苏 峰， 李敬忠

(金隆铜业有限公司， 安徽 铜陵 244021)

金隆公司主要工艺流程为：闪速熔炼、PS转炉吹炼、阳极炉精炼、电解精炼以及两转两吸制酸工艺。投产以来，金隆公司坚持生产和改造并重，经过多次技术升级和挖潜改造，现已具备年产45万t阴极铜、120万t硫酸的生产规模。其中，电解生产工艺主要以大极板常规电解(以下简称常规电解)及PC不锈钢永久阴极板电解(以下简称PC电解)两种工艺为主。随着国内外铜行业电解生产管理、技术水平差距日趋缩小，电解高电流密度生产、高技术指标的对标管理逐渐成为主流，电解生产仍有潜力可待挖掘[1]。

1 电解工艺生产过程概况

1.1 理论产能分析

金隆公司电解生产采用两种生产工艺，即常规电解和PC电解。为保持年产45万t阴极铜产能，需优先考虑阳极板产量、硅整流负荷、设备故障、工艺管道及槽组检修等限制因素。目前，常规电解电流密度为290 A/m2，PC电解电流密度为310 A/m2，可达到生产目标。若要求进一步提高产能，即阴极铜生产能力达到46万t时，可考虑提高PC电解电流密度，按照表1理论产能计算，理论产能约为46.83万t，生产过程需考虑各项实际指标应略低于理论计划值。

表1 电解理论产能计算

1.2 电解实际产能及指标概况

金隆公司在合理组织生产，稳定各项外部因素影响，保证电解生产能力稳定的前提下，2016年电解产能首次突破46万t，达到46.39万t，如图1所示。图2为电解产能随电解电流密度提高的变化趋势。电解连续超额完成全年生产计划，且相关技术指标进一步优化，如阴极铜优质品率、电流效率等，详见图3所示。

图1 投产至今阴极铜实际产能对比

图2 电解产能随电流密度的提高而变化

图3 近几年电解各项技术指标对比

2 有价金属回收概况

金属平衡管理是衡量冶炼企业工艺技术和管理水平的重要标志，通过计算金属回收率，反映金属元素的回收利用状况和损失方向[2]。

2.1 电解工序Cu、Au、Ag的回收

提高电解Cu回收率的主要方法：一是提高阴极铜产量及质量，减少返回品，提高直收率；二是加强中间物料管理，规范在制品物料流转、调拨和销售程序，减少资金占用及无名损失等[3]。

由于Au、Ag等贵金属主要沉降在阳极泥里，因此降低电解液比重、增加阳极泥的沉降性有利于贵金属的回收。生产实践表明，阳极板银含量低于800×10-6时，电解铜含银可维持在(8～10)×10-6。图4表明，2017年以来，为提高金属回收率，电解重点加强中间物料管理及系统控制等手段，以铜为例，铜回收率为98.8%左右，为提高公司经济效益做出了贡献。

2.2 电解工序Ni的回收

真空蒸发浓缩结晶法生产粗硫酸镍在金隆公司应用已5年有余，产品硫酸镍的提取不仅为公司发展带来经济效益，而且有利于平衡电解液中镍的含量，减少镍离子及附带的砷、锑、铋等杂质的危害，为稳定电解生产创造了条件。

图5为近几年硫酸镍的产量及系统镍含量的变化。分析认为，由于料液和环境的腐蚀性及电解系统镍含量的降低，自2015年以来，反应釜开动率及产量均略有下降，表2例举了相关技术指标。

图4 有价金属回收率

图5 系统镍含量波动变化

项目名称单位指标反应釜开动率%>70(依电解液系统Ni含量确定开动率)二次终液日处理量m380～100镍直收率%64～72产品硫酸镍含铜%<1

3 电解生产的主要影响因素

3.1 阳极板质量的影响

由于熔炼工艺决定了阳极板的化学成分，化验结果分析有滞后性，因此，一定程度上阳极板的物理外观以及极板悬垂度将会比较直观的影响阴极铜质量，而阳极板装槽后可依据阴极铜结晶状况适时调整工艺参数，以免造成阴极铜后期质量波动。

3.2 阴阳极悬垂度对比分析

生产过程中，铜阳极板悬挂在电解槽内，其悬垂度的影响因素主要来自其自身的物理特性：一是阳极板耳部重心所在铅垂面与阳极板身重心所在铅垂面之间的偏移程度；二是耳部支撑面的平整度。上述两种因素主要通过调整阳极板整形压力机和确定铣耳定位基准即可满足装槽使用[4-5]。

阴极板主要有两种，一是种板槽生产的始极片，二是PC用不锈钢阴极板。

始极片的某些物理性能如刚度、硬度、光滑度、厚度及同一片中不同部位厚度的不均匀，都会影响其在矫平、轧纹等作业的变形，使得始极片平整度降低，最终降低阴极板的悬垂度。为此需要车间提高始极片的质量，保证始极片软硬适度，厚薄均匀、光滑。

不锈钢阴极板自采用以来，被证明是一种可靠的阴极铜生产技术，阴极板在电解精炼中的使用寿命可超过15年，因此被认为是一种固定资产，而不是一种耗材，但由于使用年限及机械碰撞等综合因素影响，阴极板的悬垂度将逐渐发生偏移[6-7]。

图6 常规阴阳极板悬垂度的比例范围

图7 PC阴阳极板悬垂度的比例范围

金隆电解测量阴阳极板的悬垂度采用9点测量法，选取测量所得差值的最大值即为悬垂度。图6、图7例举了常规和PC电解用阴阳极板悬垂度波动及比例范围。以PC阴极板悬垂度为例，范围在5 mm以内，占比小于20%，10 mm以内为60%，因此出装槽极距的影响将是金隆电解长期发展面临的一大重要考验。

3.3 电解系统的影响

2013年以来，当阳极板中杂质超标时，大量的杂质进人电解液，使硫酸铜溶解度降低，同时会使电解液的电阻、密度和黏度都增大，阳极泥的沉降速度减慢，增加了电解液中悬浮物(漂浮阳极泥)的含量，加大了电解液和悬浮物对阴极铜的污染，导致阴极铜质量降低。以杂质As为例，电解液杂质As一度高达17 g/L，阴极铜质量明显波动，图8表明电解液系统杂质变化的趋势。生产实践证明，如何保持系统杂质平衡及铜、酸平衡，也将是电解长期面临的重要课题[9-10]。

图8 电解系统杂质As、Sb、Bi的变化趋势

3.4 阴极铜挑拣率

阴极铜挑拣率为不合格阴极铜占全部阴极铜的比例，这项指标能够直观的反应电解生产管理、技术控制水平。图9表明进入2017年以来，常规及PC阴极铜挑拣率约为1%左右，通过加强环节梳理，补缺短板，精细化操作管理等，阴极铜质量得到提升。

图9 阴极铜挑拣率

4 结语

金隆电解自1997年投产至今，先后经过多次技术升级和挖潜改造，最终实现了46万t的产能目标。为了适应国内外日趋激烈的市场环境，生产过程中，质量应与产量同步提升。较高的阴极铜质量，是全体员工参与全面质量管理的体现，是不断提高品牌形象的重要保障。铜产业发展至今，影响阴极铜质量的内外部因素更趋于多样性及复杂化，因此如何保持较高的经济技术指标，将是生产管理者共同面临的复杂课题。