铜冶炼电解整流系统增容改进优化

铜冶炼电解整流系统增容改进优化

黄松柏

吉林紫金铜业有限公司，吉林省延边州珲春市133000

摘要：在金属冶炼行业中，铜电解整流系统扮演着至关重要的角色。特别是整流变压器，这一特殊的电力变压器，是铜电解过程中不可或缺的设备，专为满足铜电解过程对直流电源的特殊需求而设计。整流变压器的主要功能是将输入的交流电（AC）转换为直流电（DC），从而为铜电解过程提供稳定可靠的电源。然而，随着冶炼技术的不断进步和市场需求的日益增长，传统的铜电解整流系统面临着诸多挑战。本文将围绕某国内冶炼厂的实际情况，探讨如何通过技术改造提升铜电解整流系统的性能，以满足生产需求，提高电解效率和质量。

关键字：铜电解；整流改造、产能提升

[作者简介]黄松柏（1989-），男，福建上杭人，工程师，本科，主要从事设备、基建工程管理工作，现任职吉林紫金铜业有限公司总经理助理。

0引言

某国内冶炼厂在铜电解领域拥有悠久的历史和丰富的经验。然而，随着市场竞争的加剧和原材料价格的上涨，该厂不得不面对提升产能和质量的双重压力。在设计之初，该厂的电解产能仅为每年10万阴极铜。然而，自2015年投产以来，通过内部的挖潜增效和技术改造，熔炼系统已经具备了生产15万吨阴极铜的铜精矿处理能力。然而，电解系统却未能跟上熔炼系统的步伐，尽管不断地提高整流变压器的电流强度，但仍无法匹配熔炼系统的产能。

1背景与挑战

某国内冶炼厂电解系统整流系统整流变压器的总容量为8500KVA。然而，在实际运行过程中，当电流提升至41500A时，电解槽全组通电（360槽）电压已经超过整流器额定电压163V（原160V）。这意味着整流系统无法满足现工艺实际的电流需求。由于整流电流无法稳定运行，电流波动较大，导致阴极铜的生产效率和质量受到严重影响。此外，由于电流不稳定，系统添加剂的调整也变得困难重重，进一步影响了阴极铜的质量和工艺技术指标的稳定。

2优化方案的探索与实施

面对这一挑战，该厂决定对电解整流系统进行技术改造。经过深入分析和研究，我们提出了以下优化方案：

电解槽分离供电：为了降低负载并提高电流水平，我们决定在原有串联的电解槽中分离出36槽（一组）进行单独供电。这一举措旨在降低负载，使剩余9组电解槽能够获得更高的电流。通过精密的计算和精细的操作，我们确保了新的布局既能够降低负载，又能够保持原母排走向不变，仅拆除了进电侧的引上线。

高频开关和变压器供电：为了确保分离出的电解槽能够获得稳定可靠的电源，我们采用了高频开关和变压器进行单独供电。高频开关和变压器具有高效、稳定的特点，能够为电解槽提供持续稳定的直流电源。这一技术创新有效地解决了因设计电压不足造成的电流波动问题。

系统调整与优化：在保持原母排走向不变的前提下，我们拆除了进电侧的引上线，以确保系统的稳定运行。这一调整旨在优化电源供应方式并提高整流电流的稳定性。通过对原有电源供应方式的深入研究和分析我们找到了最合适的拆除方式并成功实施了这一调整。

3优化目标与期望成果

本项目的总体目标是通过对电解整流系统进行增容技改解决其电压不足的问题使得整流电流可以保持在41.5KA稳定运行满足现有工艺实际的电流需求。同时我们还期望通过项目实施实现以下目标：

提高生产效率和产品质量：通过优化电源供应方式和提高整流电流的稳定性我们可以实现电解槽电流的稳定运行从而提高阴极铜的生产效率和产品质量。预计全年可增产阴极铜约3000吨增加阴极铜销售额2亿元。

优化系统添加剂调整：稳定的电流有利于系统添加剂的调整从而确保阴极铜的质量和工艺技术指标的稳定。这将有助于提高产品的竞争力和市场占有率。

提供行业借鉴与参考：本项目的成功实施将为同类问题的解决提供新的思路和方法具有广泛的应用前景和重要的社会价值。我们相信这一技术改造将引领铜电解整流系统的发展方向推动整个行业的进步。

4优化内容详解

电解槽分离供电的实施细节：在分离电解槽的过程中我们考虑了多个因素包括电解槽的布局、电源供应方式以及电流分配等。经过多次试验和调试我们确定了最佳的分离方案并成功实施了这一改造。

高频开关和变压器的选型与应用：为了确保分离出的电解槽能够获得稳定可靠的电源我们进行了广泛的市场调研和技术比较最终选择了具有高效稳定特点的高频开关和变压器。在实际应用中这些设备表现出了良好的性能和稳定性为电解槽提供了持续稳定的直流电源。

系统调整与优化的具体措施：在拆除进电侧引上线的过程中我们采取了多项措施以确保系统的稳定运行。包括对原母排进行加固处理、优化电源分配方案以及加强系统监控等。这些措施的实施为系统的稳定运行提供了有力保障。

5创新优化策略

在电解整流系统的日常运行中，我们遭遇了一个关键性挑战：当电流攀升至41500A时，全组电解槽（共计360槽）的电压已超出整流器的额定限制，即由原本的160V增至163V。这一问题使得整流电流无法保持稳定的输出，直接影响了生产效率和产品质量。因此，我们迫切需要找到一种解决方案，以提升整流电流的稳定性。

本项目的核心创新在于通过技术革新与优化，对电解整流系统进行改造，以适应当前生产工艺对电流的实际需求。为实现这一目标，我们采取了以下策略：

我们创新性地将原有串联的电解槽中的36槽（一组）进行独立供电。这一设计旨在降低每个电解槽的负载压力，进而提升整个系统的电流输出能力。这一方案的实施涉及对电源供应方式的根本性改变，要求我们进行精确的计算、细致的操作以及大量的试验与调试，以确保新设计能够切实提升电流的稳定性。

为这些独立供电的电解槽，我们选用了高频开关和变压器作为供电设备。高频开关和变压器以其高效、稳定的性能，为电解槽提供了稳定可靠的电源。这一技术创新有效解决了因设计电压不足而导致的电流波动问题。

在改造过程中，我们保持原母排走向不变，仅对进电侧的引上线进行拆除。我们深入研究并评估了原有的电源供应方式，选择了最适宜的拆除方案，以确保系统改造后的稳定运行。

6结语

经过上述技术改造，我们取得了显著的成果：整流电流能够稳定地维持在41.5KA，成功解决了因设计电压不足而导致的电流波动问题。电流水平从原先的平均40.5KA提升至41.5KA，使得我们全年能够增产阴极铜约3000吨，为公司带来约2亿元的额外销售收入。同时，稳定的电流输出还有助于系统添加剂的精确调整，确保了阴极铜的质量与工艺技术指标的稳定。

总的来说，本项目的成功在于通过技术改造与优化，实现了电解整流系统电源供应方式的革新，显著提高了整流电流的稳定性，满足了生产工艺对电流的实际需求。我们相信，这一创新不仅解决了当前电解整流系统存在的问题，提升了生产效率和产品质量，更为同类问题的解决提供了新的思路和方法，具有广阔的应用前景和深远的社会价值。

参考文献

[1]朱祖泽，贺家齐.现代铜冶金学［M］.北京: 科学出版社，2003.

[2]乐安胜.永久阴极法铜电解生产工艺优化[J].中国有色冶金，2017,46(6):18-21.