电解极板碰极检测技术

林仁华

摘 要：本文对电解铜碰级的原因和危害进行简单介绍，浅析电解极板碰极常见检测方法的原理和优缺点，并对电解极板碰极检测技术发展前景做了展望。

关键词：极板碰极;检测方法;电流分布;红外热成像

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.20.116

1 电解极板碰极短路、断路的原因和危害

电解槽极板间短路是冶炼电解行业普遍存在的诟病。造成极板间短路或断的原因有很多，主要有： 极板不平整，存在的变形而发生碰极;装槽时个别排列不够整齐而发生碰极; 阴极表面附着有阳极泥而形成结晶颗粒，逐渐变大而发生碰极; 电解液配比偏差大，会使结晶颗粒逐渐变大而发生碰极; 阳极耳部铣不平整而发生碰极; 阴极的导电棒或阳极耳部与导电排的接触的地方出现了结晶，造成接触不良，造成电流变小或无电流通过的断路现象。极板碰极会使电解电流效率变低，电能浪费，还严重影响阴极铜合格率，影响产品的销售。

2 电解极板碰极常用检测的方法

2.1 干簧管手拖式碰极检测

干簧管手拖式碰极检测装置主要是由干簧管、電池和指示灯等组成，具有结构简单、制作成本低、反应速度快等特点，但是干簧管检测精度不高，经常有漏查和错查的现象的发生，特别在大电流情况下尤为明显，在使用中，对于不同的电流密度需要调节干簧管灵敏度。

2.2 霍尔传感器手拖式碰极检测

2.2.1 普通型霍尔传感器手拖式碰极检测

霍尔传感器手拖式碰极检测装置，是在干簧管手拖式碰极检测装置的基础上，用电子元件（主要是由霍尔线性传感器，电源稳压块、线性显示驱动集成块等电子元件组成检测电路）代替干簧管的检测装置。霍尔传感器受振动、加速度的影响很小，反应比较快，但是查槽电流固定不可调整。使用霍尔传感器来查槽，不仅可以查出已经发生极板间的短路;能查出由于极板间距离过近而产生局部过电流，但又没有极间短路的板子;还能査岀没有流戓很小电流通过俗称“凉烧”的板子，其查槽效果明显优于干簧管碰极检测方式。

2.2.2 智能型霍尔传感器手拖式碰极检测

智能型手拖式碰极检测，是在普通型的基础上改进升级而成。其原理是把霍尔传感器检测到的极板的电流大小，转换为电信号，传送至微处理器。通过微处理器程序分析计算岀极板电流大小与设定值进行比较，从而判断出极板是否存在碰极或开路，它还是以点亮LED灯的位置来体现碰极或开路程度。智能型手拖式碰极检测仪查槽电流可调，需与电脑的串口进行联接通讯，才能进行对“正常电流设定值”、“信号的档位”、“短路调整”、“断路调整”和“零点校准”等参数进行调整设定。

2.3红外线热成像监测系统

红外线热成像仪采集电解槽的热图像并传送至处理模块，处理模块对红外热图像进行处理，分析判断出温度异常的像素点，并根据该温度异常像素点得出对应的电极所处的物理位置。以上处理过程全部为智能处理，可靠性很高。相较于人工检测而言，大大提高了效率和准确性，但对极板断路不通电流的“凉烧”极板，因板温与槽液温度相差无几，所以判别上是个难点。

（1）固定布置红外线热成像监测系统，是在电解槽上方或斜上方安装若干套红外线热成像监测仪，每套监测仪采用通信网络方式与主控制器连接，主控制器把每套监测仪的热成像信息传输至上位机，由上位机对每组每单元的热成像信息进行分析处理，发现温度异常的极板进行定位报警。固定布置红外线热成像监测系统特点是能在线连续监测，但是需要很多台套的红外线热成像仪，投资巨大。

（2）固定轨道的红外线热成像监测系统，需要装设固定轨道和一套巡检小车机构，红外线热成像仪安装在巡检小车上，通过有线或无线把图像信息传送至处理模块进行位置和热图像的处理。在此检测系统中，巡检小车起着非常重要的作用，当巡检小车发生故障时，成像监测系统将无法工作。固定轨道的红外线热成像监测系统可以实现定时定迹进行检测。

（3）固定在行车上的红外线热成像监测系统，是把红外线热成像仪安装在电解行车上，随着行车的移动而进行检测，相比于固定轨道而言，具有安装维护方便，但检测时间和周期受行车运行的制约。

2.4 采用电流分布法检测

采用电流分布检测方法，是在每槽内每个极板都装有电流或温度的检测点来实时监控每块极板的电流强度，能及时发现极间短路之前的异常情况，尽早的做出处理，避免发生极极间短路。每槽每极电流或温度信号的釆集汇集到一个或多个釆集器，通过有线或无线传输的方式，把数据传送计算机控制系统对数据进行分析处理。但由于一般的铜电解企业每槽的板块数量多，槽数多。以年产30万吨阴极铜的电解厂为例：每槽有55块阴极板，共有960槽，要实现每块你阴极板的电流或温度的检测，难度很大。

3 电解极板碰极检测方法的分析

采用电流分布法，是通过检测每块极板的电流与温度的方法，能随时在线监测电流分布情况，发现电流分布不均情况，能及时进行处理。干簧管、霍尔传感器、红外线成像等极板碰极检测方法，是通过对已经发生槽内极板短路，因电流大而造成电磁场强、温度高，通过检测磁场、温度的的变化，达到检查极间短路的目的，存在较大的滞后性，少数已经极间短路的极板面可能已出现大面积粗状结晶和结粒，对电解铜品级率危害很大。

4 总结

极板碰极检测方法归根结底是对极极电流的分布情况进行的检测，电流分布法能够早期及时检测岀每块极板电流的变化，及时地进行调整处理，是较为理想的电解极板碰极检测方法。随着无线通信技术和检测技术的发展，电流分布检测方法，实现起来越发容易可靠。随着铜电解企业对产品质量的更高追求，电流分布检测方法必将会被越来越多的厂家釆用。

参考文献：

[1]张文林，李坚.浅谈铜电解精炼中的极间短路[J].有色冶金节能，2006（04）：26-29.

[2]周楠.铜电解极间短路的分析与控制[J].铜业工程，2018（02）：63-67.

作者简介：林仁华（1964-），男，福建龙岩人，中专，维修电工高级技师，研究方向：电气自动化。