五鑫铜业提高铜阳极板质量的生产实践

单永得（新疆五鑫铜业有限责任公司　阜康　831500）

五鑫铜业提高铜阳极板质量的生产实践

单永得
（新疆五鑫铜业有限责任公司阜康831500）

精炼系统是铜火法冶炼的一个重要环节，五鑫铜业虽然使用的都是目前国内成熟的铜冶炼技术，在实际生产中也有经验借鉴，但五鑫铜业投产时间不长，生产初期阳极板质量存在许多问题。为了解决阳极板质量上存在的问题，通过借鉴经验和自身在生产实践中的不断摸索以及采取加强生产过程控制和细化过程管理的办法，阳极板质量得到了明显提高。

阳极板质量影响因素生产实践

1　前言

火法精炼的目的是将粗铜中的杂质尽量除去，为下一步的电解精炼提供合格的铜阳极板。圆盘定量浇铸系统是为了满足电解铜生产需要开发出来的生产高精度铜板的系统。该系统通过PLC技术、现场组态技术以及现场自动化仪表的应用。综合了电力、液压技术、气动技术，可在恶劣环境下实现自动化生产，具有高精度、高效率的特点，并且操作方便，节省人力、物力。该系统的主要功能就是将阳极炉中还原好的铜水通过圆盘定量浇铸机浇铸出具有特定规格、质量的阳极板，以满足电解精炼生产的需要。五鑫铜业因投产时间不长，工艺和设备在生产过程中都不够成熟，导致阳极板合格率没有达到设计效果（设计阳极板合格率96.4％），为了提高阳极板质量，还需要继续在生产实践中探索。

2　提高阳极板质量的意义

提高阳极板质量不仅降低了阳极板在电解精炼过程中的影响和残极率，而且降低了废板和残极回炉加工成本。

2.1阳极板化学成分对电解精炼的影响

（1）电解精炼对铜阳极板的化学成份要求应符合表1的规定。

表1　合格铜阳极板的化学成份要求　％

（2）阳极板化学成分超标对电解精炼的影响。阳极板Pb含量过高，电解时会和电解液反应生成不溶性的PbSO4薄膜，附着在阳极板表面阻碍阳极板中铜向电解液中溶解，造成阳极钝化，阳极钝化使槽电压升高，电耗增大，电铜易长粒子，降低电铜质量；Fe溶解进入电解液会增加硫酸消耗，Fe2+、Fe3+会在阴、阳极来回作业使电效降低；电解液中含As、Sb、Bi高时易生成“漂浮阳极泥”，使电铜上沿质量明显下降；含S高时易使生成电铜发脆；另外，杂质含量高也造成添加剂用量增加。

2.2阳极板物理规格对电解精炼的影响

2.2.1物理规格要求

电解精炼要求铜阳极板厚度要均匀，上下部厚度差不大于5mm，下部厚度不得大于上部厚度。铜阳极板耳部应饱满，无冷隔层、无缺损，耳部扭曲量不大于5mm。要求铜阳极板表面应平整，厚薄均匀、适当，无飞边、无毛刺、无夹杂，尽量减少表面鼓泡和背部隆起现象，质量均匀、垂直度高，不得有气泡（允许修整），密集气孔区面积不得大于单板面积的20％，不得有孔径大于10mm的气孔。铜阳极板板表面应无高于5mm的结粒及长于5mm的飞边毛刺，光面不得有高于5mm的结瘤（允许修整）。铜阳极板板面不得有横向裂纹，纵向裂纹长度不得超过200mm。铜阳极板板面应洁净、无异物附着、无黑皮、无夹杂等。

2.2.2物理规格不合格对电解精炼的影响

过宽的阳极板会使阴极的宽度相应的增加而变得容易弯曲，以致造成阴极与阳极间的距离不等，使阳极溶解不均。严重时，甚至造成阴、阳极间短路。同样，过长的阳极板会使相应增长的阴极易于弯曲，使阴极易被沉降的阳极泥所污染。阳极板的厚度决定了电流密度和阳极溶解周期。阳极越厚，残极率越低，但是在生产过程中积压的金属也越多。阳极的耳部应当饱满，以防电解过程中耳部折断。阳极单重偏差大、厚薄不均、垂直度差，但容易造成阴、阳极片间距不均匀，导致电流密度在板面上分布不均匀，使阳极溶解不均，阴极铜局部长粒子，影响阴极铜的质量。由于阳极溶解并不是均匀的，一般在上部尤其是液面部分溶解速度相对较快，因此在电解过程中常常会使阳极上部过早熔断造成掉极。

3　提高阳极板质量的生产实践

3.1常见阳极板缺陷产生原因的分析

在双圆盘浇铸过程中，浇铸出的不合格阳极板常见的缺陷有鼓包、飞边毛刺严重、表面带杂严重、耳部不饱满、弯板、整体过薄或过厚等，产生废板的具体原因分析如下。

（1）铜液氧化终点含硫高，还原终点把控不好，导致含氧相对较低，在浇铸阳极板时从开始到结束均存在鼓包现象。

（2）铜液氧化终点到位，存在过还原现象，造成铜液含氧过低、含氢升高，导致阳极板鼓包。

（3）铜液含氧较高，含氧远远超过0.2％，浇铸过程易出现飞边毛刺。

（4）铜液温度过高易产生粘模现象，在预顶时容易将阳极板顶弯。

（5）上喷淋给水量小，未将阳极板温度降下来而导致阳极板温度过高影响到阳极板强度，在顶板时被顶弯。

（6）铜液温度过低，一般在浇铸第一圈，阳极板耳部容易出现不饱满；浇铸时铜液温度低于1 220℃阳极板废板毛刺严重。

（7）圆盘钢模浇铸前烘烤不到位，温度较低，钢模表面有自然吸附水分存在，导致浇铸第一圈阳极板鼓包；钢模表面潮湿或是有水，浇铸时易产生飞边毛刺。

（8）阳极炉铜液表面有较多的浮渣未能有效除去，随铜液从出铜口流出，被带到阳极板表面。出铜口直径过大，超过了70mm，对炉内铜液表面浮渣起不到闭渣作用，浇铸出的阳极板表面带杂多。

（9）浇铸铜液的溜槽、中间包、浇铸包制作质量太差，表面耐火材料附着力不够，在浇铸时脱落、剥离后或被铜液冲起并带到阳极板表面，导致阳极板表面带杂多。

（10）中间包闭渣砖缝超过30mm，或是中间包内储液量少，闭渣砖起不到闭渣作业，各种杂质随铜液流到阳极板表面，导致阳极板表面带杂多。

（11）脱模剂喷涂效果差，钢模四边喷涂的硫酸钡脱模剂粘附量少时易出现废板毛刺。

（12）脱模剂质量差或是脱模剂未按要求进行配兑，脱模剂存在粘附力差，在浇铸铜液后飘起，造成阳极板表面带杂。

（13）钢模脱模剂喷涂效果差产生粘模现象，在预顶时将阳极板顶弯。

（14）钢模内存在杂物未能及时清理，浇铸阳极板时被浇铸进阳极板，导致阳极板表面带杂多。

（15）圆盘浇铸速度过快，启动和停止不平稳，自身晃动大，易产生飞边毛刺。

（16）浇铸包浇铸速度过慢，易产生阳极板耳部不饱满。

（17）阳极板被取板机取到冷却槽后在排板时发生卡、挂现象，导致阳极板弯耳。

（18）阳极板在倒运过程中被叉车等设备设施碰、撞、摔等导致弯板。

（19）电子秤卫生差，杂物充填在称体活动部位影响浇铸计量，易产生薄板或厚板。

（20）电子称误差大，易产生薄板或厚板。

（21）中间包、浇铸包容积过小，闭渣砖缝过大，易产生薄板或厚板。

（22）用手动浇铸，浇铸精度无法保障，易产生薄板或厚板。

3.2提高阳极质量的措施

3.2.1控制好阳极炉氧化还原过程

对于阳极炉操作来说，氧化还原终点判断是关键。氧化还原终点操作炉长可凭借经验取“槽样”用肉眼判断和借助一次性热电偶直接测温判断。氧化过程中根据渣型情况及时扒渣，如果杂质含量高可采用加石灰石等措施除杂，保证氧化结束将炉内渣扒干净。还原结束时铜液含氧量操作炉长也可凭借经验取“槽样”肉眼判断和取“模样”送化验室通过X荧光分析仪进行快速分析判断，还原结束后炉内不得有大量未完全参与反应的固体还原剂或残存的灰分。

3.2.2控制好圆盘浇铸过程

圆盘浇铸阳极板时要求钢模温度达到150℃时再开下喷淋，开下喷淋时按从前向后的次序进行。视阳极板在预顶和取板机位置时的温度开上喷淋，阳极板在预顶位置时以顶板不弯为标准，阳极板在取板位置时以阳极板完全凝固为标准进行控制，开上喷淋时按从后向前的次序进行，向前开上喷淋的位置以阳极板不鼓包为原则进行。

阳极板浇铸前应做好硫酸钡喷涂工作，在使用工业沉淀硫酸钡时按水∶沉淀硫酸钡=100∶30进行调配脱模剂。用经验判断脱模剂调配比例是否合适时用一根木条搅动脱模剂，拿出木条时脱模剂呈线状流下时为合适，呈点状流下时须再加硫酸钡。

在圆盘钢模温度达到150℃后要求浇铸工将圆盘喷淋系统和喷涂系统全部切换为自动控制状态。设定钢模目标温度在150～180℃之间。

在测温系统出现故障时，以脱模剂喷涂到钢模表面能完全将钢模表面细微裂缝完全覆盖，到浇铸位浇铸铜液时不翻腾为标准。存在困难时可通过调解脱模剂吹送风压力、喷涂时间、调整钢模温度等手段来实现目标。

浇铸阳极板前必须对圆盘钢模进行调平和紧固，防止浇铸出的阳极板薄厚不均。

浇铸阳极板前必须对钢模进行检查，钢模表面深坑或裂缝超过5mm，检查顶针头与顶针空契合是否紧密，防止顶针孔漏铜。检查钢模浇铸是否存在其它缺陷，对有缺陷的钢模严禁更换到圆盘上。

浇铸阳极板前若钢模较长时间未浇铸时，必须使用柴油或木材对钢模进行逐一烘烤，防止因钢模温度过低，钢模表面脱模剂吸附水分遇铜液后放炮现象或剧烈翻腾现象发生，影响阳极板外观质量或安全事故发生。

浇铸阳极板前要求圆盘工必须严格、认真的按圆盘试车步骤对每一个环节进行试车，严禁将设备设施隐患带入生产浇铸过程中。

浇铸阳极板前必须对中间包、浇铸包进行认真检查和烘烤，中间包、浇铸包制作标准必须满足一下数据要求。中间包、浇铸包在出炉前预热温度必须达到100℃以上，确保水分烘干。中间包、浇铸包不存在涂抹料脱落松动现象。

阳极板浇铸前必须对浇铸称进行彻底的卫生清扫和检查，防止杂物影响阳极板浇铸精度。同时将浇铸的阳极板进行抽检，设阳极板单板抽检称对阳极板浇铸精度进行检查，确保阳极板重量误差小于3kg。

浇铸阳极板过程中难免会出现废板，可采取对轻微缺陷阳极板进行修复，对严重缺陷阳极板进行在浇铸过程中逐步利用铜液自身的热量进行溶解的方式消除废板，努力实现“零废板”。

浇铸阳极板时为避免初始浇铸的阳极板耳部不饱满可采用手动进行浇铸，当铜温逐步升高、阳极板耳部完全饱满后必须恢复自动浇铸，以防止阳极板耳部飞边的产生。

4　结语

自五鑫铜业生产以来，通过对阳极板质量提高的不断摸索和实践，不仅降低了精炼工序和圆盘浇铸工序的材料消耗，而且提高了阳极板质量，为电解精炼系统的稳定生产提供了前提条件。

［1］重有色金属设计手册编委会.重有色金属冶炼设计手册（铜镍卷）［z］.北京：冶金工业出版社，1996.

［2］朱祖泽，贺家齐现代铜冶金学［M］.北京：科学出版社，2003.

收稿：2016-04-15

10.16206/j.cnki.65-1136/tg.2016.06.022