高强铜电解技术与应用.doc

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1、高强化铜电解技术与应用周松林.陈文龙（祥光铜业有限公司，山东省阳谷252327）摘要：介绍了世界上最先进的高强化铜电解技术及其应川，该技术推动了铜电解精炼技术向前边进一大步，使铜电解电流密度提高到420A/m2,产能在原有的基础上提高50%。关键词：平行流技术；高电流密度；节能高效；困难与措施；创新探索1.前言铜电解精炼技术自1869年首次工业应用以来，经过始极片工艺、永久不锈钢阴极工艺以及自动化的引进应用，已经发展成为一套成熟稳定的工艺。而强化电解提高产能、提高电解技术水平是今后铜电解的发展趋势。目前国内外

2、铜电解工艺主要有两种：常规始极片电解工艺、永久不锈钢阴极电解工艺，电流密度在220-330A/m2之间。祥光铜业有限公司一期电解车间釆用永久不锈钢阴极电解工艺，年产20万吨高纯阴极铜，电流密度设计值280A/m2o为了适应电解铜产能提高的要求，2009年祥光铜业有限公司与奥地利Mettop公司合作在二期720个电解槽上开发应用了世界上最先进的高强化电解技术一平行流电解技术。2011年6月二期电解正式通电生产，电流密度达420A/m2o2.电解平行流技术2.1•平行流技术的原理现将祥光二期高强化平行流电解技术运

3、行情况介绍如下：铜电解过程即在直流电的作用下，阳极板溶解的铜离子扩散至阴极区，在阴极板上析出的过程。在高电流密度的工况下，阳极区扩散层加厚、阴极区铜离子贫化，极易造成浓差极化、阳极钝化、长粒子等工艺事故。平行流技术针对这一问题，提出完美的解决方案。它通过改变电解液在电解槽中的流动方式、提高电解液的循环速度来实现电流密度的提高。具体来说，它通过侧面的喷嘴使电解液以一定的速度进入电解槽，在阴阳极板之间形成一个利于铜电解过程的循环，有效地改善阴极表面扩散层，使电解液浓度、温度更加均匀，成功地解决了因电流密度捉高引起

4、的铜离子浓差极化问题，避免了浓差极化导致的阳极钝化及阴极铜质量降低的问题。由于阳极板附近电解液流速高，可能引起阳极泥不容易沉降，粘附在阴极板上造成长粒子，所以平行流喷嘴与阴极板的位置一定要精确，平行流装置的阴极定位块成功的解决了这个问题，保证在此种电解液流动方式下阳极泥的顺利沉降，避免阴极铜质量的降低。图1:采用平行流技术的电解槽中电解液的流动2.2•平行流装置的结构平行流装置由进液弯管、箱体、108个喷嘴、54个定位块组成。电解液由特定位置的喷嘴进入电解槽，在阴阳极板之间形成一个循环，自电解槽两端溢流斗流出

5、。54个定距块确定阴阳极板在电解槽中的精确位置。如图所示：2.3.平行流技术的技术特点•平行流技术在保证产品质量的情况下，可将电流密度提高至420A/m2,产能提高50%,原产20万吨的电解车间产能可提高至30万吨，其高效性十分明显。•上述产能的提高只需消耗部分电能，但减少了蒸汽的消耗量，电解工序单位产品综合能耗基本持平。•平行流技术的应用不必改变原电解车间的土建结构、电解槽数，只需更换部分必要的硬件设备，即可完成对原有电解车间的改造，其推广十分便利。3.生产实践3.1.生产情况2011年6月8日二期电解车间

6、通电生产，电流密度逐步由280A/n?提到385A/m2,最高达到412A/m2o经过一段时间的摸索调整，电解铜质量有了明显的好转，并于7月26日产出电流密度420A/m2工况条件下第一批高纯阴极铜，电解进入稳定生产阶段，基本实现了平行流技术的产能目标。3.2.指标对比及分析表1采用电解平行流技术前后的技术参数对比:参数单位采用前采用后280A/m-420A/m2电解槽个720720毎槽阴极片5454年工作日天350350电流设定值A3142847142电流效率%9698电解液循环量L/inin・cell35

7、100精炼能力t/a200,179305,934产能提高%—52%电耗Kwh/tCu315.86466.5蒸汽单耗Kg/tCu209.5224.41工序能耗Kgce/tCu5&6459.61由上表可知：•平行流技术应用前后，电解槽数、每槽阴极板数、年工作口等基础条件不变。•通过电解液循环量的提高（由35L/min.cell提高至100L/min.cell）,实现电流密度的提高（由280A/m2提高至420A/m2）,从而产能提高52%。•在产能提高的情况下，平均电流效率稳定在98%以上。•随着电流密度的提高，

8、电耗增加47.7%,蒸汽单耗降低88.35%,工序能耗增加1.7%,基本持平。4.存在的问题及对策4.1•在6、7、8月份高温天气，电解液温度过高。根据生产经验，在6、7、8月份高温天气，通电电流43300A以上，电解液在不加热的情况下，温度超出控制范围，最高可达到70°Co针对此种情况,公司耗资二百余万元，在二期电解循环水系统增设一套电解液循环冷却系统。满足了电解工艺参数的控制要求，保证了电解的正