[01257240]铜、镍电解精炼用新型阴极材料制备技术

(1)不锈钢阴极板的规格：高度×宽度×厚度＝1000 mm×1000 mm×3mm，高度、宽度和厚度尺寸允许的偏差分别为±2mm，±2mm，±0.16mm。阴极板高度和宽度尺寸的精度由剪切机下料控制，而板厚精度由生产厂家保证。阴极板的规格可根据用户要求来确定。(2)从国内外不锈钢阴极板实验数据对比表1可看出，该课题设计的不锈钢阴极板各部位的实测电压降和电流效率，以及经表面处理的不锈钢阴极板耐蚀性、绝缘包边的耐用度等技术指标都达到国外同类产品水平。(3)在实验室进行电解铜模拟实验，电解液成分和工艺条件都与云铜实际电解生产条件相同，用电沉积铜的试样进行拉伸实验，测出电解铜和阴极板的结合强度为0.02～0.057MPa，阴极片表面的粗糙度越大，其结合强度就越大。(4)不锈钢阴极板的机械性能由化学成分决定，根据订货合同的技术要求，由生产企业提供质量保证。我们只是对进厂原材料抽检化学成分和力学性能。(5)现场测试表明：槽电压0.276V，电流效率97%～99%，达到了合同要求(见表1)。(6)影响阴极板使用寿命的主要因素有：一是母板的腐蚀和点蚀，1Cr18Ni9Ti不锈钢(未经表面处理)在电解液中均匀腐蚀率为5.563×10-3mm/a，按此计算，使用50年后阴极板才减薄0.278mm。考虑到腐蚀严重处“气—液—固”三态交界处的腐蚀程度要比其他处严重，寿命考核应以三态交界处为依据；二是阴极板使用一定周期后要返修加工，亦使母板厚度减薄；三是阴极板反复剥离过程会对母板造成疲劳损伤积累；四是阴极板的绝缘包边的更换也会对母板造成损伤。综合上述损害因素，并参考钛种板的使用寿命，提出不锈钢阴极板年折损率为5%，也就是说使用寿命为20年。表1　电解槽中不锈钢阴极板国内外实验数据的对比贵溪冶炼厂ISA电解法各部位的电压降数值 该课题不锈钢阴极板各部位的实测电压降数值 合同中规定的指标槽压(V1，mv) 300～315 276 250～300棒压(V2，mv) 17～18 11.9　触阴(V3，mv) 11～12 16.8　杆水(V4，mv) 25～26 15.0　杆压(V5，mv) 280 240　电流密度(A/m^2) 280 296　电流效率(%)97～99 96～98国内目前规模应用不锈钢阴极板进行电解铜生产的企业仅有江西铜业一家企业(引进ISA电解系统，主体生产设备就是ISA阴极板)。该项技术在国外已很成熟，有专门的设备供应商，也代表着电解铜生产工艺的发展方向，国内电解铜行业对ISA技术都持认同态度，但限制国外该项技术在我国发展的最大瓶颈就是成本居高不下，其中包括阴极板成本、剥离机组成本和许可证费用。目前，我国生产电解铜的企业主要有江西铜业集团公司、云南铜业股份有限公司、金川公司、湖北大冶铜冶炼厂、沈阳冶炼厂、白银公司、中条山冶炼厂、安徽铜陵公司、葫芦岛铜业公司以及金川公司等单位，全国每年生产电解铜约150万吨，而全国每年需求铜约400万吨，不锈钢阴极的需求量在20万片左右，产值将达到5亿多元。生产电解镍的企业主要有金川集团公司、成都电冶厂、吉林冶炼厂等单位，这些铜、镍冶炼厂一般采用钛种板制作始极片。近年来有的企业开始着手引进不锈钢阴极技术。因此，我国国内对阴极板的需求是巨大的，如果实现阴极板及剥离机组的国产化，在填补国内空白的同时，将对我国的电解铜、镍行业的技术升级带来深远的影响。云南铜业股份有限公司已准备采用ISA法对电解铜工艺进行技术改造，计划从澳大利亚引进剥离机组设备，而不锈钢阴极板采用国产片，预计第一批需要不锈钢阴极板44500片，若以每片2800元计算，将新增产值1.24亿元。江西铜业公司是我国第一家引进ISA电解法的厂家，现准备扩大产能，所需的不锈钢阴极板拟从国内订购，已要求我公司送产品到该厂进行挂片试验，如果能满足要求就准备大批订货，由此看来该项目推广应用前景看好。该课题所制作的耐用型不锈钢阴极板产品与传统的钛种板相比，其导电性提高很多，其他关键技术指标也已达到了国外同类产品的水平，从价格上与澳大利亚同类产品相比较，成本也降低了25%～30%，因此该课题技术具有较大的市场竞争力，应用前景广阔。一旦推广开来，对我国有色冶金行业的传统升级改造均具有重要的现实意义和社会意义。