

主要工艺流程示意图见图1。

2 ISA电解试生产

2.1 投产前的准备

2.1.1 电解槽及管道试漏工作

设备的单体试车、联动试车完成后，电解槽及管道试漏是电解带负荷试车前的重要工作。云锡铜电解系统分别进行了冷水、热水、电解液的试漏工作。不同阶段的试漏可以更细致地发现因为施工或FRP制品本身存在的缺陷，可以更完全的进行漏点修补。其中FRP制品缺陷出现的渗漏要在电解液试漏阶段才能完全暴露出来。试漏工作的好坏直接影响电解后续工艺的稳定，也影响电解现场环境及物料的回收。

表1基本参数

项目单位参数阳极板物理规格长×宽×厚mm988×960×46±3阳极板单块重量kg380±3不锈钢阴极物理规格长×宽×厚mm1110×1047×3.25电解槽内径尺寸长×宽×厚mm5840×1170×1400/1600电解槽总数个384单槽阴/阳极数块54/55阴阳极周期d7/21同极中心距mm100设计产能万t/a10电流密度A/m2280～310电解液循环方式下进上出电解液过滤设备精细过滤机和板框压滤机电解液加热设备板式换热器循环泵台数3开1备循环泵能力m3/h350阳极机组设计能力块/h450阴极机组设计能力块/h500残极机组设计能力块/h450

图1 ISA电解主要流程示意图

2.1.2 电解液的配制

电解液使用五水硫酸铜以Cu2+：45 g/L，H2SO4：175 g/L的浓度配制。把重溶槽内适当的清水用蒸汽加热到35 ℃后，往硫酸铜重溶槽中加入五水硫酸铜，当槽内硫酸铜溶液达到70 ℃后，继续搅拌15 min，使槽内的硫酸铜完全溶解后泵至电解循环槽。配液过程中实时监测电解液成分使其达到配液要求。云锡铜电解在较短时间内配制了1 900 m3电解液，成分、温度等均满足要求，为带负荷试车奠定了基础。

2.2 试生产控制

2.2.1 阳、阴极垂直对中

云锡铜电解的阳极板经过阳极整形机组挑选、压板、铣耳、排距，ISA永久不锈钢阴极经过剥片机组排距后，用具有同时吊装阴、阳极的专用吊车装入电解槽内。槽内的极板与槽间导电板采用线接触的方式，导电性能好。云锡铜电解采用了自动化程度和操作精度较高、世界一流的设备，在装槽过程中，能满足电解阴阳极垂直对中、平行、等距、置中的要求。但是，由于火法系统也同样处在试生产期间，部分阳极板存在鼓包现象，装槽后，需要人工对极板进行“照缸”，使电解过程更好地进行下去。

2.2.2 电解液成分控制

云锡铜电解使用新配制的电解液，As、Sb、Bi、Ni等杂质含量较低，在整个试车过程中，这些杂质一直处于电解液成分要求范围内，没有进行特别的控制。电解液成分主要监测Cu2+、H2SO4的浓度，使Cu2+在45～50 g/L，H2SO4在170～200 g/L左右。试生产过程中，采用“加酸减铜”的方法控制电解液成分。开产后2个月，每天约有50 m3铜离子浓度较高的电解液以硫酸铜的形式脱出。图2、图3分别是带负荷试车前6个月Cu2+、H2SO4的浓度控制情况。

图2 Cu2+浓度控制情况

图3 H2SO4的浓度控制情况

2.2.3 电解液温度控制

电解液温度是电解过程中的重要控制参数，每天槽面工都要对整个槽面温度进行测量、记录。槽面温度控制在62～65 ℃，板式换热器温度设置为62 ℃。

2.2.4 添加剂的加入

云锡铜电解的添加剂主要有硫脲、骨胶、盐酸。盐酸主要根据当天化验数据进行添加，控制电解液含盐酸30～45 mg/L左右。硫脲和骨胶按体积匀速自动加入，达到在溶液中均匀分布的目的[2]。加入量结合生产规模、阴极铜“生长”的情况及生产组织的调整，硫脲和骨胶也做相应的增减，详见表2。生产出的高纯阴极铜剥离性能好，外观质量、化学成分良好，板面光滑，粒子较少。

表2硫脲和骨胶随生产调整的变化情况

生产规模/槽添加剂单耗/g·t-1骨胶硫脲648348964229128443716064541925459

2.2.5 电解液流量和液位控制

与传统电解不同，ISA电解对电解液流量和液位有较高的要求。云锡铜电解过程中，电解液流量采用流量计与孔板双重保障措施。确保电解液流量控制在28～30 L/min·槽。液位控制对阴极铜外观质量起着重要的作用，液位控制不当，可能导致阴极铜上沿长“铜带”或“牙齿”，影响阴极铜外观。云锡铜电解根据其他冶炼厂的经验，自主研究设计了一种液位控制方法，并形成一种操作制度，保证阴极铜外观质量不受液位影响。

2.2.6 槽面管理

槽面管理是提高电解效率不可缺少的工作环节，主要是短路的检查及处理，阳极钝化处理、接触点清洗等工作。由于是试生产的原因，阳极外观质量、装槽质量、工艺控制等原因导致试生产初期，新装双极的槽子短路和搭包现象较多。随着阳极板外观不断改善和装槽质量的提高，此类现象逐渐减少，一般控制在5片以下。为降低导电排的温度，冲洗接触点上附着的硫酸铜，每班需用清水冲洗接触点1～2次。云锡铜电解试生产开始就非常重视槽面管理工作，没有出现“烧板”、阴极“倒解”和槽子“放炮”现象。

2.2.7 生产组织调整

在试生产期间，由于影响因素较多，导致生产最多只达到192槽。但电解系统仍然及时调整生产，不断摸索添加剂等工艺控制条件，加强员工的操作技能培训，使试车工作平稳进行。还根据实际情况，在不同生产周期，调换所有槽子进行试生产，再次检查、修补电解槽及供、回液管道跑、冒、滴、漏。

2.3 试生产取得的主要技术指标

由于前期生产规模较小、经验不足。各项技术指标没有达到预期效果，但随着生产不断扩大和经验的积累，各项指标逐渐提高，达到了设计要求。

2.3.1 阴极铜质量

阴极铜除开始的第一个阳极周期外观没有满足要求外，其他所有批次外观质量和成分均达到高纯铜标准，单块重量逐渐均匀。部分阴极铜杂质成分见表3。

表3 部分阴极铜成分 %

2.3.2 电流效率

通过提高装槽质量，加强槽面管理，电流效率由开始的88%逐步提高到97%。并且能稳定在设计值96%以上。

2.3.3 残极率

开始由于阳极板重量不一，第一个试生产的阳极周期里，残极率达到了22%，远远超过设计指标，但随着阳极板逐步改善，残极率可以有效控制在14%～15%左右。

3 结语

随着电解试生产的进行，操作人员不断积累经验，管理人员加强“细、稳、实”地管理，总结、摸索出一套适合云锡ISA铜电解的经验，使各项生产技术指标都达到了设计要求。在生产实践中，仍然需要加强同行之间的学习交流，提高进口设备的维修、操作能力，依靠一流的工艺、一流的设备，创造出一流的效益。

[1] 朱祖泽,贺家齐. 现代铜冶金学[M].北京:科学出版社,2003.

[2] 向天龙. 高纯阴极铜的生产实践[J].有色金属(冶炼部分)2003，(1):38-40.

[3] 欧阳准. 提高阴极铜表面质量的实践经验[J]. 有色冶金设计与研究, 2004，25(4):9-11.

[4] 李卫龙,李桂琼,刘长荣. 铜电解过程阳极钝化的处理[J]. 江苏冶金,1989，(1):48-50.

Trail production of ISA electrolysis in copper branch of Yunnan Tin

CAI Bing，LI Zheng-zhong，YE Feng，QU Chao，TAO Xing-hua

The ISA electrolysis main processes were introduced, the preparation work before trail production, process control and gained trial production effects were briefly descripted in this paper, and the practical experience of trial production was summarized.

ISA electrolysis； process control； trail production； practice

蔡兵(1982—)，男，云南罗平人，冶炼工程师，主要从事有色金属冶炼管理工作。

2015-12-25

TF811

B

1672-6103(2016)02-0025-03