艾萨电解设备在云铜的应用实践

王 伟， 代开健

(云铜西南铜业分公司, 云南 昆明 650102)

0 前言

为提高技术、装备水平，云南铜业股份有限公司(简称云铜)引进了艾萨永久不锈钢阴极铜电解技术，并于2010年7月20日通电试生产，目前已连续运行7年。本文介绍了艾萨电解设备投产以来的运行情况，总结了云铜在进口设备引进、消化、吸收、再创新方面开展的工作。

1 云铜艾萨电解项目概况

1.1 主要进程

云铜艾萨电解项目于2006年12月签订设备采购合同；2008年8月开始设备安装、调试；2010年7月20日通电试生产；2012年3月7日投运23组电解槽，基本达产达标；2015年1月，24组电解槽全部投运，实现满负荷生产。

1.2 主要设计参数

该项目采用的是澳大利亚超达公司永久不锈钢阴极电解工艺，主要设计参数见表1。

1.3 车间配置

该项目双跨配置，配有电解槽784个，共24组，两跨，每跨12组，其中4组每组32槽，8组每组33槽，主要设备有三井公司制造的阳极整形机组1台、阴极剥片机组2台、残极洗涤机组1台以及奥地利昆兹·汉公司制造的专用吊车2台，电解车间主要设备布局见图1。

表1 主要设计参数

1—硅整流厂房；2—九跨厂房及电解槽；3—十跨厂房及电解槽；4—循环过滤系统厂房；5—残极洗涤机组；6—阳极整形机组；7—阴极剥片机组；8—专用吊车图1 电解车间配置

2 艾萨设备的功能

2.1 阳极整形机组

阳极整形机组设计能力为500片/h，主要流程为：阳极板经过分片、垂直压耳、称重、整形测厚、废板挑出、耳面铣削、耳底铣削、提升、排距、小车运输等后，由专用吊车吊出，其生产流程见图2。

图2 阳极整形机组生产流程图

2.2 阴极剥片机组

阴极剥片机组设计能力为500片/h，主要流程为：阴极铜由专用吊车吊入机组，经过小车运输、洗涤室洗涤、预剥离、剥离等工序后，阴极铜和不锈钢阴极板分离。不锈钢阴极板经过排距、小车运输后，由专用吊车吊出至电解槽中继续使用；阴极铜放倒后，经取样、堆垛、称重、贴标签、打包等工序由叉车运走。在剥离工序如果阴极铜未能剥离或者不锈钢板损坏，则作为废板挑出，其生产流程见图3。

图3 阴极剥片机组生产流程图

2.3 残极洗涤机组

残极洗涤机组设计能力为500片/h，主要流程为：经过两个周期电解的残阳极由专用吊车吊入，经过小车运输、增加极间距、洗涤室洗涤、放倒、堆垛、称重、打包等工序后，由叉车运走，其生产流程见图4。

图4 残极洗涤机组生产流程图

2.4 昆兹专用吊车

昆兹专用吊车主要技术参数为20/3 t×28.5 m×7/10 m，其主要功能、特点如下：

(1)可以实现一槽阴极、(残)阳极或阴极板的平稳吊运，配备接液盘收集滴下的电解液。

(2)大、小车通过激光测距仪定位，主起升通过位置编码器和凸轮限位开关定位。

(3)具有手动、半自动(单步指令)、自动三种运行模式。

(4)可以通过驾驶室操作台或者无线遥控进行操作。

(5)带有红外测温装置，用于检测电解槽的温度，判断短路情况。

(6)与地面站进行无线通讯，通过地面站与阳极机组、阴极机组、残极机组以及槽面短接开关进行连锁，以实现艾萨配套设备安全、自动运行。

3 艾萨设备的应用及改进

艾萨电解设备装备水平高、自动化程度高，其稳定运行是生产顺利进行的关键因素。云铜艾萨电解设备在投产以后，曾出现大量的问题，严重影响生产的正常进行，下面对各配套设备的应用情况进行介绍。

3.1 阳极整形机组

(1)针对分片异常频繁出现的问题，在分片装置处增加一操作人员和操作按钮，出现异常时，及时在现场停机处理，减少了分片异常引起的设备故障。

(2)由于阳极板在整形处经常出现挂板情况，造成机械损伤，在整形机构处加装一弹簧回顶装置，问题得到彻底解决，机组停机时间减少了10%。

(3)由于铣削室底部链条频繁拉断，将链条改装为轨道，使机组的故障停机时间减少了50%。

(4)对于废板传送带无法自动排板和堆垛，需停机人工处理的问题，对程序进行修改、优化，实现自动运行，缩短了叉车运输废阳极板造成停机的时间。

(5)完善提升装置控制逻辑，增加传感元件，对阳极板到位状况进行判断，避免阳极板对该装置的机械损坏。

(6)调整铣底装置控制逻辑，解决由于阳极板在前进过程中晃动幅度过大引起的设备频繁停机问题。

(7)调整铣削传送带伺服参数，优化铣削给进伺服参数，减少了铣底处阳极板断耳的出现。

(8)卸料小车在手动状况下不能高速运行的情况，在优化控制逻辑后得到解决。

(9)针对进口铣刀、刀柄费用较高的情况，与国内厂家共同研发，实现了其国产化，并且使用寿命优于进口备件。

(10)由于定位方面存在一定的问题，耳面铣削功能一直未正常使用。

(11)实践中发现，阳极板的质量是机组稳定运行的重要因素，任何点的缺陷都可能造成机组故障停机。

3.2 阴极剥片机组

(1)修改了接料小车进到位信号位置。

(2)修改取样装置与OPD通信逻辑，完善了西门子智能从站与主站之间的通信逻辑，解决取样装置机械手提升故障问题。

(3)不锈钢阴极板经过多次剥片后，夹边条上部脱出较严重，投产初期装槽时需要人工敲入，后在机组极板出料传送带两侧安装一套加紧、对中装置，问题得到彻底解决。

(4)阴极铜质量不稳定，如阴极铜表面粒子多、阴极铜过薄、阴极板冷板、反解、夹层、夹带残极等现象，都会对阴极机组的稳定运行造成极大的影响。

(5)由于各方面的原因，取样、称重、贴标签和打包功能在阴极剥片机组上未投入使用。

3.3 残极洗涤机组

(1)修改堆垛装置逻辑，避免堆垛举升装置在自动状态下异常举升将放倒装置顶变形情况的发生。

(2)修改称重模块数据传输PLC控制逻辑，并增加月累计，解决重量异常归零且不能进行月累计的问题。

(3)对洗涤室入口输送装置位置进行调整，油缸被蒸汽腐蚀的情况得到改善。

(4)洗涤室出口处有洗涤水溅出，腐蚀周边液压管路。

(5)由于阳极板重量不均匀，出现个别阳极板被完全溶解，只剩上部边沿存在，在堆垛装置处出现残极垛倒塌现象。

(6)打包功能一直未使用。

3.4 昆兹专用吊车

(1)对接液盘接液方式进行完善，解决接液盘关闭过程中，大量电解液顺着接液盘外壁流下，腐蚀机组地面的问题。

(2)对阳极吊钩的尺寸进行更改，使吊车能够吊起的阳极板耳朵厚度范围进一步扩大。

(3)对阳极吊钩推动油缸控制的液压阀组安装顺序及压力进行调整，降低其推动压力，防止阳极吊钩变形。

(4)增加吊车铜阴极机组入口处的联锁，解决阴极机组运输小车未离开卸料区域吊车就下降的现象，防止吊架与小车相撞。

(5)由于地面站采集各机组数据，地面站内存使用较大，偶尔会出现因地面站死机造成吊车紧急停车。

(6)投产初期，各机组不能长时间同时保持在一个稳定运行状态，吊车大部分时间只能以半自动模式运行，经过不断改进后，基本能实现全自动运行。

(7)由于槽面覆盖等原因，红外测温装置未投入使用，其性能有待验证。

(8)投产初期，由于阳极板外形质量、槽面导电板移位等原因，吊车经常会出现报警停机，延长正常作业时间。

经过多年的摸索和实践，艾萨电解生产逐步走上正轨，虽然艾萨设备仍有部分问题未得到完全解决，但系统能够正常生产。自投产以来艾萨电解产量逐年提升，见表2。

表2 艾萨电解投产以来历年产量统计 kt

4 结束语

艾萨电解项目的投产，极大地提升了云铜的铜电解装备水平和产能，标志着云铜的工艺技术水平、装备水平、管理水平达到国内一流、国际先进，回顾艾萨设备引进、消化、吸收、再创新的历程，总结以下几点：

(1)综合艾萨电解项目各配套设备的运行情况，昆兹专用吊车最稳定，至今未进行过大的零部件更换；阴极剥片机组和残极洗涤机组较稳定，能够基本满足生产所需；阳极整形机组问题最多，投产初期一度无法满足正常生产，后经不断改进才逐步运行平稳。

(2)自动化设备需要高标准、高质量的物料相匹配，如进入各机组的阳极板、阴极(板)和残极，其外形质量、块重的均匀性等直接关系设备能否稳定运行。

(3)艾萨设备配套的部分功能未投入使用，如阳极整形机组的耳面铣削功能；阴极剥片机组取样、称重、贴标签、打包功能；残极洗涤机组打包功能；昆兹专用吊车的红外测温短路检测功能等，需要在以后进一步探索和验证。

(4)备件国产化方面，先后完成了铣刀、链条及200多个加工件国产化工作，油缸、减速机、电机等国产化工作仍在继续。

(5)设备管理方面，建立了预防性维修体系，组建了维修保障队伍，通过出铜周期的合理安排，实现了一个阳极周期内轮空一天进行设备预防性维修，设备故障停机时间大幅降低。

(6) 人员组织保障方面，操作人员采取新老搭配，以年轻人为主，他们具有大专以上学历，每套设备操作小组都由工程师带队，他们英语水平较高，全程参与设备的招投标、合同谈判、开工会、出国培训、资料自主翻译、设备安装、调试和投产。投产后问题多发，公司抽调各专业人员组成攻关小组，大胆、认真地开展各项攻关改造工作，先后完成200多项改动，积累了丰富的实践经验，确保了生产的顺利进行，提升了业务技能。

[参考文献]

[1] 代红坤.永久不锈钢阴极铜电解槽系统的设计与实践[J].有色冶金设计及研究，2011(6)：29-32.