铜的电解精炼工艺（三）

□文/张春发

铜的电解精炼工艺（三）

Summary of the Process of Electrolytic Refi ning of Copper

□文/张春发

在建设有色金属强国的宏大队伍中，一大批中青年技术专家的身影国外引人注目。企业从策划到建设到施工再到日常生产管理，需要一大批优秀的人才，而行业中的真正有才干的专家成为一种可遇而不可求的“稀缺资源”。长期以来，我们的记者们匆忙地在全国各地乃至于国外走访和调查之余的一项重要工作就是寻觅专家。为此，我们开辟了中国再生铜产业链发展论坛及技术升级研修班和再生铝产业链论坛暨冶炼技术研修班，其中一个目的就是要为企业搭建一个与各路专家沟通的渠道。在此过程中，我们结识了不少中青年专家，巴彦淖尔西部铜材有限公司总工程师张春发就是其中的一位。

张春发先生毕业于唐山矿业学院有色冶金专业，在国内最著名的有色金属冶炼企业——沈阳冶炼厂从生产第一线干起，先后担任铜电解分厂技术员、 技术组组长、 工程师、质量管理处副处长、铜电解分厂厂长；2000年至200年6月担任河北建昌铜业集团总工程师兼铜电解分厂厂长；负责铜火法冶炼、铜电解车间的质量、技术管理。在这些年里，他曾经帮助几家企业制定了企业规划企业发展方向、生产经营目标、各项管理方案，把一个电解铜质量不合格，没有市场销路的濒危企业变成了产品质量优良，打开销路、占领市场、运行良好的大型企业。

2010年10月张春发先生在中国再生铜产业链发展论坛和技术升级研修班上向代表们系统地介绍了电解铜生产的技术关键问题。最近，他听说第二届中国再生铜产业链发展论坛暨技术升级研修班将在江西南昌举办，立即表示将在论坛上把电解精炼车间设计方案的选择和对比的有关问题与大家进行深入讨论。这些内容将在下一期杂志上刊出。他也期待着与大家在九月份的论坛上见面。

（上接《资源再生》杂志2011年第6期49页）

五、铜电解最新工艺

目前，铜电解生产工艺大体分二类。第一，传统电解工艺，即前面介绍的包含生产始极片的工艺，这种工艺适合产量较小，年产10万吨以下的企业。第二，永久性阴极铜电解技术，这种工艺适合生产规模较大，年产15万吨以上的企业，但该种工艺较传统法一次性投资大。

永久阴极铜电解技术在1987年研制并投入生产，到今天为止，已发展为三种不同的工艺，即ISA、KIDD、OT法。虽工艺名称不同，但基本原理相同，即所用的阴极全为不锈钢316L材质，不生产始极片，阴极在电解槽中一步电解成成品阴极铜，利用阴极剥片机剥离。3种工艺的异同点如表2：

1. 永久阴极铜电解技术和传统铜电解工艺比较，见表3：

从表3可以看出，不锈钢阴极法电解工艺指标主要特点有：

（1）极距小，电流密度高：因阴极平直，不容易短路，所以不锈钢阴极可采用较小极距和较高的电流密度。

（2）阴极周期短：不锈钢阴极法一般采用较短的阴极周期，通常为6～8天，一般是阳极周期的1/3。短周期可以减少阴极铜长粒子的机会，有利于阴极铜质量的保证。

（3）残极率低：由于不锈钢阴极平直，电力线分布均匀，不容易短路，所以阳极溶解更均匀，不会在电解后期形成大洞或断裂掉入槽内，残极率可以降低到12%～16%。传统法大极板电解残极率一般在18%～20%。

（4）蒸汽耗量低：传统法每吨阴极铜的平均蒸汽消耗量在0.8吨左右，不锈钢阴极法平均蒸汽消耗量在0.4吨以下。

2. 永久阴极铜电解技术关键设备

（1）永久性不锈钢阴极板

不锈钢阴极板材质为316L，厚度3.25mm，表面光洁度2B，阴极板的垂直度：从吊棒中心线到板底部两角为5.5mm，阴极板底边开有90°V形槽。

不锈钢阴极板两侧垂直边采用聚丙烯或聚氯已烯做绝缘条，从而使剥下两片铜分离。

（2）阴极剥离机组

表3 两种工艺设计的工厂参数和指标

（3）阳极机组

该机组主要作用是将阳极板加工成适合电解车间使用的原料进到电解车间。功能有：压耳、称重、板面压平、板面测厚（太厚或太薄挑出）、冼耳（冼阳极大面和底面）、排板拨距等。压耳的目的是使阳极吊耳与阳极板呈90°的角度；板面压平的目的是使阳极板板面保持平直；洗耳的目的是使吊耳的下部（电解时与导电板接触的面）平整光洁，从而达到阳极板面与地面垂直。

（4）残极机组

该机组主要作用是将出槽残极冲洗、打包。残极机组的功能有残极受理、冲洗（冲洗水加温到60℃）、堆落、打包等。

本机组设有冲洗水储槽，冲洗残极后的水先经自动过滤阳极泥装置，然后进入冲洗水储槽，可以做到70%的洗水循环使用。

六、技经指标、成本构成及投资预算

1. 铜电解技术经济指标

（1）电流效率：电流效率是指阴极实际析出铜量与理论析出铜量之比。

范峥峥从车上下来，打扮得很光鲜，白色的针织衫内衣，黑色的中长外套，下穿当下流行的春秋靴和百褶短裙，让贾鹏飞不敢相信这就是快半年没见面的妻子。

（2）槽电压：槽电压是阳极与阴极电位之差，是影响电能消耗的重要因素。铜电解精炼的槽电压中，电解液的电压降占主要地位，约占槽电压的60%～80%。

（3）电能消耗：电能消耗是指交流电消耗，即生产1吨电铜消耗交流电的电量。

（4）其他指标：铜的回收率、残极率、硫酸单耗、蒸汽单耗等。

电解精炼的主要技术经济指标见表4：

表4 某些厂主要技术经济指标

2. 成本构成

铜电解主要生产成本由电、蒸汽、残极再炼、硫酸消耗、水消耗、职工工资、铜的损失、维修费、其他辅助材料等构成，其详细构成见表5：

表5 铜电解生产成本构成表

从表5中可以看出，成本构成中电耗、蒸汽消耗、残极再炼所占比例最大，所以在生产中为了降低成本，应该主要从这三方面入手解决存在的问题，最大限度降低成本。下面对其逐条分析。

（1）电耗

降低电耗有二个途径：降低槽电压、提高电流效率。

降低槽电压：严格控制阳极铜中镍、氧、铅等含量，根据阳极板的成分，控制适当的电流密度；当阳极板含杂质较高、电解条件恶化时提高电解液温度，减少浓差极化，从而提高电解液导电率；杜绝槽面行走，以免阳极泥脱落，导致电解液电阻增大；接触点清擦干净。

提高电流效率：减少导电排和电解槽槽体对地漏电；减少极间短路。

（2）蒸汽消耗

影响蒸汽消耗的主要因素有：电解液在循环过程中的散热损失、热交换器热交换效果的好坏。

减少电解液在循环过程中的热损失：加强槽面管理，槽面采用覆盖布覆盖、循环管道采用保温措施、高位槽和低位槽要采用槽面覆盖。

做好热交换器的清洗工作，及时清理散热片，提高热交换效率。

（3）残极率

降低残极率措施有：阳极板浇铸时尽量做到薄厚一致，同时阳极模子在设计过程时耳部要较板面要薄，基本是10~20mm；严格控制好技术条件，避免阳极钝化；条件允许时，再对残极处理过程中要把能再用的残极选出再用。

3. 铜电解车间（包括净化）固定投资预算

铜电解车间投资根据所选设备及其自动化程度不同而有相当大的差别。正常情况下，传统生产工艺，电解车间（选用五线一车：即阳极机组、始极片加工机组、导电棒传送清理机组、残极机组、电铜洗涤机组、电解专用吊车）的投资为每吨铜0.3万元左右。