王 偉， 代開健

(云銅西南銅業(yè)分公司, 云南 昆明 650102)

0 前言

為提高技術(shù)、裝備水平，云南銅業(yè)股份有限公司(簡稱云銅)引進了艾薩永久不銹鋼陰極銅電解技術(shù)，并于2010年7月20日通電試生產(chǎn)，目前已連續(xù)運行7年。本文介紹了艾薩電解設(shè)備投產(chǎn)以來的運行情況，總結(jié)了云銅在進口設(shè)備引進、消化、吸收、再創(chuàng)新方面開展的工作。

1 云銅艾薩電解項目概況

1.1 主要進程

云銅艾薩電解項目于2006年12月簽訂設(shè)備采購合同；2008年8月開始設(shè)備安裝、調(diào)試；2010年7月20日通電試生產(chǎn)；2012年3月7日投運23組電解槽，基本達產(chǎn)達標；2015年1月，24組電解槽全部投運，實現(xiàn)滿負荷生產(chǎn)。

1.2 主要設(shè)計參數(shù)

該項目采用的是澳大利亞超達公司永久不銹鋼陰極電解工藝，主要設(shè)計參數(shù)見表1。

1.3 車間配置

該項目雙跨配置，配有電解槽784個，共24組，兩跨，每跨12組，其中4組每組32槽，8組每組33槽，主要設(shè)備有三井公司制造的陽極整形機組1臺、陰極剝片機組2臺、殘極洗滌機組1臺以及奧地利昆茲·漢公司制造的專用吊車2臺，電解車間主要設(shè)備布局見圖1。

表1 主要設(shè)計參數(shù)

1—硅整流廠房；2—九跨廠房及電解槽；3—十跨廠房及電解槽；4—循環(huán)過濾系統(tǒng)廠房；5—殘極洗滌機組；6—陽極整形機組；7—陰極剝片機組；8—專用吊車圖1 電解車間配置

2 艾薩設(shè)備的功能

2.1 陽極整形機組

陽極整形機組設(shè)計能力為500片/h，主要流程為：陽極板經(jīng)過分片、垂直壓耳、稱重、整形測厚、廢板挑出、耳面銑削、耳底銑削、提升、排距、小車運輸?shù)群?，由專用吊車吊出，其生產(chǎn)流程見圖2。

圖2 陽極整形機組生產(chǎn)流程圖

2.2 陰極剝片機組

陰極剝片機組設(shè)計能力為500片/h，主要流程為：陰極銅由專用吊車吊入機組，經(jīng)過小車運輸、洗滌室洗滌、預(yù)剝離、剝離等工序后，陰極銅和不銹鋼陰極板分離。不銹鋼陰極板經(jīng)過排距、小車運輸后，由專用吊車吊出至電解槽中繼續(xù)使用；陰極銅放倒后，經(jīng)取樣、堆垛、稱重、貼標簽、打包等工序由叉車運走。在剝離工序如果陰極銅未能剝離或者不銹鋼板損壞，則作為廢板挑出，其生產(chǎn)流程見圖3。

圖3 陰極剝片機組生產(chǎn)流程圖

2.3 殘極洗滌機組

殘極洗滌機組設(shè)計能力為500片/h，主要流程為：經(jīng)過兩個周期電解的殘陽極由專用吊車吊入，經(jīng)過小車運輸、增加極間距、洗滌室洗滌、放倒、堆垛、稱重、打包等工序后，由叉車運走，其生產(chǎn)流程見圖4。

圖4 殘極洗滌機組生產(chǎn)流程圖

2.4 昆茲專用吊車

昆茲專用吊車主要技術(shù)參數(shù)為20/3 t×28.5 m×7/10 m，其主要功能、特點如下：

(1)可以實現(xiàn)一槽陰極、(殘)陽極或陰極板的平穩(wěn)吊運，配備接液盤收集滴下的電解液。

(2)大、小車通過激光測距儀定位，主起升通過位置編碼器和凸輪限位開關(guān)定位。

(3)具有手動、半自動(單步指令)、自動三種運行模式。

(4)可以通過駕駛室操作臺或者無線遙控進行操作。

(5)帶有紅外測溫裝置，用于檢測電解槽的溫度，判斷短路情況。

(6)與地面站進行無線通訊，通過地面站與陽極機組、陰極機組、殘極機組以及槽面短接開關(guān)進行連鎖，以實現(xiàn)艾薩配套設(shè)備安全、自動運行。

3 艾薩設(shè)備的應(yīng)用及改進

艾薩電解設(shè)備裝備水平高、自動化程度高，其穩(wěn)定運行是生產(chǎn)順利進行的關(guān)鍵因素。云銅艾薩電解設(shè)備在投產(chǎn)以后，曾出現(xiàn)大量的問題，嚴重影響生產(chǎn)的正常進行，下面對各配套設(shè)備的應(yīng)用情況進行介紹。

3.1 陽極整形機組

(1)針對分片異常頻繁出現(xiàn)的問題，在分片裝置處增加一操作人員和操作按鈕，出現(xiàn)異常時，及時在現(xiàn)場停機處理，減少了分片異常引起的設(shè)備故障。

(2)由于陽極板在整形處經(jīng)常出現(xiàn)掛板情況，造成機械損傷，在整形機構(gòu)處加裝一彈簧回頂裝置，問題得到徹底解決，機組停機時間減少了10%。

(3)由于銑削室底部鏈條頻繁拉斷，將鏈條改裝為軌道，使機組的故障停機時間減少了50%。

(4)對于廢板傳送帶無法自動排板和堆垛，需停機人工處理的問題，對程序進行修改、優(yōu)化，實現(xiàn)自動運行，縮短了叉車運輸廢陽極板造成停機的時間。

(5)完善提升裝置控制邏輯，增加傳感元件，對陽極板到位狀況進行判斷，避免陽極板對該裝置的機械損壞。

(6)調(diào)整銑底裝置控制邏輯，解決由于陽極板在前進過程中晃動幅度過大引起的設(shè)備頻繁停機問題。

(7)調(diào)整銑削傳送帶伺服參數(shù)，優(yōu)化銑削給進伺服參數(shù)，減少了銑底處陽極板斷耳的出現(xiàn)。

(8)卸料小車在手動狀況下不能高速運行的情況，在優(yōu)化控制邏輯后得到解決。

(9)針對進口銑刀、刀柄費用較高的情況，與國內(nèi)廠家共同研發(fā)，實現(xiàn)了其國產(chǎn)化，并且使用壽命優(yōu)于進口備件。

(10)由于定位方面存在一定的問題，耳面銑削功能一直未正常使用。

(11)實踐中發(fā)現(xiàn)，陽極板的質(zhì)量是機組穩(wěn)定運行的重要因素，任何點的缺陷都可能造成機組故障停機。

3.2 陰極剝片機組

(1)修改了接料小車進到位信號位置。

(2)修改取樣裝置與OPD通信邏輯，完善了西門子智能從站與主站之間的通信邏輯，解決取樣裝置機械手提升故障問題。

(3)不銹鋼陰極板經(jīng)過多次剝片后，夾邊條上部脫出較嚴重，投產(chǎn)初期裝槽時需要人工敲入，后在機組極板出料傳送帶兩側(cè)安裝一套加緊、對中裝置，問題得到徹底解決。

(4)陰極銅質(zhì)量不穩(wěn)定，如陰極銅表面粒子多、陰極銅過薄、陰極板冷板、反解、夾層、夾帶殘極等現(xiàn)象，都會對陰極機組的穩(wěn)定運行造成極大的影響。

(5)由于各方面的原因，取樣、稱重、貼標簽和打包功能在陰極剝片機組上未投入使用。

3.3 殘極洗滌機組

(1)修改堆垛裝置邏輯，避免堆垛舉升裝置在自動狀態(tài)下異常舉升將放倒裝置頂變形情況的發(fā)生。

(2)修改稱重模塊數(shù)據(jù)傳輸PLC控制邏輯，并增加月累計，解決重量異常歸零且不能進行月累計的問題。

(3)對洗滌室入口輸送裝置位置進行調(diào)整，油缸被蒸汽腐蝕的情況得到改善。

(4)洗滌室出口處有洗滌水濺出，腐蝕周邊液壓管路。

(5)由于陽極板重量不均勻，出現(xiàn)個別陽極板被完全溶解，只剩上部邊沿存在，在堆垛裝置處出現(xiàn)殘極垛倒塌現(xiàn)象。

(6)打包功能一直未使用。

3.4 昆茲專用吊車

(1)對接液盤接液方式進行完善，解決接液盤關(guān)閉過程中，大量電解液順著接液盤外壁流下，腐蝕機組地面的問題。

(2)對陽極吊鉤的尺寸進行更改，使吊車能夠吊起的陽極板耳朵厚度范圍進一步擴大。

(3)對陽極吊鉤推動油缸控制的液壓閥組安裝順序及壓力進行調(diào)整，降低其推動壓力，防止陽極吊鉤變形。

(4)增加吊車銅陰極機組入口處的聯(lián)鎖，解決陰極機組運輸小車未離開卸料區(qū)域吊車就下降的現(xiàn)象，防止吊架與小車相撞。

(5)由于地面站采集各機組數(shù)據(jù)，地面站內(nèi)存使用較大，偶爾會出現(xiàn)因地面站死機造成吊車緊急停車。

(6)投產(chǎn)初期，各機組不能長時間同時保持在一個穩(wěn)定運行狀態(tài)，吊車大部分時間只能以半自動模式運行，經(jīng)過不斷改進后，基本能實現(xiàn)全自動運行。

(7)由于槽面覆蓋等原因，紅外測溫裝置未投入使用，其性能有待驗證。

(8)投產(chǎn)初期，由于陽極板外形質(zhì)量、槽面導(dǎo)電板移位等原因，吊車經(jīng)常會出現(xiàn)報警停機，延長正常作業(yè)時間。

經(jīng)過多年的摸索和實踐，艾薩電解生產(chǎn)逐步走上正軌，雖然艾薩設(shè)備仍有部分問題未得到完全解決，但系統(tǒng)能夠正常生產(chǎn)。自投產(chǎn)以來艾薩電解產(chǎn)量逐年提升，見表2。

表2 艾薩電解投產(chǎn)以來歷年產(chǎn)量統(tǒng)計 kt

4 結(jié)束語

艾薩電解項目的投產(chǎn)，極大地提升了云銅的銅電解裝備水平和產(chǎn)能，標志著云銅的工藝技術(shù)水平、裝備水平、管理水平達到國內(nèi)一流、國際先進，回顧艾薩設(shè)備引進、消化、吸收、再創(chuàng)新的歷程，總結(jié)以下幾點：

(1)綜合艾薩電解項目各配套設(shè)備的運行情況，昆茲專用吊車最穩(wěn)定，至今未進行過大的零部件更換；陰極剝片機組和殘極洗滌機組較穩(wěn)定，能夠基本滿足生產(chǎn)所需；陽極整形機組問題最多，投產(chǎn)初期一度無法滿足正常生產(chǎn)，后經(jīng)不斷改進才逐步運行平穩(wěn)。

(2)自動化設(shè)備需要高標準、高質(zhì)量的物料相匹配，如進入各機組的陽極板、陰極(板)和殘極，其外形質(zhì)量、塊重的均勻性等直接關(guān)系設(shè)備能否穩(wěn)定運行。

(3)艾薩設(shè)備配套的部分功能未投入使用，如陽極整形機組的耳面銑削功能；陰極剝片機組取樣、稱重、貼標簽、打包功能；殘極洗滌機組打包功能；昆茲專用吊車的紅外測溫短路檢測功能等，需要在以后進一步探索和驗證。

(4)備件國產(chǎn)化方面，先后完成了銑刀、鏈條及200多個加工件國產(chǎn)化工作，油缸、減速機、電機等國產(chǎn)化工作仍在繼續(xù)。

(5)設(shè)備管理方面，建立了預(yù)防性維修體系，組建了維修保障隊伍，通過出銅周期的合理安排，實現(xiàn)了一個陽極周期內(nèi)輪空一天進行設(shè)備預(yù)防性維修，設(shè)備故障停機時間大幅降低。

(6) 人員組織保障方面，操作人員采取新老搭配，以年輕人為主，他們具有大專以上學(xué)歷，每套設(shè)備操作小組都由工程師帶隊，他們英語水平較高，全程參與設(shè)備的招投標、合同談判、開工會、出國培訓(xùn)、資料自主翻譯、設(shè)備安裝、調(diào)試和投產(chǎn)。投產(chǎn)后問題多發(fā)，公司抽調(diào)各專業(yè)人員組成攻關(guān)小組，大膽、認真地開展各項攻關(guān)改造工作，先后完成200多項改動，積累了豐富的實踐經(jīng)驗，確保了生產(chǎn)的順利進行，提升了業(yè)務(wù)技能。

[參考文獻]

[1] 代紅坤.永久不銹鋼陰極銅電解槽系統(tǒng)的設(shè)計與實踐[J].有色冶金設(shè)計及研究，2011(6)：29-32.