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        高電流密度電積技術(shù)在銅冶煉廠的應(yīng)用

        2019-10-21 08:42:27唐明成
        寫真地理 2019年4期
        關(guān)鍵詞:應(yīng)用

        唐明成

        摘要:我國銅礦品質(zhì)較低,以傳統(tǒng)的工藝進行冶煉不僅需要消耗大量的能源,同時對于環(huán)境造成的破壞也較大,因此,當(dāng)前普遍采用的是電解平行流技術(shù),利用該技術(shù)可以使生產(chǎn)更加清潔、高效。目前,隨著市場對于銅資源的需求量不斷增大,礦山企業(yè)的產(chǎn)能難以有效滿足市場,但是當(dāng)前的冶煉工藝產(chǎn)能相對有限,這在一定程度上限制了礦山企業(yè)的發(fā)展,而采用高電流密度電積技術(shù)可以適當(dāng)?shù)奶嵘娏髅芏?,提升陰極銅的產(chǎn)能和質(zhì)量,從而促使礦山電積銅的產(chǎn)能提升。

        關(guān)鍵詞:銅冶煉廠;高電流密度電積技術(shù);應(yīng)用

        長期以來,在冶金領(lǐng)域一直追求高強度化的冶煉技術(shù),同時這也代表著冶金技術(shù)的一種發(fā)展方向,高強度化的冶煉技術(shù)不僅可以降低成本,提升產(chǎn)能,同時生產(chǎn)過程更加清潔,符合當(dāng)前節(jié)能降耗、環(huán)境保護的要求。應(yīng)用高電流密度電積技術(shù)可謂是銅電解工藝的重大突破,以往我國銅冶煉廠的電積系統(tǒng)電流密度最高大致在250A/m2左右,而采用高電流密度電積技術(shù)可以使電流密度最高達(dá)到350A/m2以上。下面結(jié)合某同冶煉廠的改造方案具體談?wù)劯唠娏髅芏入姺e技術(shù)在銅冶煉廠的應(yīng)用。

        1.案例概況

        某銅業(yè)公司在其電解車間中主要采用的是永久不銹鋼電解工藝,其電流密度值設(shè)計最高為280A/m2,因公司發(fā)展的需求,需要提升產(chǎn)能,為了滿足這一要求,公司與某國外企業(yè)合作,采用高電流密度電積技術(shù)改造電解車間設(shè)計,使電流密度達(dá)到350A/m2以上。2017年5月改造計劃完成,在試運行期間,電流密度保持在350~380A/m2,生產(chǎn)效率大幅提升,公司的產(chǎn)能提高約50%,并且產(chǎn)品質(zhì)量良好,獲得了市場的認(rèn)可,極大的促進了企業(yè)的發(fā)展。

        2.高電流密度電積技術(shù)在銅冶煉廠的應(yīng)用

        2.1 技術(shù)原理

        高電流密度電積技術(shù)的原理如下,電解銅的過程中,主要是受直流電的影響,使陽極板所溶解的銅離子擴散至陰極區(qū),在陰極板上析出的過程。高電流密度電積技術(shù)所采用的方案是調(diào)整電解槽當(dāng)中電解液流動的方式,加快電解液循環(huán)速度,從而促使電流密度提升。具體來講就是通過調(diào)整電解液流動的方式以及其在電解槽當(dāng)中的循環(huán)速度,從而在電解過程中于陰陽極板這二者之間構(gòu)成一個有助于銅電解的循環(huán),提升陰極板擴散層的性能,使電解液的溫度、濃度保持均勻的狀態(tài),避免因電流密度增加導(dǎo)致出現(xiàn)濃差極化的問題,從而避免出現(xiàn)由于濃差極化所引起的陰極銅產(chǎn)品質(zhì)量降低以及陽極鈍化的問題。

        2.2采用高電流密度電積技術(shù)的裝置構(gòu)造

        采用高電流密度電積技術(shù)的裝置主要是由噴嘴、進液彎管、定位塊以及箱體構(gòu)成,其中噴嘴108個,定位塊54個,具體如下圖所示。裝置運行時,電解液從噴嘴流入電解槽當(dāng)中,于陰陽極板這二者之間構(gòu)成一個有助于銅電解的循環(huán),然后從電解槽兩頭的溢流斗中流出,利用定位塊可以有效確定電解槽當(dāng)中陰陽極板的準(zhǔn)確位置。

        2.3高電流密度電積技術(shù)的特點

        這種技術(shù)主要具備以下幾方面的特點,

        2.3.1采用高電流密度電積技術(shù)可以在生產(chǎn)過程中使電流密度保持在350A/m2以上,并且可以有效保證產(chǎn)品的質(zhì)量,產(chǎn)能可以在原有基礎(chǔ)之上提升約50%。該公司的③電解車間原本產(chǎn)能為21t/年,采用高電流密度電積技術(shù)之后,產(chǎn)能可以達(dá)到30.5~32t/年,實踐效果極為明顯。

        2.3.2采用高電流密度電積技術(shù)可以大幅降低生產(chǎn)過程中的能耗,主要以部分電能為代價,大幅降低生產(chǎn)過程中蒸汽消耗量,總體而言,能源消耗約有22%的降低,效果比較明顯,不僅有效降低了生產(chǎn)成本,同時也滿足當(dāng)前國家過于節(jié)能降耗的要求。

        2.3.3采用高電流密度電積技術(shù)改造電解車間投入相對較低,不需要大幅改動原本電解車間的建筑結(jié)構(gòu),電解槽的數(shù)量也不用增加,只需要添加、更換一部分硬件設(shè)施就能完成電解車間的升級改造,該公司在改造過程中極為順利,以相對較小的代價就完成了車間升級,綜合性價比極高。

        3.實際效果分析

        從上表中可以明顯看出,在改造前后電解車間的基礎(chǔ)設(shè)備電解槽、陰極板等未發(fā)生變化,年生產(chǎn)日也為發(fā)生變化,將電解液的循環(huán)量從38L/min.cell提升至100L/min.cell,從而使電流密度從280A/m2提升至412A/m2,車間產(chǎn)能提升了50%左右。其次可以明顯看出電流的效率提升至了98%,雖然生產(chǎn)過程中電能消耗量增加了14.42%,但是蒸汽消耗量降低了88.02%,生產(chǎn)能耗明顯降低。

        結(jié)語

        在改造之前該公司電解車間的最高電流密度不超過250A/m2,產(chǎn)能長期保持在15t/年,2017年5月電解車間改造完成之后,在初步試驗階段將電流密度從250A/m2提升至325A/m2,經(jīng)過不斷的摸索和調(diào)整后,基本可以保證在325A/m2的電流強度下生產(chǎn)出質(zhì)量合格的陰極銅。在同年8月份又再一次將電流密度提升至392A/m2,根據(jù)之前調(diào)整的經(jīng)驗再次進行摸索和調(diào)整后,基本實現(xiàn)了穩(wěn)定生產(chǎn),產(chǎn)品質(zhì)量較好,此次車間改造的既定目標(biāo)基本實現(xiàn)。

        參考文獻:

        [1]張鵬, 賴桂華, 衷水平,等. 高電流密度電積技術(shù)在銅冶煉廠的現(xiàn)場應(yīng)用[J]. 濕法冶金, 2017, 36(2):148-150.

        [2]姚素平, 柳彥, 付偉岸, et al. DBSA集成銅電解工藝成套技術(shù)和裝備開發(fā)及應(yīng)用[J]. 有色金屬(冶煉部分), 2016(10):58-62.

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