李晓光

（江西铜业集团（贵溪）物流有限公司，江西 贵溪 335424）

1 引言

随着阴极铜市场的发展，铜材深加工工艺技术的不断创新，用户对阴极铜质量的要求也越来越高［1］。铜冶炼企业所面临的市场竞争压力进一步加大。

由于市场供求关系发生逆转，客户对电解铜产品不仅对化学品质主品位以及杂质含量有严格要求［2］，且对物理外观质量也提出更高要求。目前，国内外阴极铜厂家生产的铜表面大都存在残酸结晶现象。江铜集团贵溪冶炼厂作为出口铜和国家储备铜的主要生产厂家，阴极铜表面留有残酸问题同样存在，且因此问题被投诉。为确保江铜集团贵溪冶炼厂阴极铜的市场竞争力，维护企业品牌形象，提升阴极铜产品质量［3］，阴极铜表面残酸问题急需得到解决。

2 存在的问题

通过对阴极铜各生产流程进行全面的分析发现，阴极铜表面残酸由以下几个主要原因造成：

（1）夹边条松动。阴极铜在电解时，阴极板夹边条夹带电解液，阴极铜经剥片机组进行剥离时，电解液从夹边条里流出污染阴极铜底部边角。

（2）导电棒镀铜层腐蚀和分层，经过剥片机洗涤时，夹带了大量的洗涤水。在阴极铜挠曲和剥离时洗涤水从导电棒腐蚀和分层处淌出，污染阴极铜上口和两侧。洗涤水含铜、酸浓度约在1g/L左右，在阴极铜上留下结晶痕迹。

（3）传统法阴极铜生产液位在同一位置长时间停留，液位线易结垢粗糙，吊耳内存在洗涤死角，增加机组清洗的难度，导电棒抽取阴极铜平放后吊耳内部残留酸液流出，吊耳部和上口留有残酸。

（4）不锈钢阴极板边角、上口钝化情况比较明显，阴极铜长不齐和不锈钢板粘结不牢，剥离后的阴极铜有较明显的附酸。

3 分析及解决方案

针对阴极铜吊耳及铜表面附酸长期存在的问题，通过在机组设备增设气动校边装置紧固不锈钢阴极板夹边条，消除夹边条夹边不紧造成的内部夹酸；机组增设传统法阴极铜耳部、上口液位线专项洗涤装置和ISA法阴极铜剥离后二次洗涤系统，从根本上解决阴极铜吊耳部和阴极铜表面附酸问题。

3.1 消除夹边条老化松动，解决缝隙夹酸污染阴极铜

3.1.1 增加夹边条更换频次，消除边条老化

因受电解液温度、酸度和机组设备剥离等多因素影响［4］，夹边条连续使用8个月时夹边条老化松动严重。通过计算系统内使用夹边条数量及时间，制定详细的更换夹边条周期及数量，将原夹边条更换周期由12个月降为8个月，并在剥片机组横送工位上安装夹边条生产日期扫描仪，对每一根使用周期超8个月的夹边条进行自动拒收，及时进行更换，以达到消除夹边条老化松动造成的夹酸现象。

图1 夹边条更换前后对比

3.1.2 增设仿人工气动多点位自动校边装置

在剥片机组阴极板输出位置上增设仿人工气动多点位自动校边装置，两侧各安装多个气锤。当输出运输机在待机定位状态，光电开关检测到阴极板物料时，校边装置程序自动启动校边装置，通过模仿人工敲边单点击打方式，对每块阴极板夹边条进行敲击，使夹边条重新夹紧，基本上消除了夹边条位移后与不锈钢板之间的间隙。有效地改善了因夹边条松动［5］，夹缝内留有的残酸在阴极板挠曲和剥离过程中流出粘附在阴极铜表面污染阴极铜的现象。

图2 仿人工气动多点位自动校边装置

3.2 优化洗涤机组洗涤设备，消除阴极铜表面附酸

3.2.1 改进、优化传统法机组洗涤装置

原传统法阴极铜洗涤水箱分为三个清洗区域，洗涤喷嘴为固定式，洗涤完成后存在吊耳内部死角和阴极铜液位线洗涤不到位现象。在原三个清洗区域的基础上再增加洗涤室前段和后段两个清洗区域。在洗涤室前段安装自主研发的射流喷射器，使新水在喷射器内瞬间加温并高速喷出，重点加强对吊耳部位和液位线区域洗涤；将原先三个清洗区域洗涤喷嘴由固定式改为万向可调式，并将喷嘴改为柱状喷射，用于强化洗涤效果；在洗涤室后段安装导电棒抽取后专项吊耳洗涤喷嘴和高压气体风干装置，避免吊耳内部残留水含酸和液位线结垢。

图3 传统法机组改造后喷洗区及喷嘴、射流喷射器

图4 传统法机组改进前后阴极铜对比

3.2.2 ISA剥片机组增设阴极铜二次洗涤装置

针对ISA阴极铜上下板面四个边缘易有酸液残留，在剥片机组增设了阴极铜剥离后二次洗涤装置，如图5所示。将输送链条上的阴极铜由原来的双片堆叠输送改为单片输送，选择链条的三个工位依次对阴极铜进行高压冲洗、除水、风干，并对洗涤水、及水雾、蒸汽进行收集。该系统装置采用PLC控制，实现对阴极铜采用净液工段的蒸发冷凝水高压冲洗［6］，对二次洗涤水箱内的储水恒液位、恒水温，且具有自动补水、高温蒸汽加热、动态换水及流量统计的功能，对阴极铜上下板面四个边缘酸液残留进行冲洗后，阴极铜表面残酸得到有效改善，产品质量得到显著提升。

图5 ISA剥片机组二次洗涤装置

图6 ISA机组改进前后阴极铜对比

3.2.3 优化机组程序，提高智能控制

针对机组在洗涤泵故障、水箱液位偏低和洗涤水温波动未达设定标准时仍能自动运行影响洗涤质量的问题，对PLC程序进行优化完善，当洗涤水温未达到设定值、洗涤泵故障或水箱液位低于设定值时，机组立即停止自动运行并报警，杜绝因机组出现故障操作人员未能及时发现，造成的洗涤质量问题。

4 结束语

通过采取增加ISA法绝缘密封夹边条的更换量、机组增设仿人工气动校边装置，改进优化传统法洗涤喷嘴、增设阴极铜剥离后二次洗涤装置等措施后，基本解决了阴极铜表面留有残酸的问题。整个改进优化过程历时近两年时间，传统法和ISA阴极铜合格率较措施实施前分别提升90.4%和87.8%左右（按阴极块数计算）。阴极铜表面附酸问题得到了根本性的解决。

该生产设备优化措施的实施，在目前处于国内同行业的领先地位，甚至处于国际先进地位，特别是防人工校边装置、阴极铜剥离后洗涤装置在国内属于首创，较其它厂家单纯采用人工捶打校边、人工洗涤，具有无人为因素干扰，作业效率高、校边和洗涤效果佳特点。实施优化改造后，提高了江铜贵冶电解阴极铜的市场竞争力，维护了企业品牌形象，满足了客户对阴极铜物理外观质量的更高要求。