永久陰極法銅電解生產(chǎn)工藝優(yōu)化

1、永久陰極法銅電解生產(chǎn)工藝優(yōu)化自1978年不銹鋼陰極板應(yīng)用于銅精煉，銅電解工業(yè)實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展。永久陰極法采用了更平直的不銹鋼陰極，經(jīng)過(guò)幾十年工藝不斷的改進(jìn)，其經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的始極片法電解，所以被大部分新建銅電解項(xiàng)目所采用。在生產(chǎn)實(shí)踐中各廠家均在持續(xù)優(yōu)化銅精煉工藝，提升技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，降低生產(chǎn)成本。1大冶有色30萬(wàn)t銅電解系統(tǒng)簡(jiǎn)介大冶有色是國(guó)有控股的大型銅冶煉企業(yè)，于2012年10月竣工投產(chǎn)的30萬(wàn)t銅加工清潔生產(chǎn)示范項(xiàng)目，采用不銹鋼永久陰極法電解。電解系統(tǒng)2014年6月達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)后，于2015年8月在英國(guó)金屬交易所陰極銅注冊(cè)成功。電解分為東西區(qū)兩個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，每個(gè)系統(tǒng)擁有電解槽512個(gè)，

2、配置硫酸銅、電積和硫酸鎳系統(tǒng)，電解流程圖見(jiàn)圖1?；鸱ㄏ到y(tǒng)澆鑄的陽(yáng)極板經(jīng)陽(yáng)極機(jī)組整形銑耳后，用專(zhuān)用行車(chē)裝槽。陰極到周期后，整槽起吊運(yùn)至陰極剝片機(jī)組進(jìn)行剝離作業(yè)，不銹鋼陰極板返回電解槽，進(jìn)人下一個(gè)周期。剝離的陰極銅堆碼打包，殘極經(jīng)過(guò)殘極機(jī)組洗滌后返回火法系統(tǒng)。換裝作業(yè)人工用電解液沖洗電解槽底部陽(yáng)極泥，用泥沙泵轉(zhuǎn)人濃密機(jī)，再?gòu)牡撞枯斔偷桨蹇驂簽V機(jī)進(jìn)行壓濾，濾后液返回電解循環(huán)系統(tǒng)。抽取四分之一的循環(huán)電解液進(jìn)行精密過(guò)濾。每天外輸一定體積的電解液通過(guò)硫酸銅、電積和硫酸鎳系統(tǒng)進(jìn)行凈化。電解系統(tǒng)工藝參數(shù)如表洗様T堆堆剝片1rL不竊制母板堆垛電解陰扱工電幟r-1H麗擔(dān)補(bǔ)過(guò)澹洽（返爐）圖1電解系統(tǒng)流程圖表1電解工

3、藝罄數(shù)電泣褲崖/山m-：慢腔/'Em駅閉琶塊I!丿塊att/L-rnirt-1租舉凰期兀陽(yáng)凰重瑩幾r圉侵品悅/豹54/3525-309/L02、生產(chǎn)中出現(xiàn)的主要問(wèn)題在電解過(guò)程中，陽(yáng)極板中的脫模劑和石英砂沉人電解槽底部，然后被沖人地坑，因其比重較大，經(jīng)常將地坑的攪拌槳淹沒(méi)，影響正常生產(chǎn)，需要定期進(jìn)行人工清坑作業(yè)。為達(dá)到陽(yáng)極泥含水要求，濾餅要經(jīng)過(guò)大約一個(gè)半小時(shí)的吹風(fēng)。造成酸霧彌漫廠房，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣，經(jīng)常發(fā)生陽(yáng)極泥含水超標(biāo)，2014年平均含水高達(dá)28.5%。當(dāng)同區(qū)兩組（32槽/組）同時(shí)洗槽作業(yè)，兩臺(tái)板框壓縮機(jī)無(wú)法滿足生產(chǎn)需求，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)新設(shè)板框壓濾機(jī)空間。未及時(shí)更換破損的過(guò)濾布，會(huì)發(fā)生“跑黑”現(xiàn)

4、象,使陽(yáng)極泥顆粒進(jìn)人電解液的循環(huán)系統(tǒng)，影響的陰極銅質(zhì)量。電解項(xiàng)目自達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)后，各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)與同行業(yè)有一定的差距，其中A級(jí)銅產(chǎn)出率一般在99%，出現(xiàn)陰極銅質(zhì)量波動(dòng)。電流效率在95%上下波動(dòng)，直流電單耗在310kWh/t.Cu左右。3.1工藝優(yōu)化陽(yáng)極泥壓濾系統(tǒng)改造地坑新增流量為60m3/h,揚(yáng)程52m,功率30kW,轉(zhuǎn)速2950r/min的泥沙泵。每次作業(yè)時(shí)，先進(jìn)行攪拌，再啟動(dòng)泵。每次作業(yè)完確保地坑無(wú)累積。替換一臺(tái)陽(yáng)極泥板框?yàn)楦裟に畨喊蹇?其過(guò)濾面積為100m2,高壓鼓膜，自動(dòng)液壓壓緊、保壓、拉板卸料模式。陽(yáng)極泥先用隔膜水壓板框進(jìn)行第一次壓濾,濾后液進(jìn)人普通板框進(jìn)行第二次過(guò)濾,濾后液進(jìn)行精密過(guò)

5、濾機(jī)過(guò)濾。陽(yáng)極泥泥漿經(jīng)過(guò)了一次壓濾、一次過(guò)濾和一次精密過(guò)濾后,電解液的純凈度明顯提高。改造后的陽(yáng)極泥過(guò)濾流程如圖2。陽(yáng)楓泥地坑r過(guò)濾后註誣亦進(jìn)液出灌低心槽圖2改造后的陽(yáng)極泥過(guò)濾流程3.2電解液成分控制一般認(rèn)為高電流密度生產(chǎn)，需要提高Cu,濃度，確保陰極銅質(zhì)量的穩(wěn)定。提高H2SO4的濃度，可以增加電解液的導(dǎo)電性，為降低電耗提供條件。但Cu2+和H2SO4濃度的升高，增加電解液的比重，影響陽(yáng)極泥的沉降。在生產(chǎn)中有時(shí)電解液中Cu2+降到40g/L以下，依然能高產(chǎn)出高純銅。于是降低Cu2+濃度，在控制電解液比重前提下，適當(dāng)提高H2SO4濃度，嚴(yán)格控制電解液其他雜質(zhì)含量。表2優(yōu)化前后電解液成分對(duì)比g/L

6、Cu2*H削NiAb5bBi優(yōu)化前43-48165-ISO小<L2“5優(yōu)化后41-43175-185<11左10“9<0.25電解成分的控制主要是依靠增大開(kāi)路的凈化量。電解液先經(jīng)硫酸銅系統(tǒng)脫銅及其中的殘膠，再經(jīng)過(guò)一二段電積深度脫銅和脫雜，終液輸送到硫酸鎳系統(tǒng)脫鎳。3.3添加劑調(diào)整銅電解的添加劑一般有明膠（骨膠）、硫脈和鹽酸，少數(shù)廠家使用阿維酮等。雖然銅電解使用添加劑已有百年的歷史，但其機(jī)理目前還沒(méi)有完全解釋清楚。添加劑的在線檢測(cè)系統(tǒng)有人進(jìn)行了研究，但一般還是憑經(jīng)驗(yàn)調(diào)整加人量。添加劑主要是控制陰極銅板面質(zhì)量，過(guò)量是適量的好幾倍。添加劑有時(shí)效性，而其是否適量從陰極銅板面反應(yīng)有延遲

7、性，所以每個(gè)系統(tǒng)最佳的加入量非常難掌握。在不影響陰極銅質(zhì)量前提下，逐步降低其用量，達(dá)到最低值后，穩(wěn)定加入量，最后明膠加入量穩(wěn)定在43g/t,Cu、硫脲控制在70g/t.Cu,2015年明膠單耗趨勢(shì)如圖3,硫脲單耗趨勢(shì)如圖4。RO7O6O和4O3O2OLD-言一X礬o123456789IOM12月份圖32014-2015年明膠單耗趨勢(shì)圖420142015年硫腮單耗趨勢(shì)-在調(diào)整明膠和硫脈時(shí)，穩(wěn)定鹽酸加人量，按照180mL/tCu的量力口入。新增阿維酮，按照9g/tCu的量加入3.4提高電解液溫度電解液的溫度關(guān)系電解中離子擴(kuò)散、離子活性和粘度等，即影響電解液導(dǎo)電性能和陽(yáng)極泥的沉降等。在高溫下，漂浮陽(yáng)

8、極泥也會(huì)減少。一般認(rèn)為提高溫度會(huì)增加添加劑消耗、提高溶解率、增加蒸發(fā)量和蒸汽耗量等。將電解溫度由60-63C控制提升到65-67C4優(yōu)化后效果陽(yáng)極泥過(guò)濾系統(tǒng)經(jīng)過(guò)改造優(yōu)化后，沒(méi)有出現(xiàn)因板框壓濾機(jī)正在壓濾影響生產(chǎn)。全年陽(yáng)極泥含水量達(dá)到要求，平均22.6%，最低降到20%，詳見(jiàn)圖5。壓濾時(shí)間大幅縮短了，過(guò)濾餅一般10min就可以壓干，卸完后馬上進(jìn)液，進(jìn)行連續(xù)作業(yè)。提升電解液溫度，發(fā)現(xiàn)對(duì)加快添加劑的分解、陰極銅的溶解、電解液的蒸發(fā)量影響不是十分明顯。因?yàn)楦唠娏髅芏壬a(chǎn)，產(chǎn)生大量的焦耳熱，并且電解20；亠2）14年15-*2015年10占1丄J111J1J2月份圖52014-2015年陽(yáng)極泥倉(cāng)水十a(chǎn)»a半”JP【234§f>?H9！I,x三、->迂空20142015年A級(jí)銅產(chǎn)岀率槽保溫效果好，蒸汽耗量基本沒(méi)有增加。陽(yáng)極泥過(guò)濾系統(tǒng)優(yōu)化改造后，確保了電解液純度，降低了添加劑用量和電解液粘度?？刂坪秒娊庖罕戎?，有利于陽(yáng)極泥的沉降。增加凈化開(kāi)路量，減少系統(tǒng)殘膠及雜質(zhì)含量。提高溫度也會(huì)降低電解粘度，同時(shí)增加了離子的擴(kuò)散和活性。這些均有利于提升陰極銅質(zhì)量，高純銅產(chǎn)出率由2014年的平均99%提升至2015的99.5%,高純