高纯阴极铜生产中出现的问题及对策.pdf

高纯阴极铜生产中出现的问题及对策 贺晓红1 余忠珠1 罗静2 1 ．安徽铜都铜业有限公司金昌冶炼厂，安徽铜陵2 4 4 1 0 1 ； 2 ．南昌有色冶金设计研究院。江西南昌3 3 0 0 0 2 摘要针对金昌冶炼厂高纯阴极铜生产中出现的问题进行分析．并提出主要对策。 关键词高纯阴极铜对策 中围分类号T F S l l文献标识码A 文章缠号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 0 1 0 5 0 0 0 8 0 3 金昌冶炼厂电解车间1 9 8 3 年投产，年生 产能力由最初1 ．5 万t ／a 增加到5 万t ／a 。 经过十几年的生产积累了丰富的生产经验， 1 9 9 7 年在全国铜行业率先通过了1 , 5 0 9 0 0 2 质量体系认证。1 9 9 7 年8 月开始对高纯阴 极铜生产进行初步尝试．1 9 9 7 年8 ～1 2 月高 纯阴极铜产出率分别为 ％ 6 9 ．4 ，7 ．9 ． 4 7 ．5 4 ，6 1 ．0 ，6 5 ．4 。1 9 9 8 年．针对1 9 9 7 年电 解铜质量存在问题进行攻关。 1影响高纯阴极铜质量的主要 原因 1 ．1 电解铜化学品位的影响 根据厂质检中心提供的检验报告数据． 1 9 9 7 年8 ～1 2 月共产电解铜2 9 2 批．其中符 合高纯阴极铜质量 化学成分 1 4 4 批，合格 率仅4 8 ％ 表1 。 表11 9 9 7 年8 4 1 2 月阴极铜 质量缺陷项目统计表 项a 批敷慧搿絮 T e 不合格6 66 64 464 46 s 不合格5 61 2 23 788 24 T e 和S 均不合格 1 51 3 71 0 ．19 2 ．5 其他1 1 1 4 87 ．51 0 0 台计1 4 8 作者简介贺晓红 1 9 7 0 一 ．女，湖南人，工程师 从表1 可看出影响高纯阴极铜质量 化 学成分 的主要原因是T e 和S 元素超标。 导致T e 、S 不合格的原因有 1 阳极铜中T e 、S 含量超标 金昌冶炼厂阳极铜化学成分内控标准见 表2 。由于化验分析滞后，阳极炉外加冷料 黑铜、紫杂铜未能及时化验，使得未达标准的 黑铜、紫杂铜过分集中入炉，导致阳极板中杂 质T e 含量超标。阳极板中S 超标主要原因 有氧化不够深，使得少部分S 未能氧化而留 在阳极铜中；作为燃料和还原剂的重油s 含 量偏高。 表2 阳极铜化学成分内控标准％ 至_ 王垄坠旦些塾曼1 9 93o0 4o0 3o0 0 5o0 500 0 400 0 50 ．0 0 5 2 电解过程中硫脲加入量过大导致阴 极铜中S 超标 电解铜中的硫一部分是阳极板中的硫以 C u 2 S 形式机械粘附在阴极上，此外，添加剂 硫脲加入量的多少也在一定程度上影响电铜 中硫的含量。硫脲 N H 2 一c s C H 2 通过硫 原子吸附在电铜上，使阴极极化增大，改善阴 极沉积物结构。但硫脲浓度较高时 如 万方数据 3 0 m g ／t ，它在阴极上反应生成硫化铜．成为 瘤状物的生长中心，从而使沉积物表面粗糙， 出现条纹，铜沉积物发脆及硫含量增高。 3 产生漂浮的阳极泥在阴极析出 由于金昌冶炼厂部分电解槽电解液循环 方式由上进下出改为下进上出，而电解液未 设置过滤系统，导致阳极泥易漂浮。同时添 加剂加入量控制不当导致阳极泥漂浮物增 多，漂浮的阳极泥在阴极析出，引起阴极铜杂 质含量升高。 1 ．2 物理规格的影响 1 ．2 ．1 电铜表面附酸 电铜煮洗采用煮洗吊架一次煮洗方式 煮洗水p 1 4 1 ．5 ～3 ．0 ，8 5 ℃，5 m i n ，由于煮 洗时间短，煮洗水更换时间短，及培耳工艺控 制不好，导致电铜表面部分附酸。尤其是电铜 耳部的附酸严重 干燥后明显看到耳部有蓝 色的硫酸铜晶体，有时甚至看到有白色的无 水硫酸铜存在 。 1 ．2 ．2 电铜发酥、发脆 1 电解铜中P b 、B i 、S 是导致电解铜发 脆的主要杂质。 2 电解液成分不稳定。金昌冶炼厂电 解液的净化，系开路处理，由此导致电解液成 分波动大，添加剂用量难以稳定，使得电铜结 晶不致密，引起电铜发酥发脆。 3 添加剂用量不当 金昌冶炼厂生产槽添加剂为明胶、硫脲、 干酪素、盐酸。胶的作用是附在阴极上，增大 电化学极化，促进平整细密的阴极沉积物的 形成。加胶量适当时阴极铜表面光精、致密， 呈现玫瑰红色金属光泽，敲击时声响如钢而 柔。加胶过低时，电铜质软而脆、哑响、结构 疏松、结晶粗糙，较易为空气所氧化。因此加 胶量不足是影响电铜发酥发脆的主要原因。 硫脲浓度较高时．它在阴极上反应生成硫化 铜，成为瘤状物的生长中心。从而使沉积物表 面粗糙，出现条纹，铜沉积物发脆及硫含量增 高。由于添加剂检测手段不完善，掭加剂量 无法随各种参数的变动进行调整，只能凭经 验操作，导致添加剂用量不当，电铜发酥发 脆。 2对策 2 ．1 改善阳极铜T e 、S 的含量 1 对阳极炉入炉原料严把质量关。金 昌冶炼厂阳极板碲含量有一段时间波动较 大，只处理原矿精砂时碲一般在3 5 ～4 5 9 ／t ， 最低时不到2 0 9 ／t ，但在处理紫杂铜尤其是 含有半导体废旧元件时，阳极板含碲多在5 0 ～8 0 9 ／t ．有个别炉次甚至超过l O O g ／t 。因此 紫杂铜处理一定要做到先取料化验，根据化 验结果进行相应处理，同时应做到均衡配料． 防止有害杂质过分集中，导致阳极板中杂质 含量超标。作为燃料和还原剂的重油和柴油 S 含量要严格控制，按标准采购；严格检验， 防止起硫泡的阳极铜进行电解。 2 阳极炉要尽可能做到氧化深、还原 足。要尽可能氧化除去阳极铜中杂质o 、S 、 T e 。 2 ．2 防止漂浮阳极泥析出 1 电解液循环方式由原来的上进下出 改为下进上出后，漂浮阳极泥严重，采取降低 电解液循环量，由原来每槽2 5 ～3 0 9 ／L 降为 2 0 9 ／L 左右，同时加大电解液净化量，有效降 低了漂浮阳极泥的生成。 2 严格控制阳极板中A s 、S b 含量。当 阳极板杂质含量化验超标时，及时调整工艺 参数。降低电流密度，控制在2 2 0 ～2 3 0 A ／ m 2 ，同时加大电解液的净化量，严把电解液 加温沉淀关．加温必须控制在6 8 ℃以上，沉 淀时间控制在6 h 以上，并且减慢电解液循环 速度，控制在每槽2 5 L ／r a i n 左右。 3 防止气体进入循环系统。电解液中 气体的来源一般有3 种一是循环泵叶轮到 连头之间有漏洞，气体被吸入电解液，经叶轮 高速旋转搅拌。气体溶入电解液．很难从电解 液中分离出来；二是由于高位槽液面在出液 管处，引起电解液夹带气体流入加温器，另 外，由于垂直下降，电解液对管壁没有压力。 万方数据 1 0 加上流速较快，如有漏洞也有可能吸进空气。 但这时也仅是电解液夹带气体，这种气体一 进入电解槽就很快由液面溢出；三是由于脱 铜槽电化学反应所产生气体，但量不大。根 据金昌冶炼厂实践经验来看．卧式循环泵易 出现漏气，通过将卧式循环泵改为液下泵，再 未出现漏气现象，有效预防阳极泥粒子形成。 4 加大电解液的净化和过滤，从强化自 身管理入手，及时增减脱铜槽，准确加酸和补 水。同时与宝山、金兰等净液单位联系。使拉 液能根据电懈生产的需要．逐步做到定时定 量。 2 ．3 改进电解铜煮洗和液面控制条件 电铜附酸产生原因主要有 1 液面提升 提溜 和降低 压溜 控制 不好； 2 煮洗时间不够； 3 煮洗温度不够； 4 煮洗水中含酸过高。针对实践中出 现问题，进行改进，改造前后工艺技术指标见 表3 。 表3 改进前后工艺技术指标比较 项目原有指标现有指标 培耳工艺一次提溜时间／h 82 4 培耳工艺压溜时间／h1 2 89 6 培耳工艺二次提滴时间／h82 4 煮洗时间／r a i n51 0 煮洗水p H 值 2 ～34 ～6 煮洗水温度／℃8 59 5 每更换1 次煮洗水处理的电铜槽散9 64 8 改进后电铜附酸现象基本减少。 2 ．4 通过试验改进和控制添加剂用量 为了解决电铜中S 、T e 含量超标问题． 电解车间在3 个电解槽中分别进行了为期 6 d 的硫脲增量、胶量加大、胶量减少试验，试 验结果显示硫脲用量比正常生产槽每天增 加2 4 0 9 配水混合后滴加入槽，电铜的S 含量 比生产槽几乎高2 倍。同时铜的品位也有所 下降；胶量为生产槽的2 倍时，电铜中T e 含 量几乎是正常生产槽的2 倍．同时电铜局部 有酥脆现象。为了找到适合的添加剂用量。 特设置1 个电解液单独循环系统的试验电解 槽，同时吸取其它厂家的经验，增加一种叫阿 维通的添加剂。根据电解液不同成分控制不 同添加剂用量，观察电铜质量，最终找出适合 的添加剂用量和配比。 2 ．5 加强槽面管理。严格标准化作业 因为金昌冶炼厂的电解精炼机械化程度 不高，基本上是手工作业，因此在检测短路、 人工校正、出装槽作业、添加剂用量控制时存 在人为影响电铜质量因素。只要操作细心， 严格标准化作业，就可避免。 3结语 通过以上对策的实施．1 9 9 8 年高纯阴极 铜产出率达8 0 ％以上，最高为9 8 ．4 4 ％，具体 见表4 。 表41 9 9 8 年高纯阴极铜产出率情况／％ 旦丝 产出率4 16 58 7 ．8 19 0 ．4 69 2 2 l9 84 49 5 9 39 72 l8 3 ．7 98 82 68 3 ．6 28 9o9 3 5 4 万方数据