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浅谈火法精炼质量控制

2010-01-06 08:36 来源: 我的钢铁

铜火法精炼的重要目的之一就是得到化学成份和物理规格都满足电解精炼的阳极板。对电解铜车间来说,阳极质量是一项非常重要的技术经济指标,对电解铜的综合生产成本有着极为重要的影响。

一、阳极板质量

阳极板中铜及杂质含量的控制要求:Cu>99%、Fe<0.01%、Pb<0.2%、Sb<0.03%、Ni<0.05%、Sn<0.03%、S<0.015、Bi<0.03、Zn<0.05、As<0.02。阳极板化学成份不达标对火法精炼与电解生产均造成诸多不利影响。对火法精炼而言,使产出阳极板易发生断耳、板面鼓泡以及因铜水流动性差等致使阳极物理规格不合格;浇铸作业中,在烧火提温后因炉内残余渣中杂质返熔或铜水含氧增加,产出阳极外观质量将继续恶化,情况严重时不得不提前堵铜眼,大量废阳极板回炉,给生产造成较大损失。对电解精炼生产而言,如含As、Sb、Ni、O较高,电解时生成氧化镍和镍云母会使槽电压升高,甚至引起阳极钝化;Pb在电解过程中与硫酸作用生成硫酸铅,并可能进一步氧化成氧化铅或二氧化铅,阳极含铅过高同样会使槽电压升高乃至阳极钝化;阳极中铁溶解进入电解液会增加硫酸消耗,二、三价铁离子会在阴、阳极来回作用使电效降低;电解液中含As、Sb、Bi的析出电位接近于铜,在一定电解条件下,能和铜在阴极上一起放电析出;O、S、Se、Sb等杂质含量超标,则阳极泥率增大、阳极泥含铜上升,阴极铜直收率下降;含硫高时易生成电解铜发脆;部分杂质含量上升会使阳极接触电阻增加,杂质在电解液中积累会降低电解液导电率等等。

在确保阳极化学成份达标的前提下,尽可能保持物理规格合格。如产出物理规格不合格的阳极板,只能返炉重炼,这使得阳极合格率、能耗等生产成本上升。其次,阳极板耳部质量差、板面有气孔、飞边毛刺多及阳极板厚薄不均等,对电解也有诸多不利影响。

二、生产操作控制

冶炼厂针对以上问题,通过加强生产过程控制和细化过程管理,尽可能地把影响产品质量的每一个环节、细节都纳入监控。

1、工艺控制

铜火法精炼周期包括作业准备、加料、熔化、氧化扒渣、还原和浇铸六个基本工序。

加料前加强入炉原料配比,做到超前组织,制定入炉原料内控标准,合理配料,视炉料情况确定石英石的加入量。通过控制炉料,尽可能的稳定入炉原料铜品位及主要杂质成分。

铜中有害杂质除去的程度主要取决于氧化程度,而铜中氧的排除程度则取决于还原过程。氧化精炼的基本原理在于铜中多数杂质对氧的亲和力都大于铜对氧的亲和力,且杂质氧化物在铜中的溶解度很小,当空气进入铜液时,杂质便优先被除去。氧化扒渣及还原作业的最终目的就是将铜原料高效率的得到温度和化学成分合乎要求的液态铜水,而杂质的氧化脱除途径为氧化挥发及形成浮渣除去。为使除杂尽可能彻底,我们加强了炉前工艺操作控制。选择适当的造渣、扒渣制度,视情况选择时机加入石英砂、石灰、火碱等,适当增加渣量,对氧化除杂有利;难除杂质较高原料,采用二次造渣,避免残留杂质在还原过程中又回到铜液中,须尽可能的扒净炉渣。在扒渣时,可往炉内均匀铺撒一层细焦炭粉,碳的氧化使渣中生成一氧化碳小气泡,此中泡沫渣流动性好,有利于降低渣含铜和便于扒渣操作。通过加强铜液搅拌及勤变换氧化管、还原管插入位置,使炉内铜水氧化、还原程度及温度更加均匀,对缩短炉时及提高阳极质量有利。因冶炼厂四台阳极炉熔池(1#炉在中修时扒去一层砖除外)都较深,大于0.75米,对除铅较为不利,阳极含铅量长期超标,将氧化风管弯头加长200mm后,经生产实践证明对氧化除杂效果明显,阳极含铅量显著下降。氧化、还原过程对温度要求特别严格,为准确控制操作温度,冶炼厂在五月中旬配备了热电偶测温仪,使得各项操作过程更加完善。

在浇铸过程中极易产生因块重、弯曲、板面质量差、上下或左右厚薄不匀以及耳部缺陷等物理规格不达标阳极,使得阳极废品率大为上升。我们在采取下列改进措施后,浇铸作业产生废品明显降低。加强对阳极模校平、使用及后期管理,对模具实行一炉一平,消除了因阳极模原因造成的浇铸废品。做好浇铸前的准备、干燥、清洁工作,用木炭作为覆盖材料对出炉铜水进行浇铸保护,减少铜水的二次氧化。在浇铸时,严格控制铸模和冷却水温度极为重要,对此,我们安装了多路可供调节水量大小的水阀来控制模温及便于调节阳极表面冷却强度,对阳极冷却系统进行改造后,铸模温度得到了控制,阳极板表面气孔基本消失,对阳极耳部加强了喷水冷却使其失去了高温变形能力,减少了扭曲、折弯、折断现象。

2、生产管理控制

冶炼厂制定了一系列生产管理制度,并细化了岗位责任考核标准,建立质量控制点与统计台帐,对操作过程、产品质量、能耗及设备使用情况等均纳入长效规范管理,每天在公示栏予以公布。操作工的经验和技艺无疑对产品质量起着关键作用,冶炼厂在生产系统实行岗位操作,强化大工种及提倡一专多能,有计划的择优选择操作工担任关键岗位。制定新的考核办法,工资与绩效挂钩,奖惩由制度说了算。通过严格执行各项强化制度,进而保证了阳极产品质量。

冶炼厂通过实施加强生产工艺过程控制和强化生产管理控制等措施,确保了阳极质量有了较大提高并趋于稳定。(供稿:金升有色-冶炼厂-朱文锋)


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