关键词：过滤理论；真空；真空皮带过滤机
1前言
铜冶炼就是指通过冶炼从矿石中提取出铜元素的过程，传统的铜冶炼方法效率不高，存在着一定的危险性，而且会产生许多有害气体危害环境，对企业的经济效益存在着一定的影响。
2高强化铜电解精炼加工流程
高强化、高纯度铜的电解精炼工艺是一套科学完整的加工体系。具体分为电解环节和净化环节，接下来进行详细分析。
（1）电解环节。首先是通过阳极对冶炼加工厂生产出的合格的阳极板进行整体的排板机组矫耳、铣耳、铺平、排列，然后再用整个吊车车槽吊至酸洗槽内，接下来在酸洗槽内清洗阳极板表面的氧化铜等化学杂质。接下来再吊至种板槽内作阳极，种板槽阴极为钛板。通常情况下，种板的电解电流密度是270A/㎡，阴极的加工周期是20小时，阳极的周期则约10天，经过一个阴极的生产加工周期后，操作人员把阴极从铜片剥离出，剥离剩下的铜片其中一小部分由吊耳切割机加工成吊耳，大部分送至极片加工机组，进行压纹、穿棒、钉耳制成始极片，这些始极片需要按照105mm的极距均匀排列以方便之后的使用。再经过一个阳极的加工周期后，把阳极吊到生产槽内继续使用，这仅仅是第一个起始工段。经过一个阳极的加工制作期，同样用吊车把残阳极输送到残极机组进行洗涤、称量、堆垛，完成后再运送到铜熔炼系统，这是完整的第二道工序。电解液通过循环槽的循环泵输送到板式加热器进行加热，然后进入高位槽。在高位槽里再分别流向各个电解槽。最终出生产槽时，全部的电解铜通过净化过滤机过滤后重新返回到循环系统；排出的阳极泥浆进入阳极泥坑地，然后装箱运送到稀贵系统进行净化加工的处理。
（2）净化环节。在这一环节，电解系统会把需要净化的电解液输送到专门净化电解液液的废电解液贮槽，然后经由传输泵输送到蒸发高位槽，高位槽里的电解液再连续地输送到循环系统的循环泵，最后经过一系列的循环加工运送到样板式的真空蒸发器组进行连续不断地蒸发精炼。最终生产出高强化的电解精炼铜。由此可见，高强化铜的电解精炼加工流程是一个复杂、循环、精确的过程，并且，在这个过程中，还有规定的生产加工指标。
3真空皮带过滤机性能分析
3.1真空皮带过滤机工作原理
真空皮带过滤机工作原理与传统的真空皮带过滤机相近。利用抽取板内腔真空产生与外部压力差，使料槽内悬浮的物料在负压的作用下吸附在板上。固体物料因不能通过板被藏留在板表面，而液体因真空压差的作用及板的亲水性则顺利通过气液分离装置（真空桶）外排或利用，达到了固液分离的目的。真空皮带过滤机的优点在于板的透水不透气特性，即板是有产生毛细效应的微孔，微孔中的毛细作用大于真空所施加压力，使微孔始终保持充满液体状态。无论在什么情况下，过滤板不允许有空气通过。由于没有空气通过，固液分离时能耗低、真空度高。真空系统是否发挥最大作用是决定真空皮带过滤机性能的重要因素。
3.2真空皮带过滤机真空系统三种安装形式
3.2.1自由落差式此形式安装
装置主要由分配阀装置、真空桶、真空泵、排液管、水箱等组成，滤液进入真空桶后，通过高度落差滤液自由排出。由于真空压力最大为－０．１ＭＰａ，当高度落差超过１０．３３ｍ时，真空滤液桶内滤液就能克服其真空力自由排出。其优点是结构简单、不消耗功率、无维修费用，不足之处是受场地、落差高度等自然条件的影响。
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3.2.2动力外排式
此形式安装装置主要由分配阀装置、真空桶、真空泵、滤泵、排液管等组成，滤液由安装在真空滤液桶下的滤泵排出。其缺点相对于自由落差式安装形式而言节省了部分空间，但滤液泵仍必须安装在滤液桶下３～５ｍ，而且滤液泵须具有优良的抗汽蚀性能。
3.2.3真空切换式
此形式安装装置主要由分配阀装置、上真空桶（腔）、下真空桶（腔）、真空泵、外排阀门等组成。真空切换式有两个滤液桶（或腔），工作时一个滤液桶（或腔）进滤液，另一个滤液桶（或腔）排滤液。真空切换式的缺点是一种间歇排液，在切换过程中将失去部分真空，切换频繁。真空切换式为目前的老式盘式真空真空皮带过滤机、内滤真空真空皮带过滤机、外滤真空真空皮带过滤机广泛使用。当真空皮带过滤机开始工作，主真空泵和副真空泵启动后，真空罐大气阀关闭。真空负压作用下，真空泵下侧排水板阀关闭，真空罐和真空皮带过滤机形成密闭空腔，产生负压，真空皮带过滤机浆体内的滤液吸入真空罐。因下腔内的真空压力≥上腔内的真空压力，上腔内的液体流入到下腔中。当下腔内的液位到达液位计上限时，大气阀打开，下腔与大气相通，下腔内的滤液靠重力排出真空罐。（同时真空罐上下腔间板阀在上侧真空负压的作用下吸合，上侧真空泵维持上腔和真空皮带过滤机在正常真空负压下工作。
4真空系统改造方案
4.1问题分析
针对真空系统存在的问题，对真空皮带过滤机真空系统进行深入研究，系统真空损失的时间段位于真空切换阀打开后。从理论分析，真空罐上腔是与管道和板相联的，真空损失总会存在。因此下腔真空罐开始工作时，因下腔为密闭腔，总会有下腔内真空压力≥上腔内真空压力的时间段。在该时间段时，真空罐上腔内的滤液便会依靠自身重量流入到下腔，满足正常排滤液的目的。
4.2改造方案
（１）取消真空切换阀，上下腔除阀板结构相通外，不设真空切换管道。此项技改的主要目的是使真空罐上腔在下腔排液结束后不再立刻与几乎没有真空负压的真空罐下腔联通，当下腔内真空压力≥上腔内真空压力时，上腔内的滤液才会经上下腔间板阀流入下腔内。通过此项改动，可以使真空罐上腔始终保持高真空负压工作。加大下腔真空泵既副真空泵的排量，以达到缩短下腔真空负压由０提升至与上腔真空负压相等所需时间的目的。此项技改能有效避免因下腔提升真空负压时间过长而导致上腔内滤液液位过高问题。（３）下腔排水采用气动阀排水，与大气阀开关同步。此项技改的主要原因为：在实际运行中原阀板结构偶尔会有关闭不严的情况，下腔内损失真空压力。下腔内的真空压力不能满足≥上腔内真空压力，造成真空罐上腔内的滤液不能及时排到下腔，影响真空皮带过滤机工作连续性。（４）副真空泵吸入口处加装副泵封闭阀，与大气阀开关反向同步，即大气阀开启时副泵封闭阀关闭，大气阀关闭时副泵封闭阀开启。由于真空罐与副真空泵之间连接管路直径、大气阀直径均为ＤＮ５０，在大气阀打开时副真空泵工作会导致真空罐下腔排液速度变慢，而且真空罐属于压力容器不适合改变管路直径，故在副真空泵吸入口处加装副泵封闭阀。
5结语
伴随着当今社会的高速运转和科技的进步，铜的使用范围越来越广，尤其是电子、航空航天、军事等领域对高强化铜的需求越来越大。高强化的电解精炼铜和其他金属材料相比具有较高的电导率和热导率，较为稳定的物化特征，并且它耐腐蚀性极强，可塑性强，易焊接，抗拉强度大。高强化铜的电解精炼是将通过火法精炼得到的铜铸成阳极板,再用纯铜薄片做阴极,装入含有电解液的电解槽中,通电电解的过程。对高强化铜的电解精炼加工工艺进行具体的分析研究，希望可以为扩展电解精炼铜的发展空间提供一些理论上的启示。
参考文献：
[1]姚素平.永久阴极铜电解技术评述[J].有色冶金设计与研究,2000,21(3):11-19.
[2]毛允正.国内外铜电解工艺技术与装备综述[J].资源再生,2012(6):50-52.
论文作者:毛海生
论文发表刊物:《科学与技术》2019年21期
论文发表时间:2020/4/17
标签：真空论文; 过滤机论文; 滤液论文; 皮带论文; 真空泵论文; 腔内论文; 精炼论文; 《科学与技术》2019年21期论文;