（北方銅業(yè)股份有限公司垣曲冶煉廠，山西 運城 043700）

目前，陰極銅質量標準執(zhí)行《陰極銅國家標準GB/T467-2010》，不僅對化學品質主品位以及雜質含量有嚴格要求，對表面質量也有明確要求：①陰極銅表面應潔凈，無污泥、油污、電解殘渣等外來雜物。②陰極銅表面(包括吊耳部分)，綠色附著物總面積不大于單面面積的1%。③因潮濕空氣的作用，使陰極銅表面氧化而生成一層暗綠色者不作廢品。④陰極銅表面及邊緣不得有呈花瓣狀或樹枝狀的結粒（允許修整）。⑤陰極銅表面高5mm以上圓頭密集結粒的總面積不得大于單面面積的10%（允許修整）。

北方銅業(yè)股份有限公司垣曲冶煉廠銅電解系統(tǒng)采用傳統(tǒng)始極片生產(chǎn)工藝。通過對陰極銅質量分析，垣曲冶煉廠的陰極銅化學品質98%以上可達到A級銅，但由于物理外觀原因，主要是表面粒子，部分產(chǎn)品只能降低等級銷售，A級銅的合格率只有92%左右。由于A級銅和1號銅、2號銅存在銷售價差，提高產(chǎn)品質量，可以明顯提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。

1 現(xiàn)狀

根據(jù)對2014年至2017年的陰極銅統(tǒng)計，電解生產(chǎn)系統(tǒng)A級銅的產(chǎn)出率四年平均為92.36%，與先進指標相比存在一定差距。為分析影響A級銅產(chǎn)出率低的問題，對1號標準銅進行了分類統(tǒng)計分析（見表1）。1號標準銅中5%的銅是由于化學品質不合格，95%的1號陰極銅化學品質可以達到A級銅，但物理外觀達不到要求。影響陰極銅品質的主要原因是物理外觀，物理外觀缺陷進行了分類：一是陰極銅上沿粒子；二是陰極銅邊緣開花狀粒子；三是陰極銅板面粘附粒子；四是陰極銅表面紋理粗，結晶不致密；五是其它物理缺陷。

表1 陰極銅物理缺陷種類統(tǒng)計表

從表1可以看出，陰極銅表面上沿粒子、板面粘附粒子、表面紋理粗，結晶不致密占1號標準銅93.6%。因此只要解決好陰極銅表面上沿粒子、板面粘附粒子和表面紋理粗、結晶不致密的問題，就能達到提高陰極銅質量的目的。

2 陰極銅上產(chǎn)生粒子的原因分析和應對措施

按照陰極銅上產(chǎn)生的粒子的部位，可以分為三大類，并研究相應的解決措施：

2.1 上部粒子產(chǎn)生的原因

通過觀察，陰極銅上部粒子產(chǎn)生的主要原因是電解液雜質含量高，形成難于沉降不易過濾的陽極泥，漂浮在電解液表面粘附于陰極銅上沿。漂浮陽極泥形成主要原因一是電解液中砷銻鉍含量超標，當電解液中砷銻鉍含量超標時，易形成砷酸銻和砷酸鉍，比重較輕，漂浮在電解液的表面，易形成漂浮的陽極泥。二是電解液中溶解有氣體，當氣體在低位槽和高位槽無法充分釋放時，造成氣體在電解槽內(nèi)釋放，對電解液起到了攪動作用，不利于電解液中陽極泥的沉降，產(chǎn)生漂浮陽極泥。電解液中雜質元素砷的含量偏高（約10g/L）。

采取措施：

（1）完善電解液循環(huán)系統(tǒng)。檢查分液包及出口管道的震動，消除清液槽內(nèi)高位槽溢流管、凈化過濾機回液對電解液的翻騰，每天檢查循環(huán)泵機械密封及吸程法蘭接頭是否漏氣，避免空氣進入電解液中影響陽極泥的沉降。

（2）減少提溜時間。將陰極銅提溜時間和二次提溜時間從24小時降低到16小時，既保證了耳部粘接強度，又終止了陰極銅上沿粒子的繼續(xù)生長。

（3）增加干酪素用量。將干酪素用量從13g/t.Cu增加到23g/t.Cu，干酪素能凝聚一部分膠，并將電解液中的懸浮細顆粒裹住，以增大體積和密度而沉降。

（4）要求緩慢配加軟（冷凝）水、濃硫酸，回收液及凈液返液經(jīng)過濾后緩慢配加，搞好電解液體積平衡。加大電解液過濾和凈液量，降低電解液中砷銻鉍含量。

2.2 邊緣開花狀粒子產(chǎn)生的原因

陰極銅邊緣開花狀粒子生成的原因主要有三點：①陰陽極對正質量差，陰極銅板面電流分布不勻。②始極片裁剪尺寸過小，與陽極板尺寸不匹配。③提壓溜操作不規(guī)范或始極片耳攀過長，導致陰極銅生長過程中上沿一直在電解液中浸沒形成上沿開花。

采取的措施：

（1）作業(yè)人員標準化操作。裝陰極作業(yè)先指揮吊車對正再整槽陰極緩慢裝槽，發(fā)現(xiàn)有磕碰、彎角立即停車處理，保證陰陽極對正；電調(diào)作業(yè)人員逐槽驗收檢查。

（2）嚴格檢查始極片質量。規(guī)范始極片剪切尺寸，對于始極片耳攀過長、兩側邊緣的粒子等不合格陰極挑出報廢。

（3）統(tǒng)一電調(diào)作業(yè)人員提、壓溜操作時間，嚴格根據(jù)主控室記錄的送電時間和次日出銅時間進行操作。

（4）嚴格捆銅作業(yè)人員陰極銅粒子的清理修復。

2.3 板面粒子產(chǎn)生的原因

板面粒子產(chǎn)生主要原因有三點：一是陰陽極垂直度，極距不勻導致板面電流分布不勻。二是電解液粘性大，陽極泥沉降效果差；三是電解液純凈度差，顆粒物粘附于陰極銅板面產(chǎn)生粒子。

采取措施：

（1）提高始極片質量。采用鈦種板拋光機組，加強鈦種板表面拋光質量，提高始極片厚薄均勻的程度；始極片加工的垂直度變差及時調(diào)整壓棱工位；提高出裝作業(yè)人員責任心，保證陰陽極裝槽的垂直度。

（2）加強槽面管理。嚴格執(zhí)行標準化操作，盡早發(fā)現(xiàn)和處理陰、陽極間短路，在陰極電解的第二天和第三天，加大短路探測器的角度，用手錘校直部分陰極的垂直度。檢查處理陽極不導電和陰極“薄片”，盡可能使每片陰極導電均勻，把陰極板面長粒子消除在萌芽狀態(tài)。

（3）保障適當?shù)膬粢毫?。目前我廠凈液量約1000m3/月，根據(jù)電解液中的雜質含量及時調(diào)整凈液量，使電解液中的雜質成分控制在合理范圍。

（4）優(yōu)化的操作方法。在出裝陰陽極作業(yè)中，通過直接拔大堵過濾整槽電解液的方法，避免了吊出殘極時表面掉落的陽極泥混入循環(huán)系統(tǒng)，同時又增加了電解液的過濾量?？刂齐娊庖旱臏囟瓤刂品秶?3℃～65℃，降低電解液的粘度?？刂七m當?shù)碾娊庖貉h(huán)量，在滿足電解液成分和熱量均勻的前提下，減小電解液的循環(huán)量有利于陽極泥沉降，循環(huán)量控制范圍24～25L/min。調(diào)整添加劑配伍，抑制板面粒子的形成，我廠添加劑范圍為骨膠：60℃～80g/t.Cu，硫脲：50～75g/t.Cu，干 酪 素13～23g/t.Cu，鹽 酸50～150mL/t.Cu。

2.4 其它物理缺陷

2.4.1 板面豎狀條紋產(chǎn)生原因

硫脲加入量偏大。陰極銅表面的條紋增粗，粒子增多，而且針狀、柱狀粒子多，陰極銅表面顏色發(fā)暗，缺乏金屬光澤，但基底仍很緊密。

2.4.2 針刺狀粒子產(chǎn)生原因

電解液中氯離子濃度過大，在陰極銅表面生長針狀粒子。

2.4.3 瘤狀粒子產(chǎn)生原因

陰極的垂直度差，局部陰、陽極間距離太近，使電流分布過大、電力線集中，長出密集圓粒子，繼續(xù)長大生成瘤狀粒子。

2.4.4 下部花瓣狀粒子產(chǎn)生原因

陽極泥附著在陰極表面產(chǎn)生開花狀的粒子，其中夾雜有陽極泥的黑色質點。

3 取得的效果

針對影響陰極銅質量的因素，我廠制定了嚴格的解決措施，通過嚴格標準化操作和精細化管理，陰極銅質量得到明顯提升，統(tǒng)計2018年陰極銅質量，A級銅的產(chǎn)出率達到96.8%，較2014年至2017年的4年平均值提高了4.4%，全年提質增效約150余萬元。

4 結語

在銅電解精煉工藝中，影響陰極銅質量的因素很多。為提高陰極銅質量，首先要嚴格控制電解各工序技術條件，包括電解液成分、溫度、循環(huán)量、電流密度等，使銅電解工藝標準化；然后進行添加劑加入量的調(diào)整，添加劑的作用是使陰極銅的電結晶結構得到改善，結晶細化，減少和抑制陰極表面粒子。添加劑的加入量及配伍決不能隨意改變，必需在科學理論的指導下進行。最后，保證電解液的潔凈度，加大電解液的過濾量，確保電解液的懸浮物控制在合理范圍內(nèi)。通過嚴格執(zhí)行標準化操作過程，改善了陰極銅物理外觀，提高陰極銅A級銅的合格率，實現(xiàn)提質增效。