7 电解精炼7 0 1 目前，国内外10万t a及以上规模的铜电解厂，基本都采用长、宽尺寸为950mm、1000mm、重量为320kg、420kg的大极板。采用大型极板和大型电解槽可设置大跨度厂房，相同产量规模时电解槽数量少、单位面积产量高 厂房占地面积小、可减少出装槽数量和吊车运行距离，有利于提高电解槽作业率，产能潜力大，极板作业机组机械化和自动化程度高 可提高作业率、降低劳动强度、减少操作人员,多功能专用吊车具有同时起吊整槽或半槽阴.阳极板的功能,并带有接酸盘、可避免阴 阳极从电解槽吊出时附带的电解液滴落槽面而造成环境污染及可能出现的槽面漏电等现象、同时还可缩短出装槽作业周期,提高作业率.近五年来 国内新建及改造的如江西铜业集团公司贵溪冶炼厂.金隆铜业有限公司、金川集团有限公司,祥光铜业有限公司,白银有色集团股份有限公司。山东金升有色集团有限公司。大冶有色金属集团控股有限公司 紫金铜业有限公司、广西有色再生金属有限公司.云南锡业集团有限责任公司等企业都相继采用大极板电解,并配备了极板作业机组和多功能专用吊车，7、0.2、永久阴极电解与始极片阴极电解相比较、具有更多的优点，1，省去了始极片生产制作工序 简化了生产流程,劳动生产率高。2,永久阴极板强度高，平直度好、表而光滑.可缩短极距。减少短路发生、有利于提高电流效率，可高电流密度操作 电流密度达280A.m2,330A.m2.提高了单位面积的产量,永久阴极法综合能耗低 3。永久阴极电解工艺因采用不锈钢永久阴极板，一次性建设投资较高，选择电解工艺方案时应根据项目建设投资控制要求、产品质量、经济效益等方面进行全面分析论证后确定，在建设投资允许的条件下可优先采用永久阴极电解工艺.当设计规模大于20万t、a时、宜采用永久阴极电解法 7。0 3.根据有关资料统计 铜电解生产作业的工时比例为。始极片，阳极，阴极和残极出装槽的工作量占27 始极片整理占30,槽面操作占27。液面控制占8 其他作业占8,现代铜电解生产向着大极板,高电流密度，高品质发展 因此，拥有完善的自动化极板作业机组不仅可减少劳动定员、减轻劳动强度 加快极板出装槽速度。而且可提高电解作业效率.提高产品质量和产量，减少能耗、降低成本、是实现高效率、高质量生产的前提，根据始极片阴极电解生产需要，极板处理包括阳极作业机组,始极片作业机组.阴极作业机组,残极作业机组.导电棒转运机组5条机组、为配合生产始极片。需配备吊耳切割机组.永久阴极电解取消了始极片生产工序、1条阴极剥片机组可替代始极片制作机组，阴极洗涤机组和导电棒贮运机组3条机组。故永久阴极电解极板处理只需阳极作业机组。残极作业机组.阴极剥片机组3条机组.考虑到机组的维修及富余能力,机组每天的工作时间宜为8h、12h、7.0、4,电解生产过程中,极板悬垂度及极距误差值越小，对减少短路 降低能耗及产品质量更有保证 但误差精度要求太高。设备加工难度及投资费用高、因此极板加工精度的确定应考虑设备的性价比.过高的精度要求使设备制造要求提高，造成投资浪费。条文中的基本悬垂度和极距允许误差要求.可以满足生产标准阴极铜或高纯阴极铜的要求，条文中的吊耳尺寸和平面度允许误差要求是根据始极片作业机组对吊耳的要求制定的。7 0，5 电解专用吊车是电解车间的核心设备，根据其使用的频繁程度及起升载荷、应选用工作级别为A7的起重运输机、选用能够同时起吊阴，阳极板的专用吊车可以减少起重机运行.缩短出装槽时间.有利于提高电解槽作业率，提高产能。永久阴极电解由于极距小,为保护不锈钢阴极板.专用吊车应具有自动定位功能。始极片阴极电解则可视操作的熟练程度确定是否选用自动定位。7，0,6 永久阴极电解采用不锈钢阴极板.由于极板表面光洁。平直度高 悬垂度好.因此，较始极片阴极电解可采用更高的电流密度和较小的极距,电解槽单位容积产量与电流密度成正比。因此在保证阴极铜质量的前提下、采用更高的电流密度是铜电解不断追求的目标、国外永久阴极电解的平均电流密度为300A m2。最高可达330A、m2，国内几家采用永久阴极电解的工厂。电流密度也都超过了290A m2,始极片阴极电解随着极板处理机组，专用吊车的使用,提高了始极片的悬垂度、电流密度也有逐步提高的趋势、国内大极板始极片的阴极电流密度一般都在240A m2,270A,m2。有些工厂甚至已达到了290A，m2.为了确保稳定生产合格阴极铜产品,必须选择一个合理、经济的电流密度，本条中电流密度的规定参照了国内外各电解铜厂电流密度的生产实践,永久阴极电解由于不锈钢阴极平直，电力线分布均匀,不容易短路，阳极溶解更均匀，因而残极率较始极片阴极电解更低 一般不大于16。而始极片阴极电解残极率一般不大于20，同极中心距除与极板尺寸和加工精度等因素有关外。还与阳极成分和电解电流密度等有关,国内大极板始极片阴极电解同极中心距一般为105mm 永久阴极电解一般为100mm,永久阴极电解法的电流密度高,槽电压随之升高 根据对国内外工厂的统计.其槽电压一般为300mV，400mV、平均为350mV,因此直流电耗高于始极片阴极电解 电流密度提高的另一结果是电流通过电解液时释放的热量增加。因此其蒸汽消耗量相应下降，7、0。7、铜离子浓度和游离酸浓度影响电解液电阻，电解液电阻随游离酸浓度的增加而降低 随铜离子浓度的增加而提高，故一般高酸低铜的电解液成分有利于降低电耗,此外.电流密度提高时,单位时间在阴极上放电析出的铜量也增加、因此电解液铜离子浓度应随电流密度的提高而相应提高 故高电流密度的永久阴极电解，电解液铜离子浓度比始极片阴极电解略高，条文中对电解液铜离子浓度及游离酸浓度的规定、是根据目前各工厂实际生产中的经验而制定的，7,0，8 合理的电解液成分是保证生产合格阴极铜。确定合理的电解液净化规模.节约生产成本的重要手段、实践表明,电解液成分控制在本条所规定的范围,可以获得较好的经济效果 7.0、9。根据国内大多数电解工厂的生产实践.在满足本规范第7 0、6条，第7。0.8条的要求下 同时在设计和生产管理中采取有效措施，无论采用始极片阴极电解还是永久阴极电解。阴极铜质量均可达到现行国家标准，阴极铜,GB，T，467中标准阴极铜。Cu、CATH,2。的要求,国内主要铜冶炼厂的阴极铜质量已达到了现行国家标准、阴极铜、GB。T,467中高纯阴极铜。Cu，CATH,1、的标准.并符合LME注册要求、7、0,10 国内电解液加热一般采用列管式换热器和板式换热器、不透性石墨换热器和铅管换热器因传热系数比较低,在电解液加热方面已被淘汰。列管式换热器与板式换热器相比.传热系数低、换热面积大，设备占地面积大，管内沉积难清理、维修困难 目前只在一些老电解厂中使用，随着板片压制技术的提高，板式换热器进出口及板片流道形式可根据加热介质性质。流量及换热量等进行特殊设计.使换热器结构更符合工况条件，板片结垢易清理，维护方便、目前国内所有新建电解厂均采用板式换热器，阴极铜及残极洗涤需消耗70,80,的热水 每天出装槽需大量的水进行槽面冲洗 将电解液加热蒸汽冷凝水回收利用 一则减少新水消耗,同时将冷凝水余热加以利用而减少蒸汽消耗,既满足生产需要，又符合国家对生产企业节能减排的要求.7，0。11，电解生产将各种含铜酸性废水经过滤后循环使用,不仅提高了铜回收率。而且节省了废水处理的费用.7,0.12。为了维持正常电解的电解液温度条件。一般控制在60。65、需用蒸汽加热补充热量 影响电解精炼蒸汽消耗的主要因素是电解液的蒸发造成的热损失以及电解槽体、溶液管道和设备的表面散热损失、据测定，实行槽面覆盖可减少50、的蒸汽消耗。槽壁保温可节约17 的蒸汽消耗 所以本条规定有利于减少蒸汽消耗.同时还可减少酸雾挥发 改善操作环境.7 0,13、本条规定是为了加强劳动保护、改善工作场地的环境卫生条件。7 0 14,电解槽出装槽短路断电作业有两种方式。一是采用人工导电棒,横电短路。另一种是在导电母排上安装遥控短路开关进行多只电解槽分组同时断电 采用导电棒,横电短路。方式具有作业率高 投资省的优点。但由于导电棒截面不能太大、仅适用于低电流强度的情况,一般在小极板电解生产中采用,随着电解的大极板,高电流密度的发展趋势,电解电流强度一般都在20000A以上.从减轻劳动强度、安全生产等方面综合考虑。应采用在母排上设置短路开关遥控断电方式。7,0.15,防止漏电是降低电耗、提高电流效率的主要途径之一。为了防止或减少漏电.电解槽之间 电解槽与楼板之间需留有足够的间隙，加强电解槽与梁、柱.地面间的绝缘性能 在电解槽与支撑梁间采用绝缘瓷砖.橡皮或塑料隔开 实践证明该措施十分有效 7.0，16。作为始极片阴极电解 始极片质量对于电解作业的稳定.阴极铜质量的提高极为重要.因此、对生产始极片的种板槽的电解液成分、添加剂加入量以及电流密度等技术参数的控制比生产槽要求更高。故种板槽的电解液循环系统 添加剂加入装置及直流电源的单独设置,有利于加强对始极片生产的技术控制,提高始极片质量、满足机组加工要求.7 0，17。电解过程中。电解液中的阳极泥等悬浮物对阴极铜的质量产生极大影响，因此对电解液进行过滤，保证电解液的洁净度,对提高阴极铜质量起着极为重要的作用，种板槽电解液循环量仅为生产槽电解液循环量的6、即使进行全过滤。过滤量也不大,设备投资.运行费用等增加不多，国内种板槽电解液多为全过滤.7，0.18 加强电解液过滤是提高电解液洁净度的有效手段、过滤量越大、电解液洁净度越高。越有利于高质量阴极铜产品的生产，但过大的电解液过滤量.使设备投资 占地面积及生产运行费用都相应提高.根据一些工厂生产实践。电解液较经济的过滤量为电解液循环量的20.由于杂铜阳极板杂质含量偏高.电解液的过滤量占电解液循环量的比例有所增加。因此实际电解液过滤量需根据阳极板成分，特别是砷,锑、铋杂质含量,投资及运行费用等具体情况综合比较后确定、此外。电解液经澄清后再过滤，可加快过滤速度。铜电解液过滤一般选用传统的箱式压滤机，箱式压滤机价格便宜.但过滤量大时,因单台过滤能力较低，需要设备台数多、占地面积大使投资增加,箱式压滤是靠压力强制过滤.对电解液中微米级的细小颗粒,过滤效果不佳 高效净化过滤机对电解液中微米级和次微米级悬浮物的过滤特别有效,可使过滤后的电解液悬浮物含量低于10mg。L,过滤效果非常好，近年来.国内新建及改造铜电解厂电解液过滤多采用高效的净化过滤机 7。0。19.随着电解生产规模化。机械化。自动化装备水平的提高.采用DCS或PLC控制系统对工艺参数.设备运行,仪表检测等进行实时显示与控制 为实现企业的规范化管理 节约能源、减少生产操作人员,降低劳动强度和生产成本、提高生产安全性及产品的合格率等提供了必要的保证，7,0、20,清槽作业,电解液的净化量和返回量差值变化等因素会造成电解液体积波动。而电解槽。高位槽及各管道内溶液量几乎保持不变，所以电解液体积波动直接反应贮槽内液位的波动、因此，对贮槽液位进行检测和控制是指导并保证电解正常生产的重要手段，同时对贮槽液位检测并设置报警装置。可以预防并避免出现电解液冒槽等事故,7 0、21,将加热后的电解液与加热蒸汽阀实现自动调节控制，可根据生产实际情况及时调整电解液温度，并有效地控制电解技术参数 为电解生产高质量产品提供保障、7,0，22、本条中的联锁设置可避免一旦出现事故停电后。循环泵停止送液,高位槽中电解液放空。加热器干烧损坏以及高位槽继续向电解槽供液并溢流至循环贮槽.造成循环贮槽只进不出、可能出现循环贮槽冒槽等事故的发生，是确保安全生产的措施之一。7.0 23,目前各电解工厂均采用可控硅整流机组 一般采用变压器和整流器靠紧布置方式.额定功率条件下机组的整流效率可达95、97。7。0,24。此条主要是针对北方气候寒冷的地区设定的，电解生产中电解液的温度一般控制在60.65.若室内温度太低 槽体散热损失及槽面蒸发均大大增加,不仅能耗增加 而且蒸发附带的硫酸酸雾在空气中遇冷易发生结露。结露的酸液给厂房及设备带来严重的腐蚀、故在北方地区、除厂房内设置采暖外,在厂房建筑上还应采取一定的保温措施.以保证冬季电解厂房内温度不低于15，7 0，25.极板贮备架的设置在一定程度上可以缓解极板作业机组的工作负荷,缩短出装槽时间，有利于提高电解槽作业率.因此 在合理配置及场地允许的条件下 应设置尽可能多的极板贮备架.