鐘 駿

（江西銅業(yè)集團有限公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

電解車間三系列剝片洗滌機組是從瑞典奧托昆普公司引進的，現(xiàn)場臺裝量為2 臺，主要功能是對陰極銅進行洗滌、剝離、堆垛、運輸?shù)?。當前使用的陰極銅質(zhì)量標準GB/T467-2010 增加了（Cu-CATH-3）2 號標準銅，修改1 號標準銅的雜質(zhì)含量，并對表面質(zhì)量作了規(guī)定［1］。可見，陰極銅質(zhì)量不但要求物理規(guī)格、性能符合規(guī)定，銅表面也應(yīng)潔凈，無污泥、結(jié)晶等外來雜物，否則會影響到陰極銅制品的性能。因此，剝片洗滌機組對于保證陰極銅質(zhì)量意義重大。

2 剝片洗滌機組以往洗滌剝片工序

工序共分為13 部分，并具有程序控制協(xié)調(diào)各部分動作。這13 個部分分別是：（1）接受裝置；（2）洗滌裝置；（3）1#移載裝置；（4）橫送裝置；（5）撓曲裝置；（6）剝片裝置；（7）3#移載裝置；（8）次品陰極板輸出裝置；（9）2#移載裝置（10）陰極板輸出裝置；（11）陰極銅輸送裝置；（12）陰極銅堆垛裝置；（13）陰極銅輸出裝置［2］。各步驟如圖1 所示。

從圖1 中可以看出，電解銅是在洗滌后進入剝片區(qū)域進行剝離，而陰極板結(jié)構(gòu)復(fù)雜，夾邊條、鍍銅層等區(qū)域電解液殘留物不易洗滌。電解銅從電解槽中吊出，洗滌裝置無法將復(fù)雜位置內(nèi)的殘留物洗凈，當電解銅運輸?shù)絼兤b置進行剝離時，殘留物就會流出，附著在陰極銅上，隨著銅板一起運往下一個工序。而接下來的工序并未設(shè)置洗滌裝置，因此附著雜質(zhì)的陰極銅最終進入客戶手中。陰極銅板身邊沿出現(xiàn)藍色結(jié)晶和上沿白色結(jié)垢主要是殘留的硫酸銅預(yù)冷析出，硫酸銅水溶液呈弱酸性，在空氣中一定溫度下脫水變成白色粉末狀，即無水硫酸銅［3］。陰極銅質(zhì)量標準中規(guī)定，陰極銅表面（包括吊耳部分），附著物總面積不大于單面面積的1%［4］。因此采取必要措施，提高陰極銅洗滌質(zhì)量迫在眉睫。

圖1 機組以往洗滌剝片工序

3 設(shè)備優(yōu)化改進

3.1 設(shè)計制作二次洗滌室

為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，在剝片裝置后方工序增加二次洗滌裝置，用來清洗銅表面的附酸是非常必要的。為確保對每塊陰極銅表面進行沖洗，二次洗滌室的位置就必須設(shè)計在剝片裝置工序的后方，因為經(jīng)過剝離工序后，陰極銅與陰極板才會分開，為陰極銅洗滌提供了有利的條件。而剝片裝置后方由三部分組成，輸送裝置、堆垛裝置和輸出裝置。其中在堆垛和輸出裝置部分陰極銅已被堆砌成一堆，沒有洗滌條件。而輸送部位是兩塊一堆，在輸送鏈條上要運輸9m，通過部分改造就可以達到洗滌條件。因此本次改造將二次洗滌裝置安裝在輸送部位。見圖2。

圖2 二次洗滌室模型圖

3.1.1 優(yōu)化程序

首先要改造輸送程序，實現(xiàn)銅板在輸送鏈條上單塊運行。原先剝片裝置剝離2 次后，輸送向前運行1 個工位，通過重設(shè)程序，達到剝片剝離1 次后，輸送就向前運行1 個工位，從而實現(xiàn)了輸送鏈條上每個運行工位只運輸1 塊陰極銅，為洗滌提供了條件。

3.1.2 設(shè)計并制作洗滌室主體

設(shè)計的洗滌室分為3 個部分，如圖3 所示，圖中從左到右依次是洗滌部位，除霧部位和風(fēng)干部位。

圖3 二次洗滌室實物圖

陰極銅先在洗滌部位通過高壓熱水洗滌，接著通過壓縮風(fēng)進行吹干。其中洗滌熱水是采用凈液工段的蒸發(fā)冷凝水，日常溫度在65℃左右，為了保證洗滌熱水的水溫和壓力，在洗滌室下方加裝了1個蒸汽加溫水箱，遇到蒸發(fā)冷凝水水溫不夠時可以通過蒸汽進行加溫，當遇到進入電解液循環(huán)系統(tǒng)水多時，又可以通過轉(zhuǎn)運泵排出系統(tǒng)。然后通過離心泵對洗滌水加壓到不同壓力，效果對比見表1，從表中可以看出，洗滌水壓力在0.5MPa 時可以滿足要求。而后輸送到洗滌水箱內(nèi)，通過不同位置的洗滌管對陰極銅每個部位都進行洗滌。壓縮風(fēng)從廠動力車間雜用風(fēng)主管上接入，以保證風(fēng)壓滿足條件，經(jīng)過測量，風(fēng)壓為0.8MPa 時，可以將銅表面的洗滌水吹干。同時為了避免洗滌熱水的水霧飄出洗滌室，在洗滌室上方接入了1 根DN150 的除霧風(fēng)管，并入剝片機組總除霧管道，可以達到對洗滌過程中的高溫水霧進行收集，見圖4。

表1 洗滌水不同壓力下效果對比

圖4 二次洗滌原理圖

（1）洗滌部位：設(shè)計人員采用G1 不銹鋼管作為洗滌管，在上面均布Φ2mm 的洗滌噴嘴，以達到低流量、高壓力的作用。整體洗滌管采用上下分布式，上方均布4 根，分別對陰極銅的4 個邊進行洗滌，下方均布2 根，對陰極銅殘余的酸水進行沖洗，每根管子尾部設(shè)計可拆卸堵頭，可實現(xiàn)對管子內(nèi)部進行清洗。見圖5。

（2）風(fēng)干部位：風(fēng)管采用G1 不銹鋼管，上面均布Φ2mm 的風(fēng)眼，采用上下分布式，上方均布3 根，下方均布2 根，分別橫向?qū)﹃帢O銅板面進行吹干，每根管子尾部設(shè)計可拆卸堵頭，可實現(xiàn)對管子內(nèi)部進行清洗。見圖6。

圖5 洗滌部位內(nèi)部圖

圖6 風(fēng)干部位內(nèi)部圖

（3）除霧部位：設(shè)計人員在洗滌部位和風(fēng)干部位中間，靠近風(fēng)干部位處安裝了遮擋膠皮，將洗滌部位和風(fēng)干部位的氣流分開，這樣就在洗滌部位處形成了一個負壓腔，將洗滌水造成的水霧最大程度地吸走。同時也不會影響風(fēng)干部位的風(fēng)壓，保證了對陰極銅的風(fēng)干效果。

（4）機架部位：由于原先的輸送部位并不會接觸酸水等腐蝕性物質(zhì)，因此整體都采用碳鋼材質(zhì)。本次改造輸送部位的機架要在二次洗滌室內(nèi)，會頻繁大量接觸腐蝕性物質(zhì)，因此本次改造將輸送裝置部位的機架，鏈條全部更換為不銹鋼材質(zhì)。

3.2 設(shè)計制作夾邊條校邊夾緊裝置

為了進一步提高陰極銅洗滌質(zhì)量，減少松動夾邊條與陰極板之間縫隙夾酸的現(xiàn)象，技術(shù)人員在機組陰極板輸出裝置處設(shè)計了氣動夾邊條校邊裝置，該裝置分布在陰極板的兩側(cè)，每邊由5 個氣缸組成。當輸出運輸機在待機定位狀態(tài)時，校邊裝置就會自動啟動夾緊夾邊條2 次，通過該裝置的有效作用，可以減少夾邊條與陰極板之間的間隙，改善了夾邊條松動后撓曲和剝離過程中夾邊條內(nèi)電解液流出在板面形成結(jié)晶的現(xiàn)象。見圖7。

3.3 優(yōu)化一次洗滌水箱洗滌系統(tǒng)

以往洗滌水箱上部噴淋水與側(cè)部噴淋水由于噴射區(qū)域重合較多，相互抵消作用明顯［5］。因此技術(shù)人員重新配置各洗滌管洗滌區(qū)域，以及管道布置。做到上下兩側(cè)交錯分布，保證水流不產(chǎn)生干涉。不同的位置采用不同形式的噴嘴，洗邊部采用圓柱狀噴嘴，板面則采用傘型噴嘴。每組洗滌管分為頂部1 根和側(cè)面2 根，通過管卡固定在洗滌室內(nèi)，洗滌管連接處采用活接的方式，保證洗滌管可以根據(jù)現(xiàn)場的需要，調(diào)整不同的洗滌角度。洗滌管主管道上安裝壓力表，可以及時觀察洗滌泵的工作壓力［6］。

圖7 自動校邊裝置

4 工藝操作過程優(yōu)化

（1）強化對噴嘴、洗滌水的清潔要求。保證每天早上作業(yè)前對一次、二次洗滌水箱內(nèi)的噴嘴進行疏通，洗滌管噴射位置進行校正，中午停機時間更換洗滌水，每隔2h 對洗滌水的壓力、酸度進行檢測。

（2）規(guī)范陰極銅出槽后離洗滌過程時間不能過長，以免表面雜物冷卻結(jié)晶析出。遇到長時間陰極銅未洗滌的情況，應(yīng)由行車吊回槽面先浸泡一段時間。

5 效果檢查

技術(shù)人員對設(shè)備優(yōu)化后陰極銅洗滌合格率進行了跟蹤觀察，通過各項措施的有效實施，可以看出陰極銅洗滌質(zhì)量得到了大幅度提升（見圖8）。

圖8 實踐后陰極銅洗滌合格率統(tǒng)計

6 結(jié)束語

通過對陰極銅洗滌整個過程以及表面附著雜質(zhì)的原因進行分析，確認了影響陰極銅洗滌質(zhì)量的要因。通過增設(shè)二次洗滌室、校邊裝置，以及優(yōu)化一次洗滌系統(tǒng)，規(guī)范工藝操作過程，使得陰極銅洗滌質(zhì)量大幅度提升，表面附著雜質(zhì)的現(xiàn)象基本消除，滿足了新形式下客戶的要求，樹立了企業(yè)的品牌形象。