金冠铜业电解高速阴极剥片机组的调试与试生产

谢钿生， 谢 君， 王子宇

(铜陵有色金冠铜业分公司， 安徽 铜陵 244000)

金冠铜业电解车间设计阴极铜产能40万t，采用永久不锈钢阴极电解法，共计1 152个电解槽，采用双跨厂房布局，配置2台高速剥片机组。2台剥片机组均是由芬兰奥图泰制造，整套机组由高速抓取机器人、剥片站、下料翻转、堆垛机器人、铆接、称重、打包、液压系统等组成。单台机组设计加工速度超过600片/h，主要功能有电铜洗涤、剥片、堆垛、称重、打包、极板排距等。金冠电解剥片机组是国内首套机器人式高速剥片机组，是目前最先进的第三代阴极铜加工机组。

金冠高速阴极剥片机组于2013年1月完成安装及主要功能的单元调试，2月14日机组首次进行负荷试车运行。在试车期间遇到诸多问题，经过多方努力及不断优化改进，顺利保证了电解试生产安全、稳定运行。金冠铜业高速阴极剥片机组平面布局见图1。

1 机组安装调试与开车的安全管理

金冠剥片机组其中1台是在制造厂家进行过整机试车，然后拆装后运输到电解车间现场，另1台是制造后直接运输到现场进行安装调试。在安装过程中，虽然厂家提供了较全面的安装、调试、试车安全说明书，但是整套机组的安装调试工作量大，机组功能多，人员操作技能水平参差不齐。在实际操作过程中，极易出现一些设备零部件的损坏或人员伤害等问题。因此，车间将机组设备的安装调试与开车安全管理放在首位。

1.1 设备相关安全资料的应用

在与制造厂家进行技术交流阶段，提前整理收集设备相关安全技术资料，包括视频、书面资料，以便提前组织人员培训。制造厂家通常在交货前及交货时，均会提供一套关于剥片机组的相关安全注意事项说明书，是机组安装调试与开车安全管理的第一手及最基础的安全管理技术资料。

做好相关人员的技能培训。在到货前组织对设备安全技术资料进行学习，提高操作人的技能水平。通过集中授课、观看视频等方式组织学习，使相关人员熟悉并掌握了机组设备安全管理的基础知识技能，降低或消除了人员技能不足导致的损失。

1.2 机组操作人员技能培训

设备的安装调试主要是由设备制造厂家及安装公司实施，到了设备试车及开车阶段，设备操作主体交由生产操作人员。高速剥片机组是一套全自动化设备，对操作人员操作知识水平及技能要求高，一个合格熟练的操作员需要一个很长的培训周期。这就对机组操作人员的选用、培训提出很高的要求。

图1 金冠铜业高速阴极剥片机组平面布局

操作员工至少需要中技或高中以上文化水平，选择机械、电气类专业，这样更有利于员工培养。对于新聘没有机组操作经验的员工，至少需要6～12个月以上的实践培训。强化操作人员培训阶段的技能考核，通过理论书面、现场实践操作考核方式，促进提升培训效果。合理安排操作人员培训计划，例如第二阶段的实践操作培训，这个阶段一般是在设备订货确定后，即应安排相关人员到具有相似机组的电解厂进行跟班学习。主要操作人员要参与设备安装调试全过程，熟悉掌握机组设备基本结构性能，同时协助排查和纠正设备安装调试过程出现的问题。

1.3 调试过程的安全管理

机组调试主要分为设备安装功能单元试车调试、设备联动运行试车调试两个阶段，这两个阶段需要设备联动确认，各单元检测开关开始投入使用，设备信号联锁及控制系统逐步投入使用，由于试车前的确认缺失、安装缺陷、现场安全设施不完善、人员多而杂等问题，极易出现设备损坏、人员伤害事故。主要表现有零部件缺失导致设备运动轨迹偏离、电路短路损坏电气元件，人员机械伤害、坠落、划伤等，设备调试过程的安全管理是至关重要。

1.4 机组试生产的安全管理

通常新建的电解厂，是没有电解铜物料提供给机组进行热负荷调试，而是直接进入试生产，此时机组未负荷调试的问题集中暴露，故障非常多，电铜物料状况差，操作人员对机组备性能及故障处理方法掌握不全面等诸多不确定因素交叉，是电解厂试生产最危险工序，多个电解厂曾在机组试生产时期发生过不同程度的人员伤害事故。常见的安全事故表现为操作人员对故障处理不熟悉、方法不对，导致撞击、机械伤害等。试生产阶段的主要安全管理重点就是要想法设法降低设备故障、提高操作人员技能水平，避免安全事故的发生。

2 机组试生产常见故障及处理方法

机组在试生产阶段，除了原本设备调试问题外，还有较多需要改进的问题，通过提前优化和改进，可以极大改善机组试生产运行效果。按照专业归类可以分为工艺操作类故障、机械类故障、电气类故障及其他类故障。

2.1 工艺及操作类故障

主要影响问题集中在新设备、新材料首次使用，在使用前无法发现，另外是新生产物料，尚未进行设备运行检验，难发现，改进周期长。机组试生产工艺操作类故障详见表1。

2.2 机械类故障

高速阴极剥片机组是最新一代电铜加工机组，在金冠铜业电解车间是首次工业生产应用，在设备结构及材料选型方面存在诸多不足，机械方面故障表现尤为明显，详见表2。

2.3 电气类故障

在试生产期，电气类以派生故障为主，主要表现为异常物料故障导致电气元件砸伤、砸坏等，另外是操作人员或维修人员操作不当损坏电气元件。详见表3。

表1 机组试生产工艺操作类故障

表2 机组试生产机械类故障

表3 机组试生产电气类故障

2.4 其他故障

除以上故障分类外，还有一些涉及到单元功能联锁、机组与行车联锁等系统控制及逻辑关系，一旦出现故障对设备、人员伤害风险大。详见表4。

表4 其他类故障

3 试生产期的电铜加工质量

试生产阶段各项工艺、设备均处于磨合期，生产出第一批合格的阴极铜产品是最理想的目标。电铜经过一个阴极周期产出合格阴极铜后，送至机组进行最后的洗涤、剥离加工成最终产品高纯阴极铜，机组是阴极铜产品质量最后关口。在机组试生产期电铜质量问题主要表现为电铜洗涤不干净，表面附着硫酸铜、酸液等，由于电铜数量大，人工难以处理纠正，导致阴极铜降级或判定不合格。为确保电铜洗涤加工出合格的高纯阴极铜，重点关注机组洗涤单元及相关工艺控制。

机组电铜清洗分为三级，每级清洗水源不同、清洗水性质有差异，根据试生产阶段摸索，梳理总结了每级洗涤参数控制参考标准，详见表5。

表5 机组电铜洗涤加工质量控制参考标准

4 结语

高纯阴极铜是工业发展的基础原料，尤其是电子工业的快速发展，对阴极铜的需求量越来越大。电解铜生产规模已趋高产能规模，电铜加工急需高速、稳定的设备服务生产。

机器人式高速阴极剥片机组是目前最先进的电铜加工机组，但是局限于设备制造技术，国内现有的4台高速剥片机组均是从芬兰奥图泰进口。从高速剥片机组目前实际运行使用来看，高速剥片机组仍存在一些问题：一是设备设计缺乏实际运行经验，在结构、功能等方面存在诸多不足；二是机组对物料的适应性差，物料也存在一定不足；三是在系统控制方面仍有一些缺陷；四是对新设备的维护体系认识不足，无法编制最有效的系统规范。以上问题是今后机组优化改进的方向。