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摘要：为解决铜电解生产的相关问题，针对铜电解系统不停产年修展开讨论。总结停产年作存在的影响，对比历年铜电解系统年修方案，从设备、开循环过程两个方面提出改进建议。设备方面提前预制一套循环泵，其性能能够完全代替原有循环泵功能，这样既能应对突发状况又能提升整个循环系统的机动性。再者从循环系统着手，结合生产实际，缩减工艺流程，提前做好管道的预处理再进行分断式清理检修。以达到提高铜电解系统运行效率目的，以期能够为今后的铜电解不停产年修提供参考。
关键词：铜电解系统；不停产；年修；复产
近年来，随着铜电解技术的不断更新，很多运营超10a铜电解企业在生产线中，对传统电解技术进行了全方位改进。行业所使用的传统电解技术比较稳定，而且能够很好地控制产品质量，使用机械化装备性能良好，对于铜电解企业而言尤为重要。铜电解技术在智能化、自动化影响下，技术形式不断更新，提出了永久阴极电解技术和平行流电解技术等多项新技术，不仅可简化生产程序，还可以保证超高电流密度，节约成本。所以，以铜电解技术为基础的铜电解系统成为目前行业关注的要点。基于目前投入使用的铜电解系统的分析，发现不停产检修是业内人士关注的要点之一，如果能够全面实现这一目标，对于行业发展将是一项重要的进步。
1停产年修对生产的影响
1.1影响生产效率，阴极铜产量减少
铜电解生产线不停产是一项关于生产流程的基本要求，一旦中途停产，势必会影响到工厂的产能，导致阴极铜产量下降。
1.2对铜冶炼上游下游工序的影响
铜电解生产过程中，若停产时间过长，极有可能会造成熔炼被迫停炉，从而导致重大的经济损失［1］。除此之外，熔炼被迫停炉还会导致储备的阳极铜板堆积，在阳极铜长时间堆积之后，铜表面会产生氧化现象，后续进行铜电解生产期间，阴极铜的表面便会因此形成铜粉粒子，降低电解铜电流效率，进而影响产品质量。
1.3停产及复产时初期工作量大
铜电解停产以及恢复生产的初期阶段，因前期停产导致大量工作无法顺利进行，所以复产后难免面临较大的工作量，主要表现在以下方面。
1.3.1消化和扩充电解液
电解液在化学电池与电解电容等领域是非常重要的介质，因铜电解系统停产，导致大量电解液堆积，而后恢复生产，此前储存的冷电解液需要以较快的速度消化、扩充，增加复产初期的工作量。在复产的初步阶段，电解液需加热到一定温度，一般情况控制在60~66℃。其热量来源分为通电时的电流发热和蒸汽加热［2］，此时需要耗费大量蒸汽，而且消化和扩充电解液的效果也会直接影响到铜电解系统的生产效果［3］。
1.3.2大量闲置316L不锈铜阴极板储存
因为前期铜电解系统停产导致闲置的316L不锈铜阴极板大量储存，需要花费较多的时间进行处理，才能够恢复到正常的铜电解生产状态。
1.4复产后初次批量的阴极铜质量难以达标
铜电解系统停产后再次复产时使用储存电解液，由于电解液温度长时间在冷却静止状态下，所以电解液内会有大量细小硫酸铜结晶、杂质颗粒等聚集，加强了添加剂不稳定性，甚至会使添加剂的剂量出现动态变化，很难保持静止。在细小硫酸铜结晶和杂质颗粒的影响下，势必会影响阴极铜质量，无法达到使用标准，因此造成经济损失。
2优化年修的方向探讨
2.1历年年修方案总结
铜电解系统往年组织年修的过程中，由于技术条件不够成熟，以及铜电解循环系统设备的自身局限性，因此出现了一系列问题。例如，检修内容过多、项目规模较大，导致生产工艺与流程较多，覆盖范围也更广，这些短板的出现，均会对铜电解生产工艺流程线的正常运行造成影响，且必然会引发全系列停产问题。基于此，先后对铜电解系统年修过程进行分析，总结了四类保质保产方案。
方案一：铜电解系统全系列停产、断电，一方面对电解液不开加热器，另一方面不开循环泵，使电解液始终保持在循环流动的状态。铜电解系统在恢复生产之前，增加冷液电解液的过滤量，半周期阳极不进行任何处理。
方案二：在方案一的基础上，在正式恢复生产之前，对半周期阳极进行清洗，除去半周期阳极表面粘附阳极泥及失效的添加剂等。
方案三：逐次逐段地展开循环系列铜电解系统的停产年修工作，使铜电解生产和检修能够紧密结合。针对已经停产的电解液，需要进行保温促循环处理，系统恢复生产之前增大热电解液的过滤量，并且清洗半周期阳极，对于相连系列需要交叉换液。
方案四：在方案三的基础上进行改进。电解液在保温状态下促循环，即时消耗停产系列剩余半周期阳极。系统恢复生产之前增大热电解液的过滤量，相邻电解系列的溶液互换。与此同时，将系统的运行状态调整为低电流、少剂量添加剂、互换生产系列半周期阳极［4］。
经过上述四版改进方案，观察每版方案的改进效果，发现复产阴极铜质量得到显著提升。然而在实际应用中依然存在问题，尤其表现在阴极铜质量控制上。所以，铜电解系统停产年修对于阴极铜保质保量的问题依然需要深入探索。
2.2改进方向的探索
2.2.1循环系统
（1）电解循环系统组成包括了电解槽、上酸主管道、回酸主管道、隔膜阀、回酸主管道备用管道、法兰圈、循环罐、变频泵、流量计、压力表、换热器、分配包。电解槽与上酸主管道连通，上酸主管道通过法兰圈分段连接，上酸主管道通过回酸主管道及回酸备用主管道分别连通循环罐，回酸主管道和备用管道通过隔膜阀控制管道流向，单个循环罐连接四个变频泵，变频泵与流量计、压力表及换热器依次相连通，换热器通过管道与分配包相连，分配包通过管道与电解槽相通形成闭环循环回路。循环槽上方设有四台变频泵连通循环槽底部，变频泵与流量计、压力表及换热器依次相连通，换热器通过管道与分配包相连，分配包通过管道与电解槽相通。在该套系统模式下，有利于电解液在传递过程中的稳压和自流，缓释电解液中含有的气体，降低电解液传递过程中的高度差。见图1。
（2）电解槽。很多铜电解系统生产中的电解槽采用混凝土衬玻璃钢材质，数量约有512个。对此类电解槽的使用情况进行观察，发现电解槽支持修复应用。在系统改进中为了加快生产进度，节约成本，可以将已经出现裂缝和起壳的玻璃钢防腐层部位拆除后局部修复［5］。如果电解槽腐蚀已经非常严重，建议将腐蚀的电解槽和同类钢筋焊接，对槽体中出现的局部破损或断裂钢筋问题进行修复。
（3）循环泵。铜电解系统最为关键的装置之一是循环泵，一般情况下应用不锈钢液下泵，该设备的循环量是340m3/h，经统计最大循环速度是32L/min·槽。此次进行系统的改进，提出了“两备两用”思路，选择4台循环泵。在设有2个或多个循环罐，循环罐之间相互独立，循环罐上分别搭设平台，安装新泵，完全替代原来所有循环槽的功能。在电解液槽内循环方面，通过下进上出的循环顺序，使电解液的浓度差下降，但缺点在于会对阳极泥沉降产生影响。另外，如果电解液的循环速度超出指定限值，既会导致严重的动力耗损，又会影响到电解液中杂质的沉降效果，例如悬浮杂质、阳极泥离子等，从而带来金银损失［6］。所以，对于循环速度的控制，需要从循环方法、电流密度、电解槽容积以及阳极成分多个维度进行考虑。如果电流密度过高，务必调高循环速度，借此弱化浓差极化情况。系统改进过程中的变频调速控制循环泵可以按照电流密度和电解液温度等进行精准动态调整。
（4）精细过滤机。对于铜电解系统不停产年修而言电解液质量至关重要，直接影响到电解铜生产质量和成本。根据资料可知电解净液系统负责控制电解液成分，此系统具有利旧性，可以使用过滤机控制其中包含的一些*小颗粒和絮凝漂浮物，以免电解期间包丁过度生长，还可以避免有价金属银阴极大量富集，提高阴极铜生产质量，降低铜电解生产成本。所以，建议在系统改进中采用精细过滤机。
2.2.2实践过程
（1）阀门分步更换。循环系统管道、罐体长时间循环电解液，导致各阀内部结垢严重，造成阀门卡住难以转动，难以调节流量大小。对阀门进行分步更换，以保证在清洗循环管道时能有效地对电解液进行截流。
（2）系统循环管道分段式清理。在上酸主管道每隔12m左右开一处1m长度带法兰短接，有效避免管道过长清理难和时间长等问题，便于利用初装槽作业时间，选择影响槽组最少的时间段对相应的上酸主管逐段拆卸，实现日常清洗疏通检修。逐步对系统的上酸主管分段清理疏通，利用出装槽停电作业时间修补漏点，在实施过程中需要重点清洗进液管与回液管两个部位的结垢物，总结清洗要点如下：首先，开始前，进液总管的最末端连接临时管道，一直连续到地坑部位。其间可以使用电解液清洗主管道，时间为2h，使管道内壁中残留的结垢物能够全部排至地坑中。其次，启动扩液阀，观察循环逐渐正常，可以启动进液阀运行，在此期间需要重点观察进液阀12mm处的节流孔板，不能发生堵塞。最后，待循环进入正常状态之后，不间断地进行工艺巡检，以便及时发现堵塞问题后安排处理。
（3）罐体分步清理检修。预制好管道，分断时对接。回酸主管备用管安装，由于其回酸主管道和备用管道分别安装两台隔膜阀控制电解液流向，实现循环罐体之间的隔离使回酸主管能够自由切换进入断开隔离的循环槽，使任一个循环罐能完全替代原来所有循环槽的功能。断开的循环罐排空电解液，在不停电的生产状态下清理罐体中的结垢，修补其中的漏点。在清理修补好的循环罐上搭设平台，安装新泵，替代原来所有循环槽的功能，使得循环罐之间相互独立起来。隔断两个循环罐之间的连通管，开启备用循环系统后清理另外一个循环罐。见图2。
（4）电解液循环与温度。电解液必须不断地循环流动，使电解液温度均匀［7］。采取对当天出铜作业槽组进行检修清洗管道的方式，不仅可以避免系统体积的浮动过大造成电解液成分出现波动，还可以精准地控制电解液的温度和循环，使其满足正常生产的需求。
3效果
通过单循环罐运行模式下不停产年修，年修时间由原来的20天缩短为7小时，大修时间明显缩短，阴极铜产量增加约9800吨。在保证阴极铜质量的同时阴极铜产量也得到了明显地提高。
4结束语
综上所述，铜电解系统不停产年修的实践进程中，通过对历年来检修方案的对比，逐步完善、调整了系统检修细节，一方面更换了铜电解生产的相关设备，另一方面也对系统各项参数进行了校对，避免系统生产效率低的问题，从而在系统不停产的状态下依然可以实现检修。进一步提升了铜电解技术理论基础和认识水平。为后续的错峰用电和低电流生产提供了保障。为今后铜电解循环系统不停车大修创造了条件，积累了经验。
参考文献
［1］周楠.铜电解系统输酸管路工艺优化生产实践［J］.四川冶金，2023，45（4）：66-70.
［2］侯娟奇.降低铜电解蒸汽单耗的研究与实践［J］.铜业工程，2020（5）：43-46.
［3］刘宇锋，李锟，刘建新，等.提高电解系统阴极铜一次合格率的生产实践［J］.冶金与材料，2023，43（8）：16-18.
［4］徐成浩.复产后的铜电解产品质量优化措施研究［J］.冶金与材料，2023，43（11）：106-108.
［5］林鸿汉.铜电解系统铜、酸、杂质平衡工艺优化改造实践［J］.有色金属（冶炼部分），2023（3）：35-38.
［6］刘杰.某铜电解厂生产*息化管理系统（MES）的架构研究［J］.云南冶金，2021，50（6）：138-142.
［7］何泽民.影响铜电解液温度的因素和对策［J］.冶金与材料，2018，38（6）：187-188.后台-系统设置-扩展变量-手机广告位-内容正文底部 -
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铜电解系统不停产年修的探讨与实践论文
人参与 2024-11-20 10:58:28 分类 : 理学 点这评论 作者：团论文网 来源：https://www.tuanlunwen.com/
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