铜电解生产时在产品的盘点

□文/王举良 陈 刚 吕 健烟台鹏晖铜业有限公司

铜电解生产时在产品的盘点

Electrolytic Production of Copper in the Product's Inventory

□文/王举良 陈 刚 吕 健
烟台鹏晖铜业有限公司

铜冶炼分为火法粗炼、火法精炼、电解精炼三个工序。正常生产时，电解精炼工序在产品占铜冶炼在产品中很大比重。金属平衡需要它的准确数据，但是，停产盘点又不现实。通过计量、计数、计算对铜电解生产时在产品进行盘点，为金属平衡提供准确数据。

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铜冶炼分为火法粗炼、火法精炼、电解精炼三个工序。正常生产时，电解精炼工序在产品占铜冶炼在产品中很大比重。但是，停产盘点将对生产造成很大影响。通过计量、计数、计算对铜电解生产时在产品进行盘点，可以为金属平衡或企业主要领导离任审计工作提供准确数据。

现在，铜的冶炼方法仍以火法为主。铜的火法粗炼一般能产出含铜98%～99.5%的粗铜，它只能算作一个中间产品，其质量不能满足电气和其它工业的需求。因此，几乎所有的粗铜都要经过火法精炼和电解精炼。火法精炼是除去粗铜中的一部分杂质使其含铜达到99%～99.8%，并浇铸成阳极板；而电解精炼是将阳极板进一步精炼除去大部分杂质，生产含铜为99.95%以上的阴极铜。铜电解工艺流程图如图1所示。

图1 铜电解工艺流程图

1 阳极板

阳极板的盘点主要是阳极板的质量和化学成分。如果阳极板的化学成分不同，要分别计量或计算其质量。

结存阳极板的质量（t），如果数量少，可以进行称量；如果数量多，可以数一下阳极板的块数，取样再称几块阳极板的质量（t），计算出阳极板的平均单块质量（t），两者相乘就可以得到结存阳极板的质量（t）。

如果阳极板是企业自产的，并且它是以企业自产粗铜为原料生产的阳极板，其Cu、Au、Ag含量比较稳定，可以3～10炉作一个样品；如果企业使用从多个企业购进的粗铜或紫杂铜生产阳极板，其Cu、Au、Ag含量会波动较大，要准确确定其化学成分，每炉都分析Cu、Au、Ag含量；购进的阳极板，每批都要分析Cu、Au、Ag含量。进入电解工序的阳极板要认真做好标记，进行盘点才比较顺利。如果不能按以上要求做到，只能在盘点时取样分析Cu、Au、Ag含量。

2 残极

残极的盘点主要是残极的质量和化学成分。

残极的数量较少，用汽车运到地秤上计量即可。有时用叉车装车和倒运残极，把残极放在托板上一起运输和计量，运到杂铜库后把残极卸下来去计量汽车和托板，卸到杂铜库的残极还需装到托板上，这样做比较麻烦；托板2000mm×1200mm×112mm，质量350kg左右，在制作时控制误差在2kg以内，这样每个托板按350kg扣除，就不用再计量了，省去了装卸的麻烦。

铜电解残极率是影响阴极铜加工费的重要指标，大多数企业把残极率作为铜电解工序主要技术经济指标加以考核。有些企业将残极率升降对所需阳极板与计划指标相比增减量所产生的加工费，按比例进行奖罚。一般企业以月为考核单位。

每月新进阳极板数量是按进入电解工序前计量的数量；上月底结存阳极板数量（t）和本月底结存阳极板数量（t）可按以上计算阳极板的办法计算。

残极的化学成分与阳极板一样，能够记清楚炉号或批号的化学成分，就不用再分析；记不清的要取样分析。

3 在槽阳极板和阴极铜

在槽阳极板和阴极铜的盘点主要是在槽阳极板和阴极铜的质量和化学成分。

在槽阳极板和阴极铜的块数容易计数，

在槽阳极板的平均单块质量＝入槽阳极板的平均单块质量×（1＋残极率）÷2

在槽阴极铜的平均单块质量＝（入槽阴极铜的平均单块质量＋出槽阴极铜的平均单块质量）÷2

通过以上数据就可以计算出在槽阳极板和阴极铜的质量数。

要准确计算在槽阳极板和阴极铜的质量，则

在槽阳极板的质量＝入槽阳极板的质量－（入槽阳极板的质量－出槽残极的质量）×盘点时累计通过的电量÷出槽时累计通过的电量

在槽阴极铜的质量＝入槽阴极铜的质量＋（出槽阴极铜的质量－入槽阴极铜的质量）×盘点时累计通过的电量÷出槽时累计通过的电量

电量的单位是库仑(C)，工业上常用安培小时（Ah）来计算，3600C=1Ah。

在槽阳极板的化学成分与入槽阳极板的化学成分相同，在槽阴极铜的化学成分等阴极铜出槽后取样分析。如果马上要数据，可以考虑用本系统最近一批阴极铜的化学成分代替。

4 电解液

电解液的盘点主要是电解液的体积和电解液的化学成分。

电解液的体积包括集液槽、高位槽、电解槽和管路中的电解液的体积。集液槽一般为长方体或圆柱体，对使用的设备其参数是确定的，只要测得电解液的高度就可计算出电解液的体积；高位槽中电解液的体积采用同样计算；电解槽一般为长方体，测得电解液的高度，就可计算出电解槽中电解液液面以下的体积，它是电解槽中电解液、电解液中阳极板和阴极铜及阳极泥的体积之和，从电解液液面以下的体积减去后三者就是电解槽中电解液的体积。

管路中的电解液的体积，可根据电解槽进液管路和出液管路各段的内径及长度计算出其容积；前者的数值小于后者的数值，因为出液管路中电解液没有充满；其补充的办法是根据电解液循环泵运行和停止时，集液槽、高位槽、电解槽中电解液的高度变化值，计算出出液管路中的电解液，进而计算出管路中的电解液的体积。

电解液的化学成分取样分析，主要是Cu、H2SO4含量。

5 阳极泥

阳极泥的盘点主要是阳极泥的质量和化学成分。在槽阳极泥的质量也就是从新装阳极板开始，到盘点时阳极泥的产量。

阳极泥的产量是阴极铜的产量的0.7%～1.4%，但是对一个企业来说，特别是自产阳极板占多数时，因为阳极板的化学成分相差很小，所以阳极泥的产量与阴极铜的产量之比在一个很小的范围内波动；按以上办法，只要计算出阴极铜的产量，就可以计算出阳极泥的产量。

对每个电解槽或每个阳极板来讲，盘点时阳极泥的产量与阳极板的溶化量成正比，只要不是马上要数据，可以在阳极周期结束后，把电解槽内的阳极泥清理出来，计量和取样分析含湿量，就可得到阳极泥的产量。

盘点时阳极泥的产量＝阳极周期阳极泥的产量×盘点时阳极板的溶化量÷阳极周期阳极板的溶化量

阳极泥的化学成分分析用计量和计算阳极泥的产量所取的阳极泥样品，一般分析Cu、Au、Ag、Pb、Ni含量。

6 始极片

始极片的盘点主要是始极片的质量和化学成分。

始极片的大小基本上一致，其长度和宽度是固定数值，只要测量其高度就可计算出体积，其堆积密度与始极片的厚度有关，厚度越厚堆积密度越大，当厚度为1.3mm时，堆积密度为7.80 g/cm3左右。始极片的堆积密度与其体积的乘积就是始极片的质量。

如果有条件，可以在桥式起重机上安装一个电子吊钩秤，用它计量始极片的质量要比计算准确。

始极片的化学成分可以取样分析，也可以用同一系统相近时间出槽的阴极铜成分代替。

7 在槽的阳极板、阴极铜、阳极泥、电解液的盘点

在槽的阳极板、阴极铜、阳极泥、电解液的盘点主要是其质量和化学成分。

在槽的阳极板37块，每块入槽阳极板220kg，共计8140kg；出槽残极1589kg；每块在槽阳极板电解液液面以上质量8.24kg，37块共计304.88kg。

第一次在槽的阴极铜36块，每块入槽阴极铜7.88kg，共计283.68 kg；第一次出槽阴极铜质量2418kg。第二次在槽的阴极铜36块，每块入槽阴极铜7.89kg，共计284.04 kg；第二次出槽阴极铜质量2419kg；每块在槽阴极铜电解液液面以上质量0.15kg，36块共计5.40kg。

第一次在槽的阴极铜通直流电1851150Ah，第二次在槽的阴极铜到盘点时通直流电1238400Ah，第二次在槽的阴极铜通直流电1851620Ah。

在槽的阳极板共通直流电5553450Ah。

阳极周期阳极泥的产量64kg。

电解槽长3.46m、宽0.88m、高1.26m；其中电解液高度1.22m。

在实验室实物测定，22℃铜阳极板密度8.47g/cm3，阴极铜密度8.89g/cm3；60℃铜阳极泥密度5g/cm3。以上三者密度是其真密度，当然由于各个企业的情况不同，三者的真密度也不同；但是大体上不会有较大的差别。用22℃铜阳极板密度和阴极铜密度代替60℃铜阳极板密度和阴极铜密度进行计算。

在槽阳极板质量＝8140－（8140－1589）×（1851150＋1238400）÷5553450＝4495kg

在槽阴极铜质量＝284.04＋（2419－284.04）×1238400÷1851620＝1712kg

阳极泥的产量＝64×(8140－4495)÷(8140－1589)＝35.61kg

在槽阳极板浸没在电解液中的体积＝（4495－304.88）÷1000÷8.47＝0.495m3

在槽阴极铜浸没在电解液中的体积＝（1712－5.4）÷1000÷8.89＝0.192m3

在槽阳极泥浸没在电解液中的体积＝35.61÷1000÷5＝0.007m3

电解槽中电解液液面以下的体积＝3.46×0.88×1.22＝3.715 m3

电解槽中电解液的体积＝3.715－0.495－0.192－0.007＝3.021m3

此外，种板槽和净液部分在产品的计量和计算参照以上生产槽的方法进行。储存的硫酸和盐酸计算出体积，测量出密度，即可计算出质量数。

8 结语

铜电解生产时在产品的盘点主要是投入到生产中的在产品的盘点，即电解槽中在槽阳极板、阴极铜、阳极泥、电解液的盘点。

电解槽中在槽阳极板、阴极铜、阳极泥的质量可根据入槽阳极板、阴极铜的质量，出槽的残极、阴极铜、阳极泥的质量，盘点时通直流电的电量，阳极周期通直流电的电量，阴极周期通直流电的电量进行计算。

电解槽中电解液的体积，要测得电解液的高度，计算出电解槽中电解液液面以下的体积，减去电解槽中浸没在电解液中阳极板和阴极铜及阳极泥的体积。

铜阳极板、阴极铜、铜阳极泥这三者的密度要用其真密度。由于各个企业的情况不同，三者的真密度也不同，但是大体上不会有较大的差别。