提高艾萨阴极铜洗涤质量的生产实践

李鸿程， 代开健， 姜 静， 平连聪

(云南铜业股份有限公司西南铜业分公司， 云南 昆明 650102)

阴极铜质量是铜电解精炼企业的生命，包括化学品质、物理性能、表面质量等多个方面，不但要求化学组成、成分含量以及物理规格、性能符合规定,表面结粒情况满足要求，而且表面应洁净，无污泥、油污、电解残渣等外来杂物，否则会影响阴极铜制品的性能。也就是说除了铜电解过程会影响到阴极铜质量之外，阴极铜出槽后表面洗涤情况也直接影响阴极铜的质量。在艾萨永久阴极电解生产中，因洗涤不充分等因素导致阴极铜剥离后表面机械附着硫酸铜结晶、阳极泥等电解残渣较多，底部存在明显的钙、镁、硫酸铜等蓝白色沉积物，不能满足质量要求，需要采取措施进行处理。

1 艾萨阴极铜洗涤系统及工艺

艾萨铜电解是一种永久不锈钢阴极电解，其产品阴极铜需在剥离之前附着在不锈钢板两侧一起进行洗涤。阴极铜洗涤通过阴极剥片机组洗涤系统完成，系统采用加压泵加压、蒸汽加热洗涤水喷淋冲洗阴极的洗涤方式，喷头布置在洗涤室顶部，洗涤系统如图1所示。

1.洗涤室; 2.阴极; 3.一次洗涤; 4.二次洗涤; 5.三次洗涤; 6.循环水箱; 7.循环水泵图1 洗涤系统

系统共分为一次、二次、三次洗涤，其中一次、二次为循环洗涤，三次为漂洗。一次、二次洗涤分别配有水箱，洗涤水不断循环使用，定期更换，一般为每天更换一次。三次洗涤(漂洗)采用不断补充的干净蒸汽冷凝水，喷淋阴极后的水流入二次洗涤水箱，二次水箱的水再溢流到一次水箱，再由一次水箱排出。

2 艾萨阴极铜洗涤难点

阴极板结构复杂，夹边条、镀铜层等区域电解液残留物不易洗涤。其次，不锈钢阴极板底部有V型槽，阴极铜在极板上结晶后底部呈“W”型，铜板上部的电解液顺流而下逐渐冷却在底部凹槽内析出硫酸盐结晶，但洗涤喷头不能直喷底部凹槽区域。另外，阴极铜洗涤采用喷淋方式，不能将阴极板浸入水中充分烫洗，喷头间隔分布，存在洗涤覆盖不全面的情况，容易出现洗涤死角、盲区。此外，阴极出槽后每块阴极保持在电解槽中的间隔距离，距离较小，影响喷头对阴极板中下部位的冲洗。

3 影响阴极铜洗涤质量因素

(1)由于铜精矿原料标准不统一等因素，电解液中杂质成分复杂，含量高，粘稠度较高，电解液中的钙、镁、阳极泥等吸附在阴极铜上不易冲洗。

(2)每台循环泵流量为60 m3/h，要提供48个喷头的喷水量，水量偏低。涤泵出口压力0.2 MPa，洗涤系统喷头布置在顶部，洗涤水从顶部喷出往下流压力递减，冲击压力不足。

(3)阴极铜在洗涤过程中不断带走热量，洗涤水热量损失，水温下降，洗涤水通过蒸汽加热，蒸汽压力、温度不稳定，水温也不稳定。如果洗涤水温度过低，阴极铜表面杂质容易遇冷凝固结晶，加剧冲洗难度。

(4)三次洗涤水没有加热，从较远的地方调用蒸汽冷凝水，压力非常小，水温较低，大约50～58 ℃，并且水量供给不均匀，水质容易受系统影响，水中会出现铁锈、钙、镁等杂质。

(5)循环泵入口过滤采用Y型过滤器，过滤横截面较小，被橡胶碎片、铜渣、夹边条残渣等堵塞速度较快，清理不方便，过滤效果不好。其次，阴极铜附着的杂质细腻，过滤网不能过滤此类杂质，喷头容易堵塞。

(6)阴极两侧边缘正上方没有喷头，只有附近喷头喷出的扇形水流边缘才能喷淋到阴极铜边缘夹边条区域，水量、水压都不足。其次，阴极两侧由于夹边条等影响，该区域比板中心更难洗涤。

(7)极板两侧夹边条与极板之间存在缝隙，在电解槽中电解液进入缝隙，但在洗涤过程中无法冲洗到。其次，导电棒与板面焊接处的镀铜层发生损坏，电解槽液面波动，电解液会进入并隐藏在镀铜层中，同样无法冲洗到。待冲洗完毕之后，在输送、剥离过程中，极板受冲击，夹边条、镀铜层中的污水流出造成阴极铜板面二次污染。

4 洗涤系统的工艺改进

(1)电解液杂质含量高，循环系统中过滤机滤布容易堵塞、粘结而导致过滤效果下降，为此提高滤布更换频次，改善净液效果，加设板框、精细过滤机等净化设备设施，提高电解液的净化能力和净化品质，减少阴极铜表面杂质的附着量。

(2)为了提高洗涤水压力又不影响正常生产，在确保水泵运行稳定的前提下，对一次、二次洗涤循环泵电机添加变频器，提高电机转速，提高洗涤水流量及压力，水压由0.2 MPa提升至0.4 MPa。

(3)重新敷设蒸汽管道，从较近端取用蒸汽，缩短管道长度，减少蒸汽输送量及压力的损耗。加装两台电加热器，分别对一次、二次洗涤水进行加热，确保蒸汽供应不足时洗涤水温度符合要求，并改进机组控制程序，将温度控制在65～85 ℃，若温度不在此范围，机组则无法启动。

(4)重新设计三次洗涤供水系统及管道，只从最近的冷凝水槽取水，降低水热量损失及水质污染的风险，并用蒸汽加热提高水温至80 ℃，采用两次加压提高水压。

(5)设计方形过滤箱，过滤面积增加至管道截面的25倍，采用三层不同目数的过滤网替换只有一层过滤网且过滤面积较小的Y型过滤器，过滤箱加大过滤面积和过滤质量，降低清洁、检修的频次。

(6)在洗涤室中夹边条正上方分别加装一组喷头，加大该区域冲洗的水量、 水压。洗涤室出口加蒸汽管吹洗阴极铜底部，进一步清洁底部并快速干燥阴极。

(7)观察发现，极板边缘不粘胶带时夹边条夹水量远大于粘胶带时夹边条夹水量，为此，安装夹边条时极板边缘粘贴胶带纸以减少夹水量，减少阴极铜的二次污染。

(8)发生镀铜层损坏的极板数量较多，镀铜层修复困难，工作量大，目前在洗涤的下一个工位两侧分别加装风干装置,阴极铜经过冲洗后,快速吹走板面夹杂的以及镀铜层流出的水份,干燥阴极铜，减少阴极铜上的沉积物。

(9)加强操作管理，每天检查、清理喷头及水箱顶部滤网，规范喷头安装，每月清理一次过滤箱及洗涤水箱。阴极铜出槽后到洗涤之间的间隔时间不能过长，以免表面杂物冷却结晶析出，规定操作人员不能提前将阴极铜取出放在准备架上而不及时洗涤。

生产实践表明，通过采取以上改造措施，阴极铜底部已无明显钙、镁、硫酸铜等蓝白色沉积物，板面受潮析出硫酸盐减少，表面清洗质量符合国家标准的要求，无一起质量投诉。三次洗涤虽然增加了干净冷凝水的使用量，但弥补了阴极板、排雾系统带走水分而产生的洗涤水损失，不需要在机组运行过程中额外补加洗涤水，并且减少每天洗涤水的更换量，总体用水量与改造之前持平，另外还节约了补充、更换洗涤水的停机时间。

5 结论

通过对阴极铜整个洗涤、剥离、输送过程及表面附着杂质源头的分析，找出了影响阴极铜洗涤质量的原因，结合现有生产改进洗涤系统及工艺，调整洗涤方式、水温、水压，加强洗涤操作管理及提高电解液的净化品质等，在不增加洗涤水使用量的情况下，提高了阴极铜的洗涤效率和质量，表面清洗质量满足要求。如果条件允许，可考虑将阴极铜从不锈钢板上剥离下来后再次进行洗涤、干燥，以达到更好的效果。