浅谈不锈钢阴极板的修复

乐安胜

(大冶有色金属集团控股有限公司， 湖北 黄石 43005)

浅谈不锈钢阴极板的修复

乐安胜

(大冶有色金属集团控股有限公司， 湖北 黄石 43005)

介绍了永久法铜电解中不锈钢阴极板使用过程中出现的几种损坏情况，及采取的相应修复措施和取得的效果， 95%的损坏极板得到了修复。

铜精炼； 不锈钢阴极板； 修复

1978年MIM公司的汤斯维尔铜冶炼厂使用不锈钢阴极板进行铜电解，是铜电解工业跨越式创新。不锈钢永久阴极主要有三种形式： ISA板、KIDD/EPCM板、OT板。这三种不锈钢板的不同点在导电棒和夹边条的形式，ISA板的导电棒是中空不锈钢棒镀铜工艺，OT板和KIDD板是实心铜棒外包不锈钢，KIDD/EPCM板也开发了导电棒采用空心铜型材外包不锈钢；三种板的夹边条形式虽略有不同，但都趋于张紧棒形式，维修安装快捷。由于均采用了更平直的不锈钢阴极，其工艺技术指标均优于始极片法，被新建铜电解项目采用。目前这三种板在国内均有应用。不锈钢阴极板材质为316 L，厚度3.25 mm，表面光洁2B，阳极板的垂直度从吊棒中心线到板底部两角为90°,阴极扳底边开有V形槽[1-11]。

30万t不锈钢永久阴极法铜电解项目于2012年10月竣工投产，项目采用EPCM板，于2014年5月系统达产达标[12], 于2015年8月在英国金属交易所阴极铜注册成功。阴极板是不锈钢板与空心铜棒爆炸式焊接，中间不锈钢套包裹铜棒，两端为空心铜棒，安装铜堵头密封，缝隙注入化学防腐密封剂。使用聚丙烯夹边条，两边开槽，一边卡住不锈钢板，一边套入加紧棒增加夹紧力，夹边条与不锈钢板之间粘一层专用胶带，不锈钢底部加工V形槽。不锈钢阴极板参数如表1。

表1 不锈钢阴极板参数

1 不锈钢阴极板生产过程中出现的损坏

1.1 板面弯曲变形和弹性变形

不锈钢阴板在使用中因操作不精细，容易发生板面弯曲变形。当阳极板板面不光滑或垂直度没有达到要求，行车下阴极时，极板下降碰到阻挡，行车未及时停车，板面就会挤压弯曲。当行车定位出现偏差，未及时调整，也会发生类似情况。不锈钢阴极板在剥片机组未放置到位进行剥离作业，也会致使板面弯曲，阴极铜未达到厚度要求，也会发生板面弯曲。不锈钢阴极板在转运过程中发生坠落，会使下角板面发生弯曲。不锈钢阴板在剥片站经过多次重复剥离或频繁高速桡曲动作，部分板面发生弹性变形，板面中间部分受轻微外力就会出现凸凹变形。不锈钢阴板使用过程中出现板面弯曲变形和弹性变形后，因板面垂直达不到生产要求，无法继续使用。

1.2 板面粘附薄铜

在铜电解生产过程中，当阳极耳部与导电排未完全接触好，无电流通过或者极小电流通过，与之相邻的两块阴极板的单面无法正常析出阴极铜，直到末期会析出薄铜；当不锈钢阴极板未接触好导电排，这块极板两面会析出薄铜。这种阴极板即使下次两极正常接触好导电排，因板面导电不均匀，影响阴极铜的正常析出，生长的阴极铜会出现夹层。如果此种不锈钢板不进行处理，有的板面上一直粘附有少许铜。

1.3 V型槽磨损

不锈钢阴板底部的V型深度大约1.6 mm，在生产过程中逐渐磨损。V型主要是有利于粘附在两面的阴极铜剥离时好分离，当其磨损到一定程度，严重影响阴极铜的剥离作业，甚至出现部分阴极铜无法进行剥离作业。不锈钢阴板底部的V型磨损不及时修复，影响正常作业和合格阴极板块数。

2 采取的修复措施

根据不锈钢阴板不同的损坏情况，分类进行修复，主要设备参数如表2。

表2 主要修复设备参数

2.1 校平板面变形极板

板面轻微弯曲变形的不锈钢板采用人工校正的方法，将极板放在垂直度检查夹具上，以便吊棒停止移动以及阴极板垂直悬挂，再使用铝制弯曲器将阴极向弓的相反方向弯曲。如果是下角或边缘弯曲，使用卡钳将其慢慢校平整。为适度修复，将极板(不带夹边条)放在一个重型钢平台上，让导电棒离开平台边缘，只是不锈钢板接触。如果不平直度是看不见的，则用一个木槌敲打不锈钢板的表面，以试探出问题区域。用一个平的工具，如螺丝刀之类，将此区域抬高一些，并用木槌敲打此点，使其变平。板面严重弯曲变形的需用校平机进行校正，先使用较大的校平厚度，然后逐渐缩小，最后达到不锈钢板本身的厚度。部分地方轻微弯曲的再进行人工校正。对于弹性变形的不锈钢阴极板，多次在校平机进行来回校正，基本剔除其内部应力，使其水平度恢复到正常。

2.2 高压水枪冲洗薄铜极板

粘附薄铜的不锈钢阴极板需要清除薄铜进行回收，并且不能伤害极板板面表面光洁度。选择合适压力的高压柱塞泵，配以高压水管及高压水枪。人工冲洗粘附薄铜不锈钢阴极板，去除板面上的薄铜，保证阴极板板面光滑无杂物。因冲击声音较大及超高压力，操作人员需戴防护头盔及防护服。

2.3 精密铣床铣V型槽

将V型燕尾槽磨损等有缺陷的阴极板及时挑选出来，并进行集中存放，选用精密铣床进行V型燕尾槽铣削，确保燕尾槽处于阴极板底部中间位置，以及燕尾槽深度。因不锈钢板的厚度仅仅3.25 mm，安装铣床的水平度要确保，每块极板铣前调整好水平度。每次铣槽速度均匀，发现偏差，立刻停车进行调整。

3 取得的效果

经过一年的不锈钢板修复实践，逐渐提高修复技术水平，修复95%的损坏不锈钢阴极板。随着不断加强精细操作管理，不锈钢板损坏情况也在逐渐减少。2015年不锈钢阴极板修复情况如图1。

图1 2015年不锈钢阴极板修复情况

4 结论与建议

通过修复实践，逐渐掌握不锈钢阴极板的修复技术，基本修复95%的损坏极板,维持生产正常进行。从不锈钢阴极板损坏情况分析，在生产过程中要精细操作和不断改进阴极剥片站和行车吊具等，尽量避免阴极板的损坏。加强行车与槽面出装配合，发现问题及时处理，及时对行车和槽面定位针进行检查和校正，严格控制阳极板质量，减少阴极板弯曲变形；对阴极剥片机组剥片站进行优化减少机组造成阴极板损伤；加强槽面精细操作和巡检，确保阴阳极与导电排接触正常，减少粘附薄铜极板；阴极板搬运过程严禁底部接触地面，减少其底部的硬性摩擦；不合格不锈钢阴极板及时挑选出，避免损坏程度的进一步恶化，增加修复难度。

[1] 朱祖泽,贺家齐.现代铜冶金[M].北京:科学出版社,2003.

[2] 张春发.铜的电解精炼工艺(三)[J].资源再生,2011，(7):50-52.

[3] 厂程彤.ISA铜电解工艺介绍[A].全国重冶新技术新工艺成果交流推广应用会论文集[C],2005:138-146.

[4] 张帆.ISA铜电解技术的进展[J].有色金属(冶炼部分),2005，(1)：2-4.

[5] 王永慧摘译.大两洋铜公司韦尔瓦精炼厂的最新改进[J].中国有色冶金,2009，(2):7-9.

[6] 李卫民摘译.低阻值永久阴极的开发[J].中国有色冶金,2011，(2):6-9.

[7] 叶薇.贵溪冶炼厂三期工程概况[J].有色冶金设计与研究, 2002,23(3): 6-9.

[9] 黄辉荣,金隆公司20万t电解工艺方案论证与选择[J].有色金属(冶炼部分),2007，(1):2-4.

[10] 张邦琪等.铜电解技术的进展[J].中国有色冶金,2007，(5):12-18.

[11] 潘新权.KIDD工艺阴极板变形原因探究与治理[J].铜业工程,2011，(2):30-32.

[12] 乐安胜等.大冶有色300 kt/a铜电解设计与生产实践[J].中国有色冶金,2015，(4):7-9.

Discussion on repair of stainless steel cathode

YUE An-sheng

This paper introduces several kinds of damage of stainless steel cathode incurred during the process of copper electrolysis with the permanent method, and further explores the corresponding repair measures and achieved effect; 95% of the damaged cathode has got repair.

copper refining; stainless steel cathode; repair

乐安胜(1983—)，男，湖北大冶人，冶金工程师，从事冶金生产技术工作。

2016-03-01

TF811

B

1672-6103(2017)03-0030-03