摘要：电单耗是铜电解生产的一项重要技术经济指标。重点介绍了某冶炼厂电解车间通过使用安科瑞EMS能效管理平台监测到电流效率、电解槽电压等参数间关系变化，之后采用提高电流效率、降低电解槽电压、优化生产作业流程等措施降低阴极铜电单耗的一些生产实践。
关键词：电单耗;阴极铜;电流效率;槽电压；EMS；能源管理；
0引言
2015 年初，某冶炼厂为了进一步降低成本，要求各车间持续优化生产指标。在厂电解生产中，电力消耗占阴极铜生产可控成本的近 60%。因此，降低吨铜电耗是降低生产成本的重点工作。
1、影响吨铜电耗的因素
在铜电解过程中，采用铜阳极炉产出的阳极板为阳极，以种板工序生产的始极片作为阴极，以铜溶液作为电解液，在通以直流电的工艺条件下，阳极的金属铜溶解，形成二价的铜离子，经电子迁移在阴极上放电析出，从而与杂质分离，形成高纯度的金属铜。
铜电解的直流电单耗计算公式如下: W = (V×103)/(1. 1852 × η) 其中，W— 直流电单耗;V— 槽电压;η— 电流效率 。
由上式可知，直流电单耗与槽电压成正比，与电流效率成反比。因此，降低直流电单耗措施从降低槽电压和提高电效率两方面来着手。
在应用中，通过安科瑞EMS能效管理平台监测槽电压，计算电流效率等功能，自动计算出直流电单耗。
2、降低槽电压
2.1调整电解液酸浓度
安科瑞EMS系统监测到适当提高电解液中含量，可以使电解液导电性增加，降低电解液电阻，从而降低槽电压。高酸低铜的电解方式可有效降低电解液的电阻，但是，在酸高时，会降低铜的溶解度，导致铜从溶液中析出，引起阳极钝化。另外，由于厂产出的阳极板中铋元素含量较高，在电解过程中，如果酸度过高，会将导致部分金属铋未能充分沉降，而黏附在阴极上，使得阴极铜质量下降。经过探索和安科瑞EMS系统多次的监测记录，将电解液中的含量控制在170 ～185 g/L 为较佳条件。
2.2清洁接触点
保持接触点清洁，可以降低接触电阻，从而降低槽电压。1) 安科瑞EMS系统监测到当电解时间较长时，接触点处会有铜析出，使接触条件变差，接触电压会升高，造成铜棒温度升高而氧化，在表面形成氧化膜，使得电阻增加，接触电压升高。针对这种情况，采用直接冲水，可以清洗在接触点处析出的铜，改善接触条件，杜绝了铜棒氧化膜的形成，从而明显地防止槽电压升高。2)由于出铜时，行车起吊残极及阴极铜从槽面上经过，残极及阴极铜上的残余电解液会滴落在槽面上，其中的铜会在导电排上，造成附着物增加，仅用水冲，不足以保持清洁，所以，又增加了一道酸洗工序。通过长期实践发现，上述两种方式，可以有效保持接触点清洁，降压效果明显。
2.3及时查补残极
安科瑞EMS系统的长期监测数据表明，与新阳极板相比，残极槽电压平均高出 0. 02 ～0. 04 V 左右，主要由于残极的阳极面积减小，使得阳极电流密度增加;同时，残极的阳极泥层加厚，电阻增加。针对以上问题，各生产班组都成立了残极查补班组，专门负责槽面残极的更换，采用脚踩、手掂、眼观、表测等多种方法，确保及时更换每一块不合格的残极。
2.4调整槽温
提高电解液温度，可以加速电解液中的离子扩散，降低浓差极化。经试验，通过安科瑞EMS系统监测，电解液在 60 ℃时的导电率几乎为 25 ℃时的2. 5 倍;在50 ～60 ℃时，温度每升高 1 ℃，电解液电阻约减少 0. 7% 〔4〕 。但是，升高槽温会增加蒸汽消耗，也影响车间作业环境。经实践，对原先的电解槽温范围60 ～65 ℃进行了调整，在夏季，适当提高了槽温下限，调整为 62 ～65 ℃;在冬季，槽温调整为 64 ～67 ℃。2.5控制电排发热导电排和导电总排的发热均会引起电阻升高，增加电耗。安科瑞EMS系统实时监测导电排和总排温度，发现温度异常，及时报警，提醒维护人员采取紧固螺栓或用酒精清擦，除去污渍，改善接触条件，以降低电耗。
3、提高电流效率
3.1减少漏电
电解液循环管道全部使用 PVC 塑料管，槽体与梁柱之间用绝缘皮隔开，绝缘效果较好。主进液管道、回液管道、溜槽全部采用吊环悬吊式固定，基本杜绝了电解槽对地漏电现象。
（1）剩余电流继电器应用介绍
剩余电流继电器是由剩余电流互感器来检测剩余电流，并在规定条件下，当剩余电流达到或超过给定值时，使电器的一个或多个电气输出电路中的触点产生开闭动作的开关电器。
下面介绍三种常见的漏电情况：
防直接接触电击需要采用I△n≤30mA的高灵敏度的RCD。
防间接接触电击可采用I△n大于30mA的中灵敏度的RCD。
4、结语
针对我厂的电解工序自动化不高的现实情况，通过安科瑞EMS系统实时监测，采取多种降低槽电压方式，包括调整酸浓度、清洁接触点、提高槽温等以及多种提高电流效率的措施，能够显著降低阴极铜的电单耗，创造出大极板生产电铜的电单耗较优指标。为企业在复杂的市场经济条件中赢得一定的生存空间。也可以为其它铜冶炼厂的电解生产提供一定的借鉴作用。
【参考文献】
[1]唐文忠.王玉芳, 《降低铜电解电单耗的工艺优化实践》 矿冶 2016年2月
[2]安科瑞企业微电网设计与应用手册 2019.11版
