мЕТАЛЛУРГИЯ МЕДИ. Металлургия меди
 Скачать 14.69 Mb.
|
|
1-ножи для съема осадка; 2-приспособление для пакетирования листов Вопрос 3. Принцип работы автоматической линии для сборки и расстановки стартерных катодов Рис. 6.13. Принципиальная схема автоматической линии для сборки и расстановки стартерных катодов стопки листов. Устройство для приема листов снабжено вакуумными присосками, с помощью которых лист подают к конвейеру. Вставку ушек осуществляют так же при помощи вакуума. Штанги вставляют на конвейере при помощи специального механизма. После этого прово дят крепление ушек и прессование - правку заготовки, на несение ребер жесткости. Готовые стартерные катоды пе ремещают к устройству, изменяющему их горизонтальное положение на вертикальное. Собранные стартерные като ды устанавливают на требуемом расстоянии на накопителе и затем доставляют в ванну с помощью крана. Эффективный способ сдирки катодного осадка, полу ченного по безосновной технологии электролитического рафинирования меди, реализован в механизированной ли нии по обработке матриц и катодной меди фирмы «Венмек» (Швеция), эксплуатируемой на ЗАО «Кыштымский медеэлектролитный завод» (производительность 350 мат риц в час; размеры-20500x11410x7550 мм). Линия (стрипп-машина) выполняет следующие операции: промывку ка тодной меди и регенерацию воска; сдирку катодной меди; стопирование катодной меди; взвешивание и упаковку ка тодной меди (рис. 6.14). Вопрос 4. Работа «Стрипп-машины». Рис. 6.14. Линия стрипп-машины 1-приемный конвеер; 2-изгибочное устройство; 3-надрывающее устройство; 4-сдирочное устройство; 5-разгрузочный конвеер; 6-подающий конвеер; 7-мойка Перед выгрузкой матриц с нарощенной с обеих сто рон катодной медью серию отключают от электрической цепи, останавливают циркуляцию электролита. После посадки матриц с катодным осадком в направляющие гнезда приемного транспортера стрипп-машины произ водят осмотр катодных осадков и при необходимости удаляют дендриты. Матрицы автоматически транспортируются к станциям стрипп-машины, где они фиксируются стопорами. Прием ный транспортер доставляет матрицы с катодным осадком в промывочную камеру машины, где происходит отмывка катодной меди от остатков электролита и воска с нижних и боковых кромок матриц. Отработанные промывные воды фильтруют и направляют в систему кислых растворов и на корректировку электролита. После промывки матрицы направляются на узел сдир ки, где на первой стадии, путем изгиба матрицы, происхо дит локальное, а затем на второй стадии с помощью но жей - полное отделение осадков от матрицы (рис. 6.15). На очередных станциях стрипп-машины - опрокидывателе и опускающих вилах - катоды формируются в стопы. Меж ду катодными листами устанавливают деревянные брусья, стопы взвешивают на вмонтированных в транспортер стрипп-машины весах и направляют на стадию упаковки, которую производят на прессе и обвязочном хсфойстве. Пакеты с катодами обвязывают стальной лентой и марки руют (рис. 6.15). Рис. 6.15. Линия обвязки катодов 1-укладчик катодов; 2-гидроцилиндр подъемника; 3-подъемник; 4-механизм вертикальной подачи; 5-конвеер; 6-вертикальлный конвеер; 7-взвешивающее устройство; 8-конвеер; 9-пресс; 10-установка обвязки катодов Стрипп-машина имеет также узел разбраковки, где мат рицы, непригодные к дальнейшей эксплуатации, выводят из технологического цикла для ремонта. Годные матрицы по транспортеру поступают на узлы восковки боковых и нижних кромок (рис. 6.16). С разгрузочного конвейера мостовым краном их транспортирую! в электролизные ванны. Отмывке катодов от электролита уделяется особое вни мание. Применяют механизированные стационарные или передвижные душирующие установки, организуют пооче редную промывку водой (Р =3,5∙104 Па) и паром (Р = 4,2- 7∙105 Па) с одновременной очисткой поверхности катода щетками из полипропилена. Перспективно использование ультразвука (20 кГц) при отмывке катодов, так как в ре зультате кавитации остатки электролита и частички шлама удаляются более полно. Рис. 6.16. Узел стрипп-машины для восковки нижних кромок матрицы 1-конвеер; 2-матрица;3-подвижная ванночка; 4-рычаг; 5-гидроцилиндр; 6-ось; 7-бак с расплавленным воском; 8-электронагреватель На предприятиях, использующих стартерные катоды, после получения осадка достаточной массы проводят от мывку и упаковку катодов. Для этого применяются как передвижные, так и стационарные установки, состоящие из транспортера для приема катодов, моечной камеры, уст ройства для съема катодных штанг, приспособления для изменения положения катодов из вертикального в гори зонтальное и плотной их упаковки, а также автоматиче ских весов. Линии упаковки различаются в зависимости от того, идут ли катоды на переплавку или являются готовой продукцией. В последнем случае катоды обязательно пакетируют. На одном из медеэлектролитных предприятий Японии применяется система автоматизированной (без участия людей) маркировки катодной меди. Автопогрузчик с лис тами катодной медью подъезжает к месту маркировки, где установлен робот для нанесения на лист необходимых от меток, включая, например, партию, ее массу, количество листов в партии, день и месяц изготовления. После нанесе ния маркировки листы последовательно забираются лентодержателем, а на каждый промаркированный лист наво дится телекамера, информация с которой поступает на те левизионный монитор, и далее, в случае необходимости, - на производственный компьютер или на компьютер для проведения экономических операций. После выгрузки катодов из ванн рафинирования и выпус ка большей части электролита анодные остатки промывают в два этапа: сначала их моют прямо в ванне электролитом и очищают щетками от шлама, а потом - водой из катодной промывочной машины. Завершают промывку в душ-камерах, куда анодные остатки доставляют краном со специальными захватами, обеспечивающими выгрузку всех анодных остат ков одновременно. При промывке используют горячую воду, подаваемую высоконапорным насосом. Анодные остатки раз гружают на площадках, где их складируют в стопки. На современных предприятиях применяют установки, обеспечивающие полную механизацию промывки и упа ковки анодных остатков. Они включают цепной транспор тер с зубьями для приема анодных остатков, душ-камеру, механизм для упаковки анодных остатков. Последний со стоит из укрепленной между двумя кронштейнами рамы, несущей опорные балки, на которые анодные остатки опи раются ушками. При повороте рамы с помощью привода анодные остатки укладываются в чередующемся порядке с ушками, направленными в разные стороны, и прижимают ся друг к другу (рис. 6.17). Усовершенствованное устрой ство для пакетирования анодных остатков включает осно вание, установленные на нем подъемно-опускной стол, подающий конвейер и приводной механизм кантования и укладки анодных остатков, который, с целью повышения качества укладки, выполнен в виде поворотной в верти кальной плоскости рамы, на свободных концах которой закреплены захваты, а противоположные концы шарнирно закреплены на основании. Для освобождения ванн от шлама применяют два спо соба: выпуск шлама через специальные отверстия, распо ложенные в дне ванны, и отсос шлама через борт ванны с помощью вакуума. Вакуумная вьпрузка шлама более пред почтительна, поскольку отверстие в дне электролизера осложняет герметизацию ванны и приводит к утечке электролита. Чтобы не перегру- Рис. 6.17. Скрапоукладчик 1-подъемник; 2-тележка; 3-конвеер; 4-скрап; 5-гидроцилиндр; 6-направляющая; 7-поворотная рамка; 8-упор жать шламовые трубопроводы и отстойники большими объемами пульпы, проводят ваку умную выгрузку в два этапа: верхний слой чистого элект ролита осторожно откачивают в соседние ванны или цир куляционный трубопровод, после чего богатый шламом электролит взмучивают и с помощью вакуумной откачки отправляют на разделение или в цех переработки шлама. Перед загрузкой ванны новой порцией анодов, катодов и электролита ванну моют водой. Операции контроля при электролитическом рафиниро вании представляют собой взвешивание анодов и катодов, анодных остатков, катодного скрапа, старгерных катодов, реагентов, замер объемов выводимого из системы электро лита и вводимых растворов и серной кислоты, определение уровня электролита в баковой аппаратуре и т.д. Наиболее важен контроль состава и температуры электролита, его скорости циркуляции и обнаружение коротких замыканий между анодами и катодами. В настоящее время успешно применяются для контроля концентрации меди и кислоты малогабаритные анализато ры МАК-1 и МАК-2. Диапазон измерения концентрации меди МАК-1 от 1 до 80 г/дм3, погрешность не более 4%. Анализатор МАК-2 имеет верхний предел определения кис лотности 220 г/дм3. Для определения расхода пара, воды, электролита в це хах электролитического рафинирования меди применяют дифманометры с постоянной записью результатов. Ис пользуют непрерывную и равномерную дозировку поверх ностно-активных добавок в электролит. Наиболее простым и надежным является черпачковый дозатор. Измерение температуры осуществляют термометрами сопротивления, обеспечивающие показание температуры с точ ностью до 1 градуса. Применение автоматических регуля торов температуры с дистанционным управлением позво лило полностью автоматизировать регулирование темпе ратуры электролита. На большинстве предприятий внедрено поддержание постоянства силы тока путем автоматического регулиро вания режима работы преобразовательных агрегатов при изменяющихся сопротивлениях электрических цепей (при включении серий, изменении сопротивления электролита, контактов и др.). Регулярный контроль за состоянием электродов чрез вычайно важен, поскольку нарушения электроцепи в элек тролизере, проявляющиеся в виде коротких замыканий между анодами и катодами или загрязнений контактов, вызывают нарушение нормального подвода тока к элект родам и снижают выход по току. Повышенное напряжение на ваннах фиксируется переносными вольтметрами; нор мальное состояние контактов восстанавливается просту киванием анодов для удаления с них шлама и обработкой контактов водой или паром. Своевременное обнаружение и устранение коротких за мыканий и нарушений контактов - ответственные и трудо емкие операции. Для обнаружения мест коротких замыка ний широкое распространение получили гауссметры - про стые ручные приборы, фиксирующие наличие сильного магнитного поля, а также термоиндикаторная краска, на несенная на поверхность катодной штанги; она изменяет цвет при нагреве последней выше 343 К с ярко-красного до темно-вишневого. Продолжительность восстановления цве та покрытия не превышает 15 мин. С использованием современных методов трудозатраты на контроль за короткими замыканиями сокращаются до 30% от трудозатрат при традиционных системах контроля, а выход по току повышается минимум на 2%. Совершенствование системы контроля за работой ванн ведется в направлении использования систем обнаружения коротких замыканий, систем непрерывного контроля на пряжения на ваннах с обработкой данных на ЭВМ и воз можностью анализа долговременных статистических дан ных. Одна из них основана на применении инфракрасного датчика, устанавливаемого на мостовом кране, обслужи вающем электролизные ванны. В последние годы все большее внимание уделяют не устранению, а предупреждению коротких замыканий. С це лью периодической настройки электродов, обеспечиваю щей равномерное распределение тока между всеми элект родами в ванне, разработан прибор «Электрод-12», успеш но прошедший длительные испытания в промышленных условиях. Одновременно на 12 электродах прибор позво ляет регистрировать диаграмму тока и на основании ее проводить настройку ванны, предупреждая короткие за мыкания. На некоторых предприятиях контроль коротких замы каний осуществляют с помощью ЭВМ, на которую пода ются данные о напряжении на ваннах. Так, для выявле ния и локализации замыканий между электродами в про цессе электрорафинирования, а также для обнаружения случаев пассивации электродов предложено циклически замерять напряжение на каждой ванне и одновременно замерять ток электролиза, а затем определять разницу между замеренными значениями напряжений и их преды дущими величинами (ΔU).Система цифрового компара тора производит сравнение ΔU для каждой ванны каждой группы ванн с допустимой величиной ΔU. В результате такого сравнения и повторного замера в системе коротко го замыкания выявляется состояние данной ванны. Если сигнал не превышает допустимого значения, то вступает в действие система, следящая за пассивацией. Работу ванн обслуживают: компьютер, аналого-цифровой конвертер, блок волновой памяти. Основной работой дежурных по электролизу в цехах электролитического рафинирования меди, кроме загрузки и выгрузки электродов, является контроль и регулирова ние состава электролита, температуры, скорости циркуля ции, а также нахождение и устранение коротких замыка ний между анодами и катодами. Вопрос 5. Конструкции электролизных ванн Ванна - основной агрегат для электролитического ра финирования меди и должна обладать:
Наибольшее распространение получили ванны из моно литного или сборного бетона, чаще всего кислотоупорно го (рис. 6.19). Типичные внутренние размеры ящич ных ванн, м: длина 3,5...5,5, ширина 1,0...1,3, глубина 1,2... 1,4. Габариты электролизных ванн определяются раз мерами электродов и расстоянием между ними. Глубина ванн, кроме длины электродов, определяют с учетом количества и качества образующегося шлама и сроков чистки электролизеров. Ширина ванны должна быть на 100 мм больше ширины катода. Между торцовой стенкой ванны и крайними катодами оставляют расстояние от 150 до 210 мм, а со стороны ввода электролита - не менее 200 мм. Длина ванны зависит от числа электродов и расстояния между ними. Количество анодов на единицу больше количества катодов, которое рассчитывают по выбранной силе тока I, оптимальной катодной плотности тока iк и рабочим разме рам полотна катода (а - длина, b - ширина) Nк = I / (2- iка∙b) (6.3) Межэлектродное расстояние (между центрами одноимен ных электродов) колеблется от 89 до 110 мм. Уменьшение межэлектродного расстояния увеличивает производитель ность ванны, но также - число коротких замыка- Рис.6.19. Ванна для электролитического рафинирования меди 1-карман для ввода электролита; 2-анод;3-катод; 4-лоток для вывода электролита; 5-железобетонная ванна; 6-винипластовая футеровка; 7-изоляторы; 8-контрольные отверстия ний и трудозатраты на обслуживание. Наименьшее значение этого размера отмечено лишь в новых технологиях рафинирова ния, связанных с применением тонких анодов. Менее распространены блочные конструкции ванн (за воды «Норильский никель», «Североникель» (Россия); «Онахама» (Япония) и др.); они отличаются более сложной кон струкцией, усложняющей также их ремонт и обслужива ние. В первую очередь это связано с использованием в них циркуляции с распределенным вводом и выводом электро лита. Ванны для удобства обзора и устранения неполадок при эксплуатации монтируют на высоте 2,0-3,5 м от нуле вой отметки на балках, опирающихся на колонны или не посредственно на колоннах. Для уменьшения утечек тока между балками или колоннами и опорными брусьями ванн укладывают изоляторы: стеклянные, фарфоровые, тексто литовые, диабазовые пластины или стандартные фарфоро вые электроизоляторы и дополнительно под каждым бло ком ванн - изолированное основание, не связанное с осно ванием соседнего блока. В современной практике применяют футеровку из поливинилхлорида или винипласта толщиной 10-15 мм. Винипластовую футеровку электролизеров собирают в металли ческих шаблонах определенного размера, стыки листов сваривают вручную винипластовыми прутками при темпе ратуре 493...533 К или на сварочных машинах при 403...423 К. Стандартные размеры ванн и шаблона обеспе чивают быструю установку футеровки в электролизер. При изготовлении винипластовой футеровки необходима высо кая точность. Несовпадение размеров электролизера и фу теровки может привести к разрушению последней гидро статическим давлением электролита. Чтобы случайный об рыв анода или катода не пробил футеровку, дно ванны выстилают деревянными или винипластовыми досками, которые закрепляют поперечными брусками, расклинен ными между стенками. Футеровка из винипласта значительно дешевле ранее применявшейся свинцовой, однако, в отличие от нее, имеет меньший срок службы в связи со «старением» винипласта, эксплуатируемого в агрессивной среде (появление хрупко сти). По этой же причине не получили распространения ванны, изготовленные из полимербетона. Поэтому поиск более стойкого и технологичного футеровочного материа ла электролизных ванн до сих пор является актуальным. В последнее время для изготовления футеровки стали применять пластикат, полиэтилен, поливинилхлорид, полиизобутилен, полипропилен и другие пластические мате риалы. Наряду с ними, все большее распространение приобретает кислотостойкий бетон, пластобетон, алевролитный кирпич и некоторые другие материалы. В то же время заслуживает внимания накопленный положительный опыт футеровки ванн кислотоупорным кирпичем на асфальтобитумной мастике («Норильский никель»). Компоновку электролизеров в серии проводят по кас кадной и бескаскадной системе. В первом случае ванны расположены в 2-4 каскада по 10-20 ванн; на новых пред приятиях, введенных в эксплуатацию за последние 20 лет, применяют в основном бескаскадную систему (рис. 6.20). Это оправдывается при повышенной интенсивности их работы, требующей наибольшего постоянства температу ры, состава электролита и концентрации поверхностно-активных веществ во всех ваннах. От компоновки серий электролизеров зависят произво дительность цеха, удобство обслуживания оборудования и возможность механизации трудоемких операции. Серии электролизеров располагают по длине цеха. Меж- . Рис.6.20. Компоновка электролизеров в серии |