李益
【摘 要】随着铜电解工艺不断更新，铜电解设备不断改造，目前铜电解中的阳极板入槽、极板电解、阴极铜出槽已实现自动化，残极洗涤过程也将步入自动化时代。本文通过对铜电解残极洗涤机组的自动化研究，力求提高残极洗涤工艺的效率和贵金属的回收率，促进铜电解工艺过程中的节能环保以及经济效益的提高。
【关键词】铜电解 残极洗涤 自动化 节能环保
残极洗涤是铜电解工艺中一个非常重要的工艺流程，残极洗涤是通过对残片上的阳极泥进行清洗，将残极上的贵金属混合物清洗下来后进行再生产，减少残极上阳极泥的残留量，为企业带来客观的经济效益。残极洗涤自动化机组能够快速的对残极进行清洗，高效快捷，极大的提高铜电解的效率。
1 铜电解的工艺流程
铜电解即铜的精炼，在电解池中以粗铜做阳极，纯铜做阴极，电解池中通入一定的直流电，阳极粗铜被电解，随电解液附在阴极的纯铜上，实现铜的精炼[1]铜电解工艺流程包含：电解、净液、除极泥等工序。
2 铜电解残极洗涤机组的自动化洗涤系统
传统的铜电解洗涤机组采用的是人工清洗或者是机械式间歇式清洗，清洗效率低下，且在清洗过程中依旧会有新的极泥残留在残极上。残极洗涤机组的自动化洗涤机组，采用回流式动静结合清洗模式，残极自动化洗涤机组包括残极自动化运输机构、残极自动化装夹机构、残极自动化洗涤机构。残极自动化运输机构将完成电解的残极从电解池中取出并运输到洗涤室中，洗涤室中残极自动装夹机构将残极牢固装夹在洗涤室中，洗涤室的自动化洗涤机构对残极进行自动化清洗，残极洗涤完毕后，自动运输机构将残极运输到电解池中再次参与电解。
2.1 残极自动化洗涤机组的自动化运输机构
残极的运输是残极洗涤机组的重要环节，残极上残留有金属铜等物质，体积大，不易进行人工搬运，在搬运中不能出现残极板掉落的现象。自动化运输机构，采用PLC控制技术，根据残极板的大小设计运输机构中的液压式活动机爪，自动对残极进行爪夹，运输，运用采用轨道和自动化电机驱动，匀速，平稳的将残极运输到洗涤室中。
2.2 残极自动化洗涤机组的自动化装夹机构
根据残极板的大小，在洗涤室中设置好残极的安装空间，利用液压技术设计残极装夹的夹具。PLC控制液压夹具的驱动马达，使得残极的装载和卸载过程平稳，且对残极没有损坏。残极在洗涤室内被洗涤液冲洗时，由于水的冲击，会出现残极抖动、脱落等现象，PLC控制液压夹具，能够根据残极的受力情况及时调整对残极的装夹压力，保证残极在整个洗涤过程中稳固无松动。
2.3 残极自动化洗涤机组的自动化洗涤机构
残极洗涤室为残极的清洗场所，残极自动化洗涤机构能够实现残极清洗的完全自动化。残极自动洗涤机组洗涤室结构如下图所示。在原有的机械式洗涤结构上添加动态洗涤机构，通过PLC控制，根据生产的实际情况对残极进行洗涤。洗涤液通入口进入洗涤室，通过静态喷淋管道和动态喷淋管道对残极进行清洗，清洗后，携带清洗下来的残极极泥回流到极泥处理工序，极泥处理完毕后，清洗液又通过管道进入洗涤室重新参与洗涤工序采用垂直直线式的洗涤方式，极大的提高了残极极泥清洗的效率，在水平的清洗方式不同，垂直清洗充分借助水流的冲击力和水的重力，以及极泥自身的重力，更加方便快捷将极泥从残极上清洗下来。采用PLC控制技术，根据残极极泥的残留情况来控制动态喷淋管道的喷淋速度和运动速度。运用ASI现场总线技术，由单根电缆完成控制器与传感器、执行器之间的连接任务，结合智能电源网络，实现控制信息数据的快速传输，自动分配地址，模块化连接，使整个残极洗涤系统完全自动化、智能化。
2.4 残极自动化洗涤机组的自动化给水系统
铜电解的洗涤采用的是水洗，与传统的毛刷洗刷不同，参与洗涤的水，经过洗涤室的入口进入洗涤室的静态喷淋管道和动态喷淋管道，通过动静喷淋管道對残极上的极泥进行冲洗，被冲洗掉的极泥随水流到极泥处理系统中，经过处理后水，再次流入洗涤室参与极泥的清洗中来。整个残极洗涤机组的给水系统由PLC控制，通过检测设备检测极泥冲洗的进度，将检测的结果转换为数字信号，通过PLC控制技术来控制整个冲洗过程的水流的流量和速度。洗涤的前一阶段由于残极上的极泥比较多，因此冲洗的水流应该比较大，通过PLC控制给水泵的旋转速度，来提高水流的速度，加大动静态喷淋管道的冲击力；在洗涤的后一阶段，由于残极上的极泥比较少，太大的水流冲击，浪费水电能源，系统自动的根据实际极泥的数量来调节水流的速度和冲击力，在洗涤过程中做到智能化节能环保。
3 铜电解残极自动洗涤机组实例
铜电解残极自动洗涤系统与铜电解的其他自动化系统一同组成整个铜电解的自动化系统，实现铜电解的智能化控制和自动化作业。通过以下实例来展示铜电解残极自动化洗涤系统的工作原理：每天计划洗涤残极板数量为3000片；每次洗涤残极片的数量为30片；每片残极片的预计洗涤时间为15min；每片残极片洗涤所需的水量为0.04m3；自动洗涤系统的设备参数为：控制系统为PLC控制系统；信号线路采用ASI现场总线技术；驱动电机为异步电机；喷淋最大水压为0.7MPA。铜电解残极自动化洗涤工艺流程如下：在铜电解过程中，通过传感器对残极上的极泥量进行检测，当极泥遗留量达到一定值（影响铜电解质量的一个特定值，可通过计算获得）时，控制器通过信号启动自动运输机构，运输机构通过运输轨道和残极板装卸装置将残极从电解池中平稳运输到洗涤室内，控制器启动自动装夹机构，通过液压装置将各个残极板牢固的固定在夹具上，此时检测器对残极板上的极泥量进行检测，并将检测结果转换为数字信号来控制给水泵的转速，使水流速度到达一定水压，经过动态、静态喷淋管道对洗涤室中的残极板进行清洗，并根据残极板上的极泥量来调节喷淋的水速和水压。洗涤完毕后，松开液压夹具，自动运输机构将残极板重新运输到电解池，进行下一次的电解。
整个残极自动化洗涤系统，无需人工作业，只需要根据电解任务量设置一定的参数，系统能自动的进行洗涤作业，并且在整个自动化洗涤过程中做到智能化节能减排。
本文通过对铜电解残极自动化洗涤系统的研究，分析了自动化洗涤系统的自动化运输机构、自动化装夹机构、自动化洗涤机构、自动化给水系统等组成机构，及各个机构的功能和自动化程度介绍。通过实例来说明铜电解残极自动化洗涤系统的工作原理和工艺流程。整个系统还有待完善，相信在将来，铜电解残极自动化洗涤系统将更加智能化，高效化。
参考文献：
[1]赵云峰.新30万吨残极洗涤机组的改进[J].铜业工程，2009，03：43-47.
