蘇 峰， 李敬忠

(金隆銅業(yè)有限公司， 安徽 銅陵 244021)

金隆公司主要工藝流程為：閃速熔煉、PS轉爐吹煉、陽極爐精煉、電解精煉以及兩轉兩吸制酸工藝。投產以來，金隆公司堅持生產和改造并重，經過多次技術升級和挖潛改造，現(xiàn)已具備年產45萬t陰極銅、120萬t硫酸的生產規(guī)模。其中，電解生產工藝主要以大極板常規(guī)電解(以下簡稱常規(guī)電解)及PC不銹鋼永久陰極板電解(以下簡稱PC電解)兩種工藝為主。隨著國內外銅行業(yè)電解生產管理、技術水平差距日趨縮小，電解高電流密度生產、高技術指標的對標管理逐漸成為主流，電解生產仍有潛力可待挖掘[1]。

1 電解工藝生產過程概況

1.1 理論產能分析

金隆公司電解生產采用兩種生產工藝，即常規(guī)電解和PC電解。為保持年產45萬t陰極銅產能，需優(yōu)先考慮陽極板產量、硅整流負荷、設備故障、工藝管道及槽組檢修等限制因素。目前，常規(guī)電解電流密度為290 A/m2，PC電解電流密度為310 A/m2，可達到生產目標。若要求進一步提高產能，即陰極銅生產能力達到46萬t時，可考慮提高PC電解電流密度，按照表1理論產能計算，理論產能約為46.83萬t，生產過程需考慮各項實際指標應略低于理論計劃值。

表1 電解理論產能計算

1.2 電解實際產能及指標概況

金隆公司在合理組織生產，穩(wěn)定各項外部因素影響，保證電解生產能力穩(wěn)定的前提下，2016年電解產能首次突破46萬t，達到46.39萬t，如圖1所示。圖2為電解產能隨電解電流密度提高的變化趨勢。電解連續(xù)超額完成全年生產計劃，且相關技術指標進一步優(yōu)化，如陰極銅優(yōu)質品率、電流效率等，詳見圖3所示。

圖1 投產至今陰極銅實際產能對比

圖2 電解產能隨電流密度的提高而變化

圖3 近幾年電解各項技術指標對比

2 有價金屬回收概況

金屬平衡管理是衡量冶煉企業(yè)工藝技術和管理水平的重要標志，通過計算金屬回收率，反映金屬元素的回收利用狀況和損失方向[2]。

2.1 電解工序Cu、Au、Ag的回收

提高電解Cu回收率的主要方法：一是提高陰極銅產量及質量，減少返回品，提高直收率；二是加強中間物料管理，規(guī)范在制品物料流轉、調撥和銷售程序，減少資金占用及無名損失等[3]。

由于Au、Ag等貴金屬主要沉降在陽極泥里，因此降低電解液比重、增加陽極泥的沉降性有利于貴金屬的回收。生產實踐表明，陽極板銀含量低于800×10-6時，電解銅含銀可維持在(8～10)×10-6。圖4表明，2017年以來，為提高金屬回收率，電解重點加強中間物料管理及系統(tǒng)控制等手段，以銅為例，銅回收率為98.8%左右，為提高公司經濟效益做出了貢獻。

2.2 電解工序Ni的回收

真空蒸發(fā)濃縮結晶法生產粗硫酸鎳在金隆公司應用已5年有余，產品硫酸鎳的提取不僅為公司發(fā)展帶來經濟效益，而且有利于平衡電解液中鎳的含量，減少鎳離子及附帶的砷、銻、鉍等雜質的危害，為穩(wěn)定電解生產創(chuàng)造了條件。

圖5為近幾年硫酸鎳的產量及系統(tǒng)鎳含量的變化。分析認為，由于料液和環(huán)境的腐蝕性及電解系統(tǒng)鎳含量的降低，自2015年以來，反應釜開動率及產量均略有下降，表2例舉了相關技術指標。

圖4 有價金屬回收率

圖5 系統(tǒng)鎳含量波動變化

項目名稱單位指標反應釜開動率%>70(依電解液系統(tǒng)Ni含量確定開動率)二次終液日處理量m380～100鎳直收率%64～72產品硫酸鎳含銅%<1

3 電解生產的主要影響因素

3.1 陽極板質量的影響

由于熔煉工藝決定了陽極板的化學成分，化驗結果分析有滯后性，因此，一定程度上陽極板的物理外觀以及極板懸垂度將會比較直觀的影響陰極銅質量，而陽極板裝槽后可依據陰極銅結晶狀況適時調整工藝參數(shù)，以免造成陰極銅后期質量波動。

3.2 陰陽極懸垂度對比分析

生產過程中，銅陽極板懸掛在電解槽內，其懸垂度的影響因素主要來自其自身的物理特性：一是陽極板耳部重心所在鉛垂面與陽極板身重心所在鉛垂面之間的偏移程度；二是耳部支撐面的平整度。上述兩種因素主要通過調整陽極板整形壓力機和確定銑耳定位基準即可滿足裝槽使用[4-5]。

陰極板主要有兩種，一是種板槽生產的始極片，二是PC用不銹鋼陰極板。

始極片的某些物理性能如剛度、硬度、光滑度、厚度及同一片中不同部位厚度的不均勻，都會影響其在矯平、軋紋等作業(yè)的變形，使得始極片平整度降低，最終降低陰極板的懸垂度。為此需要車間提高始極片的質量，保證始極片軟硬適度，厚薄均勻、光滑。

不銹鋼陰極板自采用以來，被證明是一種可靠的陰極銅生產技術，陰極板在電解精煉中的使用壽命可超過15年，因此被認為是一種固定資產，而不是一種耗材，但由于使用年限及機械碰撞等綜合因素影響，陰極板的懸垂度將逐漸發(fā)生偏移[6-7]。

圖6 常規(guī)陰陽極板懸垂度的比例范圍

圖7 PC陰陽極板懸垂度的比例范圍

金隆電解測量陰陽極板的懸垂度采用9點測量法，選取測量所得差值的最大值即為懸垂度。圖6、圖7例舉了常規(guī)和PC電解用陰陽極板懸垂度波動及比例范圍。以PC陰極板懸垂度為例，范圍在5 mm以內，占比小于20%，10 mm以內為60%，因此出裝槽極距的影響將是金隆電解長期發(fā)展面臨的一大重要考驗。

3.3 電解系統(tǒng)的影響

2013年以來，當陽極板中雜質超標時，大量的雜質進人電解液，使硫酸銅溶解度降低，同時會使電解液的電阻、密度和黏度都增大，陽極泥的沉降速度減慢，增加了電解液中懸浮物(漂浮陽極泥)的含量，加大了電解液和懸浮物對陰極銅的污染，導致陰極銅質量降低。以雜質As為例，電解液雜質As一度高達17 g/L，陰極銅質量明顯波動，圖8表明電解液系統(tǒng)雜質變化的趨勢。生產實踐證明，如何保持系統(tǒng)雜質平衡及銅、酸平衡，也將是電解長期面臨的重要課題[9-10]。

圖8 電解系統(tǒng)雜質As、Sb、Bi的變化趨勢

3.4 陰極銅挑揀率

陰極銅挑揀率為不合格陰極銅占全部陰極銅的比例，這項指標能夠直觀的反應電解生產管理、技術控制水平。圖9表明進入2017年以來，常規(guī)及PC陰極銅挑揀率約為1%左右，通過加強環(huán)節(jié)梳理，補缺短板，精細化操作管理等，陰極銅質量得到提升。

圖9 陰極銅挑揀率

4 結語

金隆電解自1997年投產至今，先后經過多次技術升級和挖潛改造，最終實現(xiàn)了46萬t的產能目標。為了適應國內外日趨激烈的市場環(huán)境，生產過程中，質量應與產量同步提升。較高的陰極銅質量，是全體員工參與全面質量管理的體現(xiàn)，是不斷提高品牌形象的重要保障。銅產業(yè)發(fā)展至今，影響陰極銅質量的內外部因素更趨于多樣性及復雜化，因此如何保持較高的經濟技術指標，將是生產管理者共同面臨的復雜課題。