劉志剛

（江西銅業(yè)集團(tuán)貴溪冶煉廠，江西貴溪 335424）

1 前言

“十二五”期間中國(guó)銅加工行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)升級(jí)將貫穿始終，同時(shí)要重點(diǎn)攻克包括高性價(jià)比銅加工裝備開(kāi)發(fā)等問(wèn)題?！笆濉币?guī)劃對(duì)銅工業(yè)的發(fā)展要求提高產(chǎn)業(yè)集中度。到2015年，將實(shí)現(xiàn)前10家企業(yè)的冶煉產(chǎn)量達(dá)到全國(guó)的90%，以提高銅資源的利用率、完善國(guó)內(nèi)銅的定價(jià)機(jī)制。2013年，我國(guó)十種有色金屬產(chǎn)量為4029萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)9.9%。其中，精煉銅、鉛、鋅產(chǎn)量分別為684萬(wàn)噸、447萬(wàn)噸、530萬(wàn)噸，分別增長(zhǎng)13.5%、5%、11.1%。我國(guó)在引進(jìn)國(guó)外產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，進(jìn)行消化吸收，逐漸具備了自行設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)重大技術(shù)裝備的能力。而80年代以來(lái)，通過(guò)引進(jìn)消化吸收進(jìn)口裝備，在很大程度上促進(jìn)了國(guó)內(nèi)企業(yè)的新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和制造工藝水平的提高。技術(shù)性能有了明顯的提高，生產(chǎn)設(shè)備及加工工藝有了明顯改進(jìn)。憑借比國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品更高的性價(jià)比和服務(wù)優(yōu)勢(shì)，國(guó)產(chǎn)品牌已經(jīng)在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)主導(dǎo)地位。

2 應(yīng)用前景分析

精煉銅陽(yáng)極板澆鑄、運(yùn)輸及整形生產(chǎn)技術(shù)裝備，不僅填補(bǔ)國(guó)內(nèi)同類(lèi)產(chǎn)品的空白，而且也使國(guó)內(nèi)銅冶煉行業(yè)澆鑄工藝達(dá)到世界先進(jìn)水平。該項(xiàng)目由于具有提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度等特性，該技術(shù)裝備的市場(chǎng)前景可觀，具有市場(chǎng)開(kāi)發(fā)價(jià)值，可提高整個(gè)銅冶煉行業(yè)的技術(shù)裝備水平，促進(jìn)我國(guó)銅冶煉工業(yè)的發(fā)展。還可將該技術(shù)裝備應(yīng)用于鉛鋅等有色金屬的冶煉。

2002年首臺(tái)國(guó)產(chǎn)定量圓盤(pán)澆鑄機(jī)問(wèn)世后，先后為相關(guān)銅冶煉企業(yè)配套生產(chǎn)了多臺(tái)圓盤(pán)澆鑄機(jī)。

電解機(jī)組是精煉銅生產(chǎn)的必備裝備，江西銅業(yè)集團(tuán)公司研發(fā)的成套電解機(jī)組技術(shù)運(yùn)用于江銅清遠(yuǎn)10萬(wàn)噸銅電解環(huán)保技改工程、貴溪冶煉廠一系列電解、貴溪冶煉廠三系列電解、大冶有色電解、浙江和鼎電解銅業(yè)生產(chǎn)線等項(xiàng)目均取得了良好的生產(chǎn)實(shí)踐。

鉛鋅冶煉運(yùn)輸線機(jī)組實(shí)現(xiàn)了鉛鋅火法生產(chǎn)物料與濕法生產(chǎn)物料的全自動(dòng)運(yùn)輸。江西銅業(yè)集團(tuán)公司研發(fā)的鉛鋅冶煉運(yùn)輸線機(jī)組在江西銅業(yè)鉛鋅金屬有限公司投入使用以來(lái)，運(yùn)行穩(wěn)定，達(dá)到設(shè)計(jì)性能指標(biāo)，完全滿足生產(chǎn)需要，實(shí)現(xiàn)物料倒運(yùn)自動(dòng)運(yùn)輸，無(wú)人操作。該技術(shù)裝備在同行業(yè)乃至其他行業(yè)的產(chǎn)品自動(dòng)化運(yùn)輸場(chǎng)合具有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

3 有色冶煉設(shè)備投入運(yùn)行情況

現(xiàn)代銅電解生產(chǎn)向著大極板、長(zhǎng)周期、高電流密度、高品質(zhì)發(fā)展，因此，陽(yáng)極板是電解銅的原材料，要獲得優(yōu)質(zhì)的電解銅，需陽(yáng)極板的外形良好。陽(yáng)極板外形影響電解過(guò)程中電流效率和殘極率。

擁有完整的自動(dòng)化極板作業(yè)機(jī)組是實(shí)現(xiàn)銅電解生產(chǎn)高效率、高質(zhì)量的前提。

銅陽(yáng)極板一般在火法冶煉中使用圓盤(pán)澆鑄機(jī)澆鑄成型，通過(guò)叉車(chē)運(yùn)送到電解車(chē)間陽(yáng)極板整形機(jī)組進(jìn)行整形排列等。

圓盤(pán)澆鑄機(jī)在有色冶煉行業(yè)廣泛用于陽(yáng)極板的澆鑄。江西銅業(yè)集團(tuán)公司在2002年研制成功國(guó)內(nèi)第一臺(tái)全自動(dòng)圓盤(pán)澆鑄機(jī)。填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)同類(lèi)產(chǎn)品的空白，在性能指標(biāo)上達(dá)到了進(jìn)口產(chǎn)品的性能，操作上滿足了中國(guó)人的習(xí)慣。2008年研制的全自動(dòng)鉛陽(yáng)極板圓盤(pán)澆鑄機(jī)，在貴溪冶煉廠新材料車(chē)間運(yùn)行至今，自動(dòng)化程度高，性能穩(wěn)定，生產(chǎn)的鉛陽(yáng)極板合格率高。2011年研制的銀錠澆鑄機(jī)，在江西銅業(yè)鉛鋅金屬有限公司投入運(yùn)行，設(shè)備性能達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)。

當(dāng)前我國(guó)精煉銅生產(chǎn)主要有傳統(tǒng)法和永久陰極電解法兩種，傳統(tǒng)法電解機(jī)組主要由陽(yáng)極整形機(jī)組、始極片加工機(jī)組、電銅洗滌堆垛機(jī)組、殘極洗滌堆垛機(jī)組四部份組成；永久陰極電解機(jī)組主要由陽(yáng)極整形機(jī)組、剝片機(jī)組、殘極洗滌垛機(jī)機(jī)組三部份組成，該機(jī)組都實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化研制，滿足工藝生產(chǎn)需要。

陽(yáng)極板從圓盤(pán)澆鑄機(jī)組到電解陽(yáng)極整形機(jī)組傳統(tǒng)使用叉車(chē)運(yùn)送，對(duì)環(huán)境污染高，使用成本高，采用鏈條運(yùn)輸生產(chǎn)線設(shè)備替代。運(yùn)輸線機(jī)組研制基于整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念，全自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備設(shè)計(jì)思路，能夠完全無(wú)縫銜接澆鑄工序及電解工序的生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)火法冶煉與濕法冶煉中間產(chǎn)品的自動(dòng)化運(yùn)送，較之傳統(tǒng)的叉車(chē)轉(zhuǎn)運(yùn)既經(jīng)濟(jì)又安全環(huán)保，生產(chǎn)效率大大提高。運(yùn)輸線包括鉛陽(yáng)極板運(yùn)輸線、鉛殘極運(yùn)輸線、析出鋅陰極運(yùn)輸線。

本項(xiàng)目需對(duì)以上設(shè)備進(jìn)行一體化、模塊化研制和生產(chǎn)適應(yīng)性優(yōu)化。

4 關(guān)鍵技術(shù)和經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

圓盤(pán)澆鑄機(jī)需要研發(fā)澆鑄速度達(dá)110噸/小時(shí)，陽(yáng)極板物理規(guī)格合格率超98%，陽(yáng)極板重量偏差在2公斤范圍內(nèi)，關(guān)鍵技術(shù)為實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化控制，該技術(shù)裝備適用于各種重量的陽(yáng)極板生產(chǎn)，各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)都優(yōu)于進(jìn)口圓盤(pán)澆鑄機(jī)，維護(hù)費(fèi)用僅為進(jìn)口同類(lèi)型設(shè)備維護(hù)費(fèi)用的30%。2015年，江西銅業(yè)集團(tuán)公司將貴溪冶煉廠一系統(tǒng)陽(yáng)極爐兩臺(tái)澆鑄機(jī)進(jìn)行提升改造M28單圓盤(pán)澆鑄的澆鑄速度由80噸提升至105噸，M16雙圓盤(pán)澆鑄機(jī)澆鑄速度由90噸提升至110噸，兩臺(tái)澆鑄機(jī)的澆鑄速度都提升了20%以上。澆鑄速度的提升減少了澆鑄時(shí)間，縮短了整個(gè)工藝流程的時(shí)間，原先三臺(tái)陽(yáng)極爐作業(yè)，變?yōu)閮膳_(tái)陽(yáng)極爐作業(yè)，重油單耗下降至5公斤/噸銅，每年節(jié)約重油和電費(fèi)超千萬(wàn)元，節(jié)約設(shè)備維護(hù)費(fèi)超百萬(wàn)元。

陽(yáng)極整形機(jī)組需要研發(fā)整形排列速度達(dá)到500片/小時(shí)，陽(yáng)極整形壓力機(jī)和陽(yáng)極銑耳機(jī)是關(guān)鍵技術(shù)，陽(yáng)極板的平整是陽(yáng)極裝槽前的重要工序，陽(yáng)極板的平整度直接關(guān)系到電解質(zhì)量，機(jī)組開(kāi)發(fā)的750噸臥式壓力機(jī)，通過(guò)定板和動(dòng)壓頭之間的擠壓，對(duì)陽(yáng)極板板身進(jìn)行整體式的擠壓平整，并使用副壓頭對(duì)陽(yáng)極耳部進(jìn)行局部擠壓平整，平整后的陽(yáng)極表面平整，無(wú)粒子。陽(yáng)極耳部和導(dǎo)電母排的接觸質(zhì)量直接影響電解的電流效率的電耗，因此要對(duì)其接觸面進(jìn)行銑銷(xiāo)加工，機(jī)組研發(fā)的陽(yáng)極銑耳機(jī)通過(guò)齒輪箱傳動(dòng)、液壓自動(dòng)進(jìn)退銑刀等裝置成功實(shí)現(xiàn)了一次銑銷(xiāo)6組陽(yáng)極耳部，加工的耳部表面光潔度達(dá)到3.2，滿足導(dǎo)電要求。

始極片機(jī)組需要研發(fā)始極片加工合格率達(dá)到600片/小時(shí)的機(jī)組，關(guān)鍵技術(shù)是始極片的垂直度，始極片的垂直度是保證電解過(guò)程中陰極和陽(yáng)極之間間距的重要參數(shù)，機(jī)組開(kāi)發(fā)的21組精密校平機(jī)構(gòu)和8組壓紋機(jī)構(gòu)通過(guò)粗校平、精校平、壓紋、去應(yīng)力校平四道工序，成功保證了始極片的垂直度≤6mm。

電解后產(chǎn)生的電銅和殘極表面吸附有電解液和陽(yáng)極泥，對(duì)電銅清洗和堆垛打包是剝片機(jī)組的關(guān)鍵技術(shù)，剝片機(jī)組的加工能力應(yīng)達(dá)到700片/小時(shí)以上。

運(yùn)輸線機(jī)組需要研發(fā)安全電壓軌道重載運(yùn)輸技術(shù)，技術(shù)裝備的運(yùn)輸能力和在線儲(chǔ)存產(chǎn)品能力，能適應(yīng)復(fù)雜多變的生產(chǎn)需求。在自動(dòng)化控制程序設(shè)計(jì)方面，采用功能塊程序化處理，便于故障查找和修改。機(jī)組在功能上劃分為區(qū)域式控制，既實(shí)現(xiàn)了機(jī)組整體控制，又實(shí)現(xiàn)了機(jī)組的分散控制，操作更為靈活方便，故障處理更加快捷。根據(jù)工藝操作和輸送過(guò)程需要，設(shè)計(jì)不同的工況控制模式。

在自動(dòng)化控制方面的關(guān)鍵技術(shù)是使得技術(shù)裝備既能全流程自動(dòng)運(yùn)行又能局部自動(dòng)控制。研發(fā)具有高性能工業(yè)控制自動(dòng)化系統(tǒng)和檢測(cè)設(shè)備，有圓盤(pán)澆鑄自動(dòng)化控制系統(tǒng)，機(jī)械手取板控制系統(tǒng)，動(dòng)態(tài)澆鑄平臺(tái)秤，電解機(jī)組自動(dòng)化控制系統(tǒng)，陽(yáng)極板重量和物理規(guī)格檢測(cè)系統(tǒng)，不銹鋼陰極變形檢測(cè)系統(tǒng)，剝片機(jī)組機(jī)器人自動(dòng)控制系統(tǒng)，運(yùn)輸線機(jī)組分布式自動(dòng)化控制系統(tǒng)等。

5 市場(chǎng)推廣情況

用戶包含江西銅業(yè)集團(tuán)公司、四川昆鵬銅業(yè)公司、浙江和鼎銅業(yè)公司、云南銅業(yè)、湖北大冶有色金屬公司、山東恒邦冶煉有限公司。

江西銅業(yè)集團(tuán)公司是中國(guó)有色金屬行業(yè)集銅的采、選、冶、加于一體的特大型聯(lián)合企業(yè)，是中國(guó)最大的銅產(chǎn)品生產(chǎn)基地和重要的硫化工原料及金銀產(chǎn)地。自主研發(fā)的設(shè)備投入運(yùn)行的有全自動(dòng)圓盤(pán)澆鑄機(jī)6套，捅風(fēng)眼機(jī)9臺(tái)、傳統(tǒng)法電解機(jī)組6臺(tái)、凈化過(guò)濾機(jī)2臺(tái)、自動(dòng)化中間物料運(yùn)輸線機(jī)組3臺(tái)、轉(zhuǎn)爐殘極加料機(jī)3臺(tái)等，成為其火法冶煉和濕法技術(shù)裝備的核心。自主研發(fā)的技術(shù)裝備逐步在替代進(jìn)口裝備。

四川昆鵬銅業(yè)公司主要產(chǎn)品為陽(yáng)極銅、工業(yè)硫酸及副產(chǎn)品，主體及輔助工程投資概算為10億元，于2008年6月正式開(kāi)工，主體工程計(jì)劃于2010年3月底建成，工程總投資118754.26萬(wàn)元人民幣。自主研發(fā)的技術(shù)裝備設(shè)備投入該工程運(yùn)行的有2臺(tái)全自動(dòng)圓盤(pán)澆鑄機(jī)和3臺(tái)轉(zhuǎn)爐捅風(fēng)眼機(jī)。為該公司生產(chǎn)合格率高達(dá)99%的陽(yáng)極板提供了設(shè)備保證。

浙江和鼎銅業(yè)有限公司成立于2011年4月，系由杭州富春江冶煉有限公司和江西銅業(yè)集團(tuán)公司共同設(shè)立的子公司。注冊(cè)資本1億7000萬(wàn)元，專(zhuān)門(mén)承擔(dān)杭州富春江冶煉有限公司“10萬(wàn)噸礦產(chǎn)粗銅搬遷改造和27萬(wàn)噸電解銅項(xiàng)目”，該項(xiàng)目采用具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的“富氧側(cè)吹熔池熔煉、電爐貧化、轉(zhuǎn)爐吹煉、陽(yáng)極爐精煉、PC電解”工藝。自主研發(fā)的設(shè)備在該廠投入運(yùn)行的有2臺(tái)全自動(dòng)圓盤(pán)澆鑄機(jī)和1臺(tái)殘極洗滌機(jī)組，是火法冶煉和濕法冶煉的關(guān)鍵設(shè)備。為該公司生產(chǎn)了合格陽(yáng)極板，滿足了電解工序的生產(chǎn)要求。

福建紫金礦業(yè)是以黃金及基本金屬礦產(chǎn)資源勘查和開(kāi)發(fā)為主的礦業(yè)集團(tuán)，全球500強(qiáng)企業(yè)。自主研發(fā)的3臺(tái)轉(zhuǎn)爐殘極加料機(jī)在該公司投入運(yùn)行。