[00130786]双向平行流高电流密度铜电解工艺和专用装置研发及应用

铜电解精炼是铜冶炼工艺流程不可缺少的重要环节,无论是铜的矿物冶炼还是再生铜物料的冶炼都必须经过电解（电积）精炼才能得到最终产品阴极铜。长期以来围绕铜电解精炼效率提升的研究从未停止,而电流密度的提高是提升电解效率最直接有效的手段,但是提高铜电解电流密度会产生浓差极化和阳极钝化等问题,影响阴极铜质量,增加能耗,目前国内外普遍采用的电解工艺难以满足要求。为了打破高电流密度铜电解技术的瓶颈,项目提出了双向平行流高电流密度铜电解工艺和系列专用装备的研发,采用产学研用方式,通过计算机仿真研究、实验室模拟、工业化试验等过程,历时六年多时间,取得了拥有自主知识产权的多项重大技术创新成果,并在中国铜电解领域实现了百万吨级大规模工业化生产应用。项目主要技术创新成果如下： 1、创立了铜电解双向平行流循环方式及最佳流场技术 通过对双向平行流电解新循环方式的计算机仿真,水力模拟和工业试验,研究和探索了电解液流场、温度场和浓度场的分布及变化,验证了双向平行流循环方式有利于增加溶液中铜离子与阴极板的接触机会、减少铜电解过程浓差极化、加速阳极离子扩散和阳极泥沉降,确定了双向平行流循环方式和达到最佳流场的重要技术条件。 2、双向平行流技术和装置功能一体化精准集成 通过将铜电解双向平行流最佳流场技术和能满足性能指标和特殊异形结构加工要求的装置进行集成,实现溶液进、出通道空间节约化同时对喷嘴系统进行精密定位,保证了最佳流场条件;研发出高效长寿命溶液喷嘴,形成双向平行流技术和功能一体化的专用集成装置。 3、先进的双向平行流高电流密度铜电解生产工艺 研究和验证了双向平行流高电流密度电解生产时影响阴极铜质量的各种因素,确定了最佳电流密度和相应的技术控制要求。通过集成平衡导电、高位槽直接供液等技术,降低了电解残极率和阴极铜综合能耗,提高了银的回收率,在电流密度高达350-380A/m2的条件下平稳产出高纯阴极铜。 4、双向平行流高效出装槽装备和控制系统 通过对影响双向平行流电解槽面高精度定位因素的分析研究,确定了由系统立体定位精度保证平面定位精度的准则,开发了高精度的自动化起吊设备和激光行走定位装置以及自动化出装槽控制系统,提高了极板入槽的定位精度和出装槽效率。 项目共取得专利13项,在国内外发表了论文4篇,项目成果已经得到了大规模工业化推广应用。两年多实践证明,双向平行流高电流密度铜电解工艺和专用装置技术先进,生产效率高,综合能耗低,节约用地,投资省,经济效益好,是一项国际领先的高电流密度铜电解新技术。该工艺的成功应用推动了我国铜电解技术达到国际领先水平,成为中国乃至世界铜电解技术进步的又一重要里程碑。