張 超

（江西銅業(yè)集團有限公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

銅原料檢驗屬于大宗檢驗，對大宗檢驗如果按照全數(shù)進行檢驗，從人力、物力、財力上來講，是很難進行的，也是不允許的，只能按照全數(shù)的一定比例確定檢驗批或采樣量，這樣被檢批或采樣量也就代表了該批次銅原料的品質(zhì)情況及成份含量。因此，被檢批或采樣量是否具有代表性，是原料檢驗工作的關(guān)鍵。檢驗工作的好壞不僅是關(guān)系到企業(yè)的經(jīng)濟命脈，而且在一定程度上還是影響企業(yè)的生存和可持續(xù)發(fā)展的大事［1］。如何保證樣品代表性，成為各個冶煉企業(yè)和供應(yīng)商共同關(guān)心的課題，而樣品加工質(zhì)量的好壞，很大程度上影響化驗分析的準(zhǔn)確性，也是影響樣品代表性的一個很重要的因素。

貴溪冶煉廠（以下簡稱貴冶）每年外購粗雜銅類（含陽極銅）原料50余萬噸，采購金額數(shù)百億元，任何的疏忽或是樣品不具有代表性有可能給企業(yè)帶來巨大的損失。因此，提高樣品取樣代表性，是任何檢驗部門不得不面對的現(xiàn)實問題。

2 現(xiàn)狀

目前貴冶外購粗雜銅原料主要包括粗銅、雜銅錠、陽極銅、碎料銅米以及少量廢雜銅。在檢驗實踐過程中存在影響樣品代表性主要包括以下幾個方面。

2.1 粗雜銅錠中Au、Ag分布存在偏析

2012年工廠在“打造世界煉銅標(biāo)桿工廠”的進程中，重點開展了提高金銀回收率的研究和攻關(guān)［2］。為此，對進廠原料開展了大量的研究試驗，尤其是對粗雜銅錠原料中金、銀分布情況進行了重點研究，對所有進廠大塊粗銅、雜銅錠、小塊銅錠及陽極銅進行了系統(tǒng)研究，分布規(guī)律因物理規(guī)格不同有所差別。

2.1.1 大塊銅錠Au、Ag分布規(guī)律

（1）大塊銅錠不同鉆樣點之間金、銀含量存在偏差，Au、Ag差值因自身品位不同而偏差不同；不同銅錠偏差數(shù)據(jù)雖有所不同，但偏析現(xiàn)象反映出大部分中部區(qū)域Au、Ag含量高于邊部區(qū)域。（2）大塊銅錠同一鉆樣點上、中、下三層金、銀含量差較大，中層金銀含量＞上層金銀含量＞底層金銀含量。

2.1.2 小塊銅錠和陽極板Au、Ag分布規(guī)律

（1）小塊銅錠不同點位金銀有所波動，但無明顯偏析規(guī)律可循。

（2）陽極板不同點位金、銀分布比較均勻。

因此，金、銀偏析主要發(fā)生在大塊銅錠，需要進一步探析。

2.1.3 金、銀在銅錠內(nèi)的偏差探析

粗（雜）銅錠在轉(zhuǎn)爐吹煉過程中，由于熱交換過程進行的非常迅速，整個熔池內(nèi)各處熔體的溫度趨于一致，而不存在溫度梯度［4］。熔池內(nèi)溫度在1200～1300℃，銅、金、銀的熔點分別為1083℃、1063℃和960.8℃，能夠相互熔融，形成均勻一致的液相，金、銀不存在偏析現(xiàn)象。但當(dāng)澆注過程中銅水倒入銅模以后，粗(雜)銅熔融體冷凝過程是一個以傳導(dǎo)散熱為主、輻射散熱為輔的過程。底部接觸模具以傳導(dǎo)散熱方式進行，輻射散熱次之；表面以輻射散熱為主，輔以少量傳導(dǎo)散熱；熔體中間部位，則通過熔體內(nèi)部溫度梯度向周圍散熱。由于熔點不同、空氣和模具導(dǎo)熱系數(shù)不同，在冷凝過程中銅最先凝固、其次是金凝固、銀最后凝固，最終導(dǎo)致金、銀“富集”在中間部位，不同點位因冷凝散熱不同金、銀含量分布不均勻。陽極板、小塊銅錠由于厚度有限，在澆注過程中冷卻時間較大塊銅錠大幅度降低，金、銀來不及“富集”，所以偏析沒有大塊銅錠那么明顯。

此外，由于在澆注過程中受熔融溫度、澆鑄時間、冷卻方式（主要有水冷和自然冷卻兩種方式）、模具尺寸等多重因素的共同影響，總的來說靠近鑄模邊緣的粗（雜）銅熔融體先開始凝固，銅錠中部最后冷卻，致使不同部位金、銀存在偏析，偏差率有所不同。

為了進一步驗證金、銀在粗（雜）銅錠內(nèi)的偏析行為，隨機挑取一塊粗銅，利用車床進行刨銑，除表層凸起的銅屑制一個樣品外，從樣錠表面（不包括凸起的部分）到140mm處每隔20mm組一個樣，底部20mm單獨作一個樣品，分析結(jié)果如表1。

表1 粗銅錠內(nèi)每層金、銀分布數(shù)據(jù)匯總表

圖1 銅錠尺寸截面圖

圖2 銅錠每層刨銑實圖

從上述銅錠每層金、銀分布情況顯示，同一塊銅錠不同層次金、銀含量差較大，中層金銀含量＞上層金銀含量＞底層金銀含量，與銅錠在澆注過程中模具底部先凝固，表面次之，中部最后，因銅、金、銀熔點不同，致使金、銀偏析規(guī)律符合上述分析。

2.2 粗雜銅錠存在混裝現(xiàn)象

在日常檢驗過程中，發(fā)現(xiàn)不同品位或不同爐次銅錠混裝現(xiàn)象，部分批次塊與塊之間品質(zhì)波動較大，在實際抽取樣品過程中，存在樣品不具有代表性的風(fēng)險。

例如某單位進廠的一批小塊銅錠，鉆樣時發(fā)現(xiàn)樣屑有多塊顏色異常，部分鉆出黑色類似爐渣粉末（見圖3），作業(yè)人員將鉆出的黑色粉末進行了化驗分析，并對鉆出有黑色粉末的銅錠進行了切割，從切開的截面可以明顯看到銅錠內(nèi)部有明顯黑色渣塊，詳細抽查結(jié)果見表2，切割截面見圖4。

表2 某單位供應(yīng)小塊錠錠塊與塊之間品質(zhì)情況

圖32 #小塊銅錠鉆屑呈黑色圖片

圖42 #小塊銅錠切割后截圖片

2.3 碎料銅米均勻性差

由于我國碎料銅米加工企業(yè)多為民營企業(yè)，其加工設(shè)備陳舊、技術(shù)落后，碎料銅米在生產(chǎn)過程中夾帶少量泥砂、鐵、油污、廢塑料以及廢橡膠等非銅物料［3］，該類物料一般存在含銅品位不高，不同物料破碎出來的銅米銅品位差值大，很難攪拌均勻一致，銅米原料均勻性差給取樣代表性帶來很大困難。

2.4 客戶有意“埋點”作假

多年的原料檢驗實踐過程中，受利益驅(qū)使，仍存在少數(shù)供應(yīng)商企圖利用作假獲利，主要通過“包餃子”等作假手段，企圖通過“埋點”造成取不到低品位或是所取低品位物料低于實際比例，樣品失真不具有代表性，達到取樣品位高于原料實際含量獲利的目的。

3 提高粗雜銅樣品代表性途徑

通過對貴冶粗雜銅原料供應(yīng)現(xiàn)狀分析，結(jié)合現(xiàn)有國家標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，制定相應(yīng)的應(yīng)對措施，不斷提高取樣代表性，確保所取樣品代表該批次實際情況，維護供需雙方的正當(dāng)權(quán)益，防范原料檢驗風(fēng)險，主要途徑如下。

3.1 改進大塊銅錠檢驗方法

大塊銅錠內(nèi)部金、銀存在偏差，金、銀分布不均勻。難以保證所取樣品的均勻性，樣品的均勻性，對于分析檢測來說十分重要［6］影響樣品的代表性。為了提高取樣代表性，需要從鉆樣、配比、制樣環(huán)節(jié)入手優(yōu)化、改善，大塊銅錠分區(qū)鉆樣，按照體積比方法［5］進行鉆樣、配樣。

根據(jù)大塊銅錠中的金、銀偏析規(guī)律，按照抽樣檢驗理論，結(jié)合應(yīng)用簡單隨機抽樣和分層抽樣法（類別抽樣法），以銅錠下底面垂直作長方體，將銅錠分為中部區(qū)（A）、邊緣區(qū)（B）兩個部分。 在上表面(澆鑄面)的中部區(qū)，分別以寬作3等分線、以長作5等分線，將上表面中部區(qū)分為15格、邊緣區(qū)分為20格，共35格，中部區(qū)、邊緣區(qū)各布15點，見圖5。每塊樣錠中部區(qū)、邊緣區(qū)各隨機抽取1個點分區(qū)鉆樣，為保證樣品代表性，在鉆取樣品時要一次性鉆穿，由于不同層次金、銀含量差較大，當(dāng)銅錠厚度大，無法一次性鉆穿時，在銅錠正反兩面相對應(yīng)點，進行鉆樣，最好貫通，否則容易造成不同區(qū)域金、銀分布偏析帶來的樣品代表性差。

圖5 鉆樣布點圖

按體積比分區(qū)鉆樣方法可以消除因金、銀分布不均勻帶來的樣品代表性差的難題。

將所鉆鉆屑分別打磨加工，根據(jù)中、邊體積比例進行配樣。

3.2 規(guī)范小塊銅錠、陽極銅鉆樣布點

小塊銅錠按照對角隨機鉆樣；陽極板類鉆樣依照棋盤式均勻布點，10點循環(huán)布點，1-9塊按順序均勻分布在板面，第10塊鉆掛耳，超過10塊按照上述方式循環(huán)布點鉆樣。

3.3 加大取樣比例

對金銀含量高或品質(zhì)波動大加大取樣比例，尤其是高金、銀粗（雜）銅錠取樣量應(yīng)不少于總量的20%，甚至全數(shù)取樣，達到加大取樣覆蓋面，提高樣品代表性的目的；銅米類原料通過增加取樣布點等進行控制。

3.4 加強源頭和過程控制

（1）加強源頭控制，從合同進行約束，合同條款要求賣方應(yīng)根據(jù)貨物含銅、金、銀品位的一致性程度分類裝運，不同批次的貨物要加以標(biāo)識。對于品質(zhì)波動大，平行樣的銅、金、銀品位極差超過限值要求的，則就低結(jié)算。

（2）加強過程控制，對于混裝的銅錠取、制樣過程中按權(quán)重比例配樣。通過加強過程控制，對于同一批次不同爐次的貨物混裝的，要求客戶做好預(yù)告、在銅錠上標(biāo)注好詳細爐次信息，取樣、制樣時按照爐次塊數(shù)比例進行組批；對于銅米類原料平板車裝運的分層取樣，每層分前、中、后三個部位進行取樣，每車取18個點；自卸車裝運的銅米落地后要進行扒平，對扒平高度進行了控制，防止不同部位銅米不均勻或高度過高取不到底部樣品，扒平后均勻布點取樣，每車取18個點。

（3）加大對小塊銅錠和高金銀銅錠抽查監(jiān)控。加大對高金銀大塊銅錠和小塊銅錠抽查比對，除正常取樣外，部門抽查人員另外抽取一部分銅錠單獨鉆樣、制樣，抽查結(jié)果塊與塊之間波動情況進行監(jiān)控；同時與正常檢驗結(jié)果進行比對，差值超過一定范圍，對原始樣錠進行反查；制樣采用平行樣（即按照單雙號制2份樣品）進行檢驗，若存在利用個別塊含量較高最終帶動整批次品位提高的現(xiàn)象，通過比對可以及時發(fā)現(xiàn)，能夠有效防范檢驗過程中因銅錠品質(zhì)波動大帶來的檢驗風(fēng)險，在長期大量的實踐中也得到了驗證。

（4）檢驗過程中發(fā)現(xiàn)異常及時報評審處理，由相應(yīng)的管理部門組織評審。

（5）嚴(yán)厲打擊作假。對銅錠利用手持式快速分析儀、抽查比對等進行查假、防假；對銅米類原料通過挖洞、水洗、篩砂、強磁吸鐵、抽查比對等手段進行查假、防假；對于銅錠不定期利用銑床進行刨銑，查看內(nèi)部是否“埋點”鋼筋、鐵塊等，對發(fā)現(xiàn)作假現(xiàn)象除扣除作假量，另外按照作假量5倍處罰，嚴(yán)重取消供應(yīng)商資格；將異常情況建立異常信息臺賬，對相關(guān)情況進行分析、跟蹤。

（6）注重對原料驗收人員廉潔教育，通過“三會一課”、廉政教育大會、崗前廉潔教育談話、將“不抽客戶一支煙、不吃客戶一頓飯”的特色廉潔思想意識植根在每位檢驗人員的心中，使廉潔自律思想入腦入心，成為自覺行為；對內(nèi)部完善制度，強化標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，以部門、工段、班組“三級檢查”監(jiān)督為抓手，將現(xiàn)場監(jiān)督檢查、品質(zhì)抽查比對、視頻回放溯源等工作融入到日常檢驗、管理工作之中，發(fā)動全員開展風(fēng)險防控工作，建立廉潔安全保障體系，嚴(yán)把原料質(zhì)量關(guān)，保障進廠原料安全。

4 提高粗雜銅樣品加工質(zhì)量途徑

由于樣品加工粒度越細，重現(xiàn)性越好、精密度越高［7］。因此，提高樣品加工質(zhì)量，減小分析誤差，可以進一步改善樣品代表性。

4.1 提高粗雜銅錠原料加工質(zhì)量

（1）鉆樣時用戶根據(jù)自己實際加工經(jīng)驗輸入鉆孔深度、鉆孔限定進刀量等參數(shù)值［8］，控制鉆床進刀量、控制鉆速、改進磨鉆頭時鉆頭錐角，可以達到樣屑厚度較薄，呈鱗片狀，易于破碎和加工。加強考核力度，對于樣屑鱗片肥厚、拉絲等要求返工重新鉆樣，確保初始樣屑呈現(xiàn)魚鱗狀厚薄均勻。

（2）控制加工粒度，樣品通過少量、多次、過篩等方式不斷磨細，以達到化驗分析粒度要求，減小分析誤差。開展樣品量、加工時間與樣品粒度之間關(guān)系的攻關(guān)試驗，確定最優(yōu)加工量和加工時間，對現(xiàn)有制樣設(shè)備進行優(yōu)選和適當(dāng)調(diào)整，以滿足加工要求。通過進一步精細化操作及其它輔助措施，可以提高粗雜銅樣品加工質(zhì)量，

（3）對于小塊銅錠、品質(zhì)波動大銅錠采用熔樣法，盡可能保障所加工樣品均勻一致，減少化驗分析誤差。

4.2 提高碎料銅米類原料開爐和加工質(zhì)量

（1）提高開爐過程工作質(zhì)量。由于中頻爐熔煉的排放量較少［9］，熔融升溫快等，目前貴冶對于銅米類原料采用中頻爐法進行熔融樣品。由于銅米類原料大部分在開爐過程中會產(chǎn)生大量的灰渣，渣量越大制樣時越難處理，進而影響數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。為此，通過實踐摸索，優(yōu)化了開爐作業(yè)方法，在開爐熔融過程中一方面增加攪拌次數(shù)［10］；另一方面進行撈渣作業(yè)，在熔煉后期需頻繁、高效地挑渣［11］，對撈出的渣塊過0.90mm套篩進行篩分，篩上大顆粒物料放入中頻爐重熔，篩下作為灰渣進行加工，在確定灰渣基本撈干凈后，及時加入草木灰，并不停的攪拌，這樣可以減少在后期澆注時坩堝壁上黏附銅渣的數(shù)量，同時需要做好銅水溫度的控制［11］，一般控制在1200℃，澆注溫度不宜高，否則在澆注過程中容易造成銅水飛濺，導(dǎo)致樣品品位失真，溫度過高銅錠會產(chǎn)生粘渣缺陷，更有甚者有可能燒穿鐵模難以分離，導(dǎo)致樣品報廢［10］。

（2）對灰渣加工后利用2.00mm、0.44mm標(biāo)準(zhǔn)篩進行篩分，通過多次篩分和多次打磨等方式，盡可能的將銅粒子與灰渣分離，為化驗提供合格樣品。

5 結(jié)束語

粗雜銅原料屬于高價值物料，樣品是否具有代表性，是原料檢驗工作的關(guān)鍵，受市場和人為等多重因素影響，部分不法客戶變換著手法進行謀取不正當(dāng)利益。因此在檢驗實踐過程中，作為檢驗人員不僅需要對國家標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)熟練掌握，更需要對相關(guān)理論和實踐進行有機結(jié)合，加強對檢驗數(shù)據(jù)比對工作，對新情況、異常數(shù)據(jù)加強研判，多開展調(diào)查研究工作，保障取樣代表性，維護供需雙方的利益。