降低阳极板废品率的生产实践

2021-01-06王京慧

中国金属通报 2020年10期

王京慧

（江西铜业集团公司贵溪冶炼厂，江西贵溪 335424）

阳极炉工序分为：阳极炉精炼和圆盘浇铸两部分。阳极炉精炼出化学成分和温度合格的阳极铜，由出铜口流至活动溜槽；再通过活动溜槽、固定溜槽导流至圆盘浇铸机的中间包。圆盘浇铸机通过浇铸包将阳极铜熔液按设定重量浇铸至模具内，经过冷却后产出物理外观一致、重量恒定的阳极板。阳极板的连续浇铸过程分多个环节组成，任一环节出现偏差都可能会导致废板的产生。

1 工艺现状

阳极炉浇铸为周期性作业，每炉次阳极铜的生产过程分为加料、氧化、还原、浇铸四个周期[2]。每炉次浇铸期持续时长取决于阳极炉炉产和圆盘浇铸机的浇铸速度。贵冶熔炼一系统阳极炉浇铸期月均时长为4 小时/炉次，根据浇铸机生产实际可将浇铸期划分为三个阶段：第一阶段为前30 分钟，该时间段溜槽、模具温度偏低，设备需要手动调整的点位较多；第二阶段为中间时间段，该时间段浇铸作业稳定，浇铸机全自动运行；第三阶段为后30 分钟，该时间段炉内铜量减少，浇铸速度逐渐下降。根据统计浇铸期各阶段产出废品数量可以看出，废品阳极板的产出主要出现在浇铸初期，统计数据如表1 所示。

表1 改进前贵冶2 号阳极炉浇铸期各阶段废品阳极板产出数量（块）

2 浇铸期第一阶段产出废板的原因

2.1 铜温降幅大，导致高温铜熔液流动性差

在浇铸期的第一阶段，高温铜熔液从阳极炉出铜口流入顶部敞口式的活动溜槽，由于活动溜槽仅作为一个铜水缓冲池而未采取保温措施，导致大量热能通过活动溜槽敞口向周边散失，铜温下降；由于上个浇铸周期第三阶段铜液断流导致溜槽底部及内侧有部分冷铜残留，铜液刚从活动溜槽流经固定溜槽，固定溜槽内残留冷铜被高温铜液熔化而快速吸收铜液的热量，导致铜熔液温度再次降低，流动性骤降。

根据浇铸期各阶段中间包铜液温度对比数据可以看出，浇铸期的第一阶段中间包铜液温度明显偏低，统计数据如表2 所示。

2.2 浇铸包内衬耐火料表面极易粘结冷铜

为了实现定量浇铸出重量一致的阳极板，浇铸包采用减重称量。中间包向浇铸包灌入铜液和浇铸包向模具内浇铸阳极板，两个步骤交替进行。浇铸包内铜水的液位在最高位和最低位之间不断切换。在浇铸包完成一次浇铸，包内铜水液位下降时，总有少量铜液未能及时流回浇铸包底部，粘结在浇铸包侧壁和嘴子处，在铜温低、铜水流动性差时铜水粘结问题更加明显。浇铸包侧壁及嘴子粘结的冷铜逐渐增多，浇铸包嘴子随之缩窄，使浇铸时铜水流速加快，流向紊乱，从而影响阳极板的物理规格，产出废板。

3 改进措施

3.1 缩小高温铜液在溜槽导流过程的温降

表2 改进前炉内铜温与各阶段中间包铜温对比（OC）

表3 改进后炉内铜温与各阶段中间包铜温对比（OC）

（1）对活动溜槽上部采取保温措施，缩小铜温降幅。浇铸开始前将一种廉价的一次性轻质保温材料投入活动溜槽内[3]，并在出口上部放置一块挡渣砖。当高温铜液落入活动溜槽后，轻质保温材料漂浮在铜液表面，使之与空气隔离，有效地阻隔铜液热量通过溜槽上部向周边散失。活动溜槽出口上部放置挡渣砖用来阻挡铜液表面漂浮的保温材料，防止其随铜液飘流出活动溜槽，如图1 所示。

图1 活动溜槽保温示意图

（2）减少固定溜槽内残留冷铜，缩小铜温降幅。通过增大固定溜槽的坡度，让铜水流动更加顺畅，减少溜槽底部残留冷铜。在每次浇铸结束之前半小时进行“化溜槽”操作，采用渣铲引导溜槽内流动的高温铜熔液冲击溜槽出入口侧边粘结的冷铜，将其熔化带走，达到最大程度减少溜槽内侧冷铜的目的。

3.2 浇铸包内衬耐火料表面进行预处理

图2 浇铸包内衬预处理示意图

硫酸钡粉具有高温不易分解、热稳定性好、附着力强而广泛应用于浇铸过程的脱模环节[4]。因此，采取硫酸钡粉对浇铸包内衬耐火材料表面进行预处理。首先在浇铸包内衬的耐火材料表面，涂抹一层硫酸钡干粉；其次在浇铸包嘴子砖表面压实约1cm 厚的硫酸钡干粉。通过抹粉预处理，可以防止铜熔液和耐火料直接接触而导致铜水粘结。浇铸包内衬预处理区域如图2 所示。