□文/王舉良 陳 剛 呂 健煙臺(tái)鵬暉銅業(yè)有限公司

銅電解生產(chǎn)時(shí)在產(chǎn)品的盤點(diǎn)

Electrolytic Production of Copper in the Product's Inventory

□文/王舉良 陳 剛 呂 健
煙臺(tái)鵬暉銅業(yè)有限公司

銅冶煉分為火法粗煉、火法精煉、電解精煉三個(gè)工序。正常生產(chǎn)時(shí)，電解精煉工序在產(chǎn)品占銅冶煉在產(chǎn)品中很大比重。金屬平衡需要它的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，但是，停產(chǎn)盤點(diǎn)又不現(xiàn)實(shí)。通過(guò)計(jì)量、計(jì)數(shù)、計(jì)算對(duì)銅電解生產(chǎn)時(shí)在產(chǎn)品進(jìn)行盤點(diǎn)，為金屬平衡提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。

銅電解，生產(chǎn)，在產(chǎn)品，盤點(diǎn)

銅冶煉分為火法粗煉、火法精煉、電解精煉三個(gè)工序。正常生產(chǎn)時(shí)，電解精煉工序在產(chǎn)品占銅冶煉在產(chǎn)品中很大比重。但是，停產(chǎn)盤點(diǎn)將對(duì)生產(chǎn)造成很大影響。通過(guò)計(jì)量、計(jì)數(shù)、計(jì)算對(duì)銅電解生產(chǎn)時(shí)在產(chǎn)品進(jìn)行盤點(diǎn)，可以為金屬平衡或企業(yè)主要領(lǐng)導(dǎo)離任審計(jì)工作提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。

現(xiàn)在，銅的冶煉方法仍以火法為主。銅的火法粗煉一般能產(chǎn)出含銅98%～99.5%的粗銅，它只能算作一個(gè)中間產(chǎn)品，其質(zhì)量不能滿足電氣和其它工業(yè)的需求。因此，幾乎所有的粗銅都要經(jīng)過(guò)火法精煉和電解精煉?；鸱ň珶捠浅ゴ帚~中的一部分雜質(zhì)使其含銅達(dá)到99%～99.8%，并澆鑄成陽(yáng)極板；而電解精煉是將陽(yáng)極板進(jìn)一步精煉除去大部分雜質(zhì)，生產(chǎn)含銅為99.95%以上的陰極銅。銅電解工藝流程圖如圖1所示。

圖1 銅電解工藝流程圖

1 陽(yáng)極板

陽(yáng)極板的盤點(diǎn)主要是陽(yáng)極板的質(zhì)量和化學(xué)成分。如果陽(yáng)極板的化學(xué)成分不同，要分別計(jì)量或計(jì)算其質(zhì)量。

結(jié)存陽(yáng)極板的質(zhì)量（t），如果數(shù)量少，可以進(jìn)行稱量；如果數(shù)量多，可以數(shù)一下陽(yáng)極板的塊數(shù)，取樣再稱幾塊陽(yáng)極板的質(zhì)量（t），計(jì)算出陽(yáng)極板的平均單塊質(zhì)量（t），兩者相乘就可以得到結(jié)存陽(yáng)極板的質(zhì)量（t）。

如果陽(yáng)極板是企業(yè)自產(chǎn)的，并且它是以企業(yè)自產(chǎn)粗銅為原料生產(chǎn)的陽(yáng)極板，其Cu、Au、Ag含量比較穩(wěn)定，可以3～10爐作一個(gè)樣品；如果企業(yè)使用從多個(gè)企業(yè)購(gòu)進(jìn)的粗銅或紫雜銅生產(chǎn)陽(yáng)極板，其Cu、Au、Ag含量會(huì)波動(dòng)較大，要準(zhǔn)確確定其化學(xué)成分，每爐都分析Cu、Au、Ag含量；購(gòu)進(jìn)的陽(yáng)極板，每批都要分析Cu、Au、Ag含量。進(jìn)入電解工序的陽(yáng)極板要認(rèn)真做好標(biāo)記，進(jìn)行盤點(diǎn)才比較順利。如果不能按以上要求做到，只能在盤點(diǎn)時(shí)取樣分析Cu、Au、Ag含量。

2 殘極

殘極的盤點(diǎn)主要是殘極的質(zhì)量和化學(xué)成分。

殘極的數(shù)量較少，用汽車運(yùn)到地秤上計(jì)量即可。有時(shí)用叉車裝車和倒運(yùn)殘極，把殘極放在托板上一起運(yùn)輸和計(jì)量，運(yùn)到雜銅庫(kù)后把殘極卸下來(lái)去計(jì)量汽車和托板，卸到雜銅庫(kù)的殘極還需裝到托板上，這樣做比較麻煩；托板2000mm×1200mm×112mm，質(zhì)量350kg左右，在制作時(shí)控制誤差在2kg以內(nèi)，這樣每個(gè)托板按350kg扣除，就不用再計(jì)量了，省去了裝卸的麻煩。

銅電解殘極率是影響陰極銅加工費(fèi)的重要指標(biāo)，大多數(shù)企業(yè)把殘極率作為銅電解工序主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)加以考核。有些企業(yè)將殘極率升降對(duì)所需陽(yáng)極板與計(jì)劃指標(biāo)相比增減量所產(chǎn)生的加工費(fèi)，按比例進(jìn)行獎(jiǎng)罰。一般企業(yè)以月為考核單位。

每月新進(jìn)陽(yáng)極板數(shù)量是按進(jìn)入電解工序前計(jì)量的數(shù)量；上月底結(jié)存陽(yáng)極板數(shù)量（t）和本月底結(jié)存陽(yáng)極板數(shù)量（t）可按以上計(jì)算陽(yáng)極板的辦法計(jì)算。

殘極的化學(xué)成分與陽(yáng)極板一樣，能夠記清楚爐號(hào)或批號(hào)的化學(xué)成分，就不用再分析；記不清的要取樣分析。

3 在槽陽(yáng)極板和陰極銅

在槽陽(yáng)極板和陰極銅的盤點(diǎn)主要是在槽陽(yáng)極板和陰極銅的質(zhì)量和化學(xué)成分。

在槽陽(yáng)極板和陰極銅的塊數(shù)容易計(jì)數(shù)，

在槽陽(yáng)極板的平均單塊質(zhì)量＝入槽陽(yáng)極板的平均單塊質(zhì)量×（1＋殘極率）÷2

在槽陰極銅的平均單塊質(zhì)量＝（入槽陰極銅的平均單塊質(zhì)量＋出槽陰極銅的平均單塊質(zhì)量）÷2

通過(guò)以上數(shù)據(jù)就可以計(jì)算出在槽陽(yáng)極板和陰極銅的質(zhì)量數(shù)。

要準(zhǔn)確計(jì)算在槽陽(yáng)極板和陰極銅的質(zhì)量，則

在槽陽(yáng)極板的質(zhì)量＝入槽陽(yáng)極板的質(zhì)量－（入槽陽(yáng)極板的質(zhì)量－出槽殘極的質(zhì)量）×盤點(diǎn)時(shí)累計(jì)通過(guò)的電量÷出槽時(shí)累計(jì)通過(guò)的電量

在槽陰極銅的質(zhì)量＝入槽陰極銅的質(zhì)量＋（出槽陰極銅的質(zhì)量－入槽陰極銅的質(zhì)量）×盤點(diǎn)時(shí)累計(jì)通過(guò)的電量÷出槽時(shí)累計(jì)通過(guò)的電量

電量的單位是庫(kù)侖(C)，工業(yè)上常用安培小時(shí)（Ah）來(lái)計(jì)算，3600C=1Ah。

在槽陽(yáng)極板的化學(xué)成分與入槽陽(yáng)極板的化學(xué)成分相同，在槽陰極銅的化學(xué)成分等陰極銅出槽后取樣分析。如果馬上要數(shù)據(jù)，可以考慮用本系統(tǒng)最近一批陰極銅的化學(xué)成分代替。

4 電解液

電解液的盤點(diǎn)主要是電解液的體積和電解液的化學(xué)成分。

電解液的體積包括集液槽、高位槽、電解槽和管路中的電解液的體積。集液槽一般為長(zhǎng)方體或圓柱體，對(duì)使用的設(shè)備其參數(shù)是確定的，只要測(cè)得電解液的高度就可計(jì)算出電解液的體積；高位槽中電解液的體積采用同樣計(jì)算；電解槽一般為長(zhǎng)方體，測(cè)得電解液的高度，就可計(jì)算出電解槽中電解液液面以下的體積，它是電解槽中電解液、電解液中陽(yáng)極板和陰極銅及陽(yáng)極泥的體積之和，從電解液液面以下的體積減去后三者就是電解槽中電解液的體積。

管路中的電解液的體積，可根據(jù)電解槽進(jìn)液管路和出液管路各段的內(nèi)徑及長(zhǎng)度計(jì)算出其容積；前者的數(shù)值小于后者的數(shù)值，因?yàn)槌鲆汗苈分须娊庖簺](méi)有充滿；其補(bǔ)充的辦法是根據(jù)電解液循環(huán)泵運(yùn)行和停止時(shí)，集液槽、高位槽、電解槽中電解液的高度變化值，計(jì)算出出液管路中的電解液，進(jìn)而計(jì)算出管路中的電解液的體積。

電解液的化學(xué)成分取樣分析，主要是Cu、H2SO4含量。

5 陽(yáng)極泥

陽(yáng)極泥的盤點(diǎn)主要是陽(yáng)極泥的質(zhì)量和化學(xué)成分。在槽陽(yáng)極泥的質(zhì)量也就是從新裝陽(yáng)極板開(kāi)始，到盤點(diǎn)時(shí)陽(yáng)極泥的產(chǎn)量。

陽(yáng)極泥的產(chǎn)量是陰極銅的產(chǎn)量的0.7%～1.4%，但是對(duì)一個(gè)企業(yè)來(lái)說(shuō)，特別是自產(chǎn)陽(yáng)極板占多數(shù)時(shí)，因?yàn)殛?yáng)極板的化學(xué)成分相差很小，所以陽(yáng)極泥的產(chǎn)量與陰極銅的產(chǎn)量之比在一個(gè)很小的范圍內(nèi)波動(dòng)；按以上辦法，只要計(jì)算出陰極銅的產(chǎn)量，就可以計(jì)算出陽(yáng)極泥的產(chǎn)量。

對(duì)每個(gè)電解槽或每個(gè)陽(yáng)極板來(lái)講，盤點(diǎn)時(shí)陽(yáng)極泥的產(chǎn)量與陽(yáng)極板的溶化量成正比，只要不是馬上要數(shù)據(jù)，可以在陽(yáng)極周期結(jié)束后，把電解槽內(nèi)的陽(yáng)極泥清理出來(lái)，計(jì)量和取樣分析含濕量，就可得到陽(yáng)極泥的產(chǎn)量。

盤點(diǎn)時(shí)陽(yáng)極泥的產(chǎn)量＝陽(yáng)極周期陽(yáng)極泥的產(chǎn)量×盤點(diǎn)時(shí)陽(yáng)極板的溶化量÷陽(yáng)極周期陽(yáng)極板的溶化量

陽(yáng)極泥的化學(xué)成分分析用計(jì)量和計(jì)算陽(yáng)極泥的產(chǎn)量所取的陽(yáng)極泥樣品，一般分析Cu、Au、Ag、Pb、Ni含量。

6 始極片

始極片的盤點(diǎn)主要是始極片的質(zhì)量和化學(xué)成分。

始極片的大小基本上一致，其長(zhǎng)度和寬度是固定數(shù)值，只要測(cè)量其高度就可計(jì)算出體積，其堆積密度與始極片的厚度有關(guān)，厚度越厚堆積密度越大，當(dāng)厚度為1.3mm時(shí)，堆積密度為7.80 g/cm3左右。始極片的堆積密度與其體積的乘積就是始極片的質(zhì)量。

如果有條件，可以在橋式起重機(jī)上安裝一個(gè)電子吊鉤秤，用它計(jì)量始極片的質(zhì)量要比計(jì)算準(zhǔn)確。

始極片的化學(xué)成分可以取樣分析，也可以用同一系統(tǒng)相近時(shí)間出槽的陰極銅成分代替。

7 在槽的陽(yáng)極板、陰極銅、陽(yáng)極泥、電解液的盤點(diǎn)

在槽的陽(yáng)極板、陰極銅、陽(yáng)極泥、電解液的盤點(diǎn)主要是其質(zhì)量和化學(xué)成分。

在槽的陽(yáng)極板37塊，每塊入槽陽(yáng)極板220kg，共計(jì)8140kg；出槽殘極1589kg；每塊在槽陽(yáng)極板電解液液面以上質(zhì)量8.24kg，37塊共計(jì)304.88kg。

第一次在槽的陰極銅36塊，每塊入槽陰極銅7.88kg，共計(jì)283.68 kg；第一次出槽陰極銅質(zhì)量2418kg。第二次在槽的陰極銅36塊，每塊入槽陰極銅7.89kg，共計(jì)284.04 kg；第二次出槽陰極銅質(zhì)量2419kg；每塊在槽陰極銅電解液液面以上質(zhì)量0.15kg，36塊共計(jì)5.40kg。

第一次在槽的陰極銅通直流電1851150Ah，第二次在槽的陰極銅到盤點(diǎn)時(shí)通直流電1238400Ah，第二次在槽的陰極銅通直流電1851620Ah。

在槽的陽(yáng)極板共通直流電5553450Ah。

陽(yáng)極周期陽(yáng)極泥的產(chǎn)量64kg。

電解槽長(zhǎng)3.46m、寬0.88m、高1.26m；其中電解液高度1.22m。

在實(shí)驗(yàn)室實(shí)物測(cè)定，22℃銅陽(yáng)極板密度8.47g/cm3，陰極銅密度8.89g/cm3；60℃銅陽(yáng)極泥密度5g/cm3。以上三者密度是其真密度，當(dāng)然由于各個(gè)企業(yè)的情況不同，三者的真密度也不同；但是大體上不會(huì)有較大的差別。用22℃銅陽(yáng)極板密度和陰極銅密度代替60℃銅陽(yáng)極板密度和陰極銅密度進(jìn)行計(jì)算。

在槽陽(yáng)極板質(zhì)量＝8140－（8140－1589）×（1851150＋1238400）÷5553450＝4495kg

在槽陰極銅質(zhì)量＝284.04＋（2419－284.04）×1238400÷1851620＝1712kg

陽(yáng)極泥的產(chǎn)量＝64×(8140－4495)÷(8140－1589)＝35.61kg

在槽陽(yáng)極板浸沒(méi)在電解液中的體積＝（4495－304.88）÷1000÷8.47＝0.495m3

在槽陰極銅浸沒(méi)在電解液中的體積＝（1712－5.4）÷1000÷8.89＝0.192m3

在槽陽(yáng)極泥浸沒(méi)在電解液中的體積＝35.61÷1000÷5＝0.007m3

電解槽中電解液液面以下的體積＝3.46×0.88×1.22＝3.715 m3

電解槽中電解液的體積＝3.715－0.495－0.192－0.007＝3.021m3

此外，種板槽和凈液部分在產(chǎn)品的計(jì)量和計(jì)算參照以上生產(chǎn)槽的方法進(jìn)行。儲(chǔ)存的硫酸和鹽酸計(jì)算出體積，測(cè)量出密度，即可計(jì)算出質(zhì)量數(shù)。

8 結(jié)語(yǔ)

銅電解生產(chǎn)時(shí)在產(chǎn)品的盤點(diǎn)主要是投入到生產(chǎn)中的在產(chǎn)品的盤點(diǎn)，即電解槽中在槽陽(yáng)極板、陰極銅、陽(yáng)極泥、電解液的盤點(diǎn)。

電解槽中在槽陽(yáng)極板、陰極銅、陽(yáng)極泥的質(zhì)量可根據(jù)入槽陽(yáng)極板、陰極銅的質(zhì)量，出槽的殘極、陰極銅、陽(yáng)極泥的質(zhì)量，盤點(diǎn)時(shí)通直流電的電量，陽(yáng)極周期通直流電的電量，陰極周期通直流電的電量進(jìn)行計(jì)算。

電解槽中電解液的體積，要測(cè)得電解液的高度，計(jì)算出電解槽中電解液液面以下的體積，減去電解槽中浸沒(méi)在電解液中陽(yáng)極板和陰極銅及陽(yáng)極泥的體積。

銅陽(yáng)極板、陰極銅、銅陽(yáng)極泥這三者的密度要用其真密度。由于各個(gè)企業(yè)的情況不同，三者的真密度也不同，但是大體上不會(huì)有較大的差別。