提高剥片洗涤机组洗涤质量实践

钟 骏

（江西铜业集团有限公司 贵溪冶炼厂，江西 贵溪 335424）

1 引言

电解车间三系列剥片洗涤机组是从瑞典奥托昆普公司引进的，现场台装量为2 台，主要功能是对阴极铜进行洗涤、剥离、堆垛、运输等。当前使用的阴极铜质量标准GB/T467-2010 增加了（Cu-CATH-3）2 号标准铜，修改1 号标准铜的杂质含量，并对表面质量作了规定［1］。可见，阴极铜质量不但要求物理规格、性能符合规定，铜表面也应洁净，无污泥、结晶等外来杂物，否则会影响到阴极铜制品的性能。因此，剥片洗涤机组对于保证阴极铜质量意义重大。

2 剥片洗涤机组以往洗涤剥片工序

工序共分为13 部分，并具有程序控制协调各部分动作。这13 个部分分别是：（1）接受装置；（2）洗涤装置；（3）1#移载装置；（4）横送装置；（5）挠曲装置；（6）剥片装置；（7）3#移载装置；（8）次品阴极板输出装置；（9）2#移载装置（10）阴极板输出装置；（11）阴极铜输送装置；（12）阴极铜堆垛装置；（13）阴极铜输出装置［2］。各步骤如图1 所示。

从图1 中可以看出，电解铜是在洗涤后进入剥片区域进行剥离，而阴极板结构复杂，夹边条、镀铜层等区域电解液残留物不易洗涤。电解铜从电解槽中吊出，洗涤装置无法将复杂位置内的残留物洗净，当电解铜运输到剥片装置进行剥离时，残留物就会流出，附着在阴极铜上，随着铜板一起运往下一个工序。而接下来的工序并未设置洗涤装置，因此附着杂质的阴极铜最终进入客户手中。阴极铜板身边沿出现蓝色结晶和上沿白色结垢主要是残留的硫酸铜预冷析出，硫酸铜水溶液呈弱酸性，在空气中一定温度下脱水变成白色粉末状，即无水硫酸铜［3］。阴极铜质量标准中规定，阴极铜表面（包括吊耳部分），附着物总面积不大于单面面积的1%［4］。因此采取必要措施，提高阴极铜洗涤质量迫在眉睫。

图1 机组以往洗涤剥片工序

3 设备优化改进

3.1 设计制作二次洗涤室

为了提高产品质量，在剥片装置后方工序增加二次洗涤装置，用来清洗铜表面的附酸是非常必要的。为确保对每块阴极铜表面进行冲洗，二次洗涤室的位置就必须设计在剥片装置工序的后方，因为经过剥离工序后，阴极铜与阴极板才会分开，为阴极铜洗涤提供了有利的条件。而剥片装置后方由三部分组成，输送装置、堆垛装置和输出装置。其中在堆垛和输出装置部分阴极铜已被堆砌成一堆，没有洗涤条件。而输送部位是两块一堆，在输送链条上要运输9m，通过部分改造就可以达到洗涤条件。因此本次改造将二次洗涤装置安装在输送部位。见图2。

图2 二次洗涤室模型图

3.1.1 优化程序

首先要改造输送程序，实现铜板在输送链条上单块运行。原先剥片装置剥离2 次后，输送向前运行1 个工位，通过重设程序，达到剥片剥离1 次后，输送就向前运行1 个工位，从而实现了输送链条上每个运行工位只运输1 块阴极铜，为洗涤提供了条件。

3.1.2 设计并制作洗涤室主体

设计的洗涤室分为3 个部分，如图3 所示，图中从左到右依次是洗涤部位，除雾部位和风干部位。

图3 二次洗涤室实物图

阴极铜先在洗涤部位通过高压热水洗涤，接着通过压缩风进行吹干。其中洗涤热水是采用净液工段的蒸发冷凝水，日常温度在65℃左右，为了保证洗涤热水的水温和压力，在洗涤室下方加装了1个蒸汽加温水箱，遇到蒸发冷凝水水温不够时可以通过蒸汽进行加温，当遇到进入电解液循环系统水多时，又可以通过转运泵排出系统。然后通过离心泵对洗涤水加压到不同压力，效果对比见表1，从表中可以看出，洗涤水压力在0.5MPa 时可以满足要求。而后输送到洗涤水箱内，通过不同位置的洗涤管对阴极铜每个部位都进行洗涤。压缩风从厂动力车间杂用风主管上接入，以保证风压满足条件，经过测量，风压为0.8MPa 时，可以将铜表面的洗涤水吹干。同时为了避免洗涤热水的水雾飘出洗涤室，在洗涤室上方接入了1 根DN150 的除雾风管，并入剥片机组总除雾管道，可以达到对洗涤过程中的高温水雾进行收集，见图4。

表1 洗涤水不同压力下效果对比

图4 二次洗涤原理图

（1）洗涤部位：设计人员采用G1 不锈钢管作为洗涤管，在上面均布Φ2mm 的洗涤喷嘴，以达到低流量、高压力的作用。整体洗涤管采用上下分布式，上方均布4 根，分别对阴极铜的4 个边进行洗涤，下方均布2 根，对阴极铜残余的酸水进行冲洗，每根管子尾部设计可拆卸堵头，可实现对管子内部进行清洗。见图5。

（2）风干部位：风管采用G1 不锈钢管，上面均布Φ2mm 的风眼，采用上下分布式，上方均布3 根，下方均布2 根，分别横向对阴极铜板面进行吹干，每根管子尾部设计可拆卸堵头，可实现对管子内部进行清洗。见图6。

图5 洗涤部位内部图

图6 风干部位内部图

（3）除雾部位：设计人员在洗涤部位和风干部位中间，靠近风干部位处安装了遮挡胶皮，将洗涤部位和风干部位的气流分开，这样就在洗涤部位处形成了一个负压腔，将洗涤水造成的水雾最大程度地吸走。同时也不会影响风干部位的风压，保证了对阴极铜的风干效果。

（4）机架部位：由于原先的输送部位并不会接触酸水等腐蚀性物质，因此整体都采用碳钢材质。本次改造输送部位的机架要在二次洗涤室内，会频繁大量接触腐蚀性物质，因此本次改造将输送装置部位的机架，链条全部更换为不锈钢材质。

3.2 设计制作夹边条校边夹紧装置

为了进一步提高阴极铜洗涤质量，减少松动夹边条与阴极板之间缝隙夹酸的现象，技术人员在机组阴极板输出装置处设计了气动夹边条校边装置，该装置分布在阴极板的两侧，每边由5 个气缸组成。当输出运输机在待机定位状态时，校边装置就会自动启动夹紧夹边条2 次，通过该装置的有效作用，可以减少夹边条与阴极板之间的间隙，改善了夹边条松动后挠曲和剥离过程中夹边条内电解液流出在板面形成结晶的现象。见图7。

3.3 优化一次洗涤水箱洗涤系统

以往洗涤水箱上部喷淋水与侧部喷淋水由于喷射区域重合较多，相互抵消作用明显［5］。因此技术人员重新配置各洗涤管洗涤区域，以及管道布置。做到上下两侧交错分布，保证水流不产生干涉。不同的位置采用不同形式的喷嘴，洗边部采用圆柱状喷嘴，板面则采用伞型喷嘴。每组洗涤管分为顶部1 根和侧面2 根，通过管卡固定在洗涤室内，洗涤管连接处采用活接的方式，保证洗涤管可以根据现场的需要，调整不同的洗涤角度。洗涤管主管道上安装压力表，可以及时观察洗涤泵的工作压力［6］。

图7 自动校边装置

4 工艺操作过程优化

（1）强化对喷嘴、洗涤水的清洁要求。保证每天早上作业前对一次、二次洗涤水箱内的喷嘴进行疏通，洗涤管喷射位置进行校正，中午停机时间更换洗涤水，每隔2h 对洗涤水的压力、酸度进行检测。

（2）规范阴极铜出槽后离洗涤过程时间不能过长，以免表面杂物冷却结晶析出。遇到长时间阴极铜未洗涤的情况，应由行车吊回槽面先浸泡一段时间。

5 效果检查

技术人员对设备优化后阴极铜洗涤合格率进行了跟踪观察，通过各项措施的有效实施，可以看出阴极铜洗涤质量得到了大幅度提升（见图8）。

图8 实践后阴极铜洗涤合格率统计

6 结束语

通过对阴极铜洗涤整个过程以及表面附着杂质的原因进行分析，确认了影响阴极铜洗涤质量的要因。通过增设二次洗涤室、校边装置，以及优化一次洗涤系统，规范工艺操作过程，使得阴极铜洗涤质量大幅度提升，表面附着杂质的现象基本消除，满足了新形式下客户的要求，树立了企业的品牌形象。