Технологические процессы и оборудование

Лекция 23. Технологические процессы и оборудование

Вопрос 1. Характеристика оборудования.Совершенствование оборудования цехов предполагает современное механизированное и автоматизированное про­изводство, что должно обеспечить более высокую производительность труда. Особого внимания заслуживают опе­рации, связанные с заменой электродов, транспортные опе­рации, промывка катодов и анодных остатков, выгрузка шлама из ванн, подготовка катодных основ, контроль со­стояния ванн.

Осуществляется правка литых анодов, используемых в ваннах для электролизного рафинирования металлов и имеющих вид литых прямоугольных пластин. По верхним углам они снабжены горизонтальными отростками для захва­та стропами подъемного устройства. Правка заключается в одновременном обжатии анода по его краям между незави­симыми нажимными устройствами, причем усилия, созда­ваемые каждым из них, соответствуют деформации анода в этом направлении. При обжатии анодов устраняется и облой, образующийся при их отливке. Обжимное устройство представляет собой жесткую раму, расположение стержней которой соответствует контуру анода; к этой раме анод прижимают с другой его стороны посредством двух гори­зонтальных и двух вертикальных брусьев, снабженных ин­дивидуальными гидроцилиндрами, причем брусья могут не только перемещаться линейно, но и поворачиваться относительно их продольной оси. Аналогичными брусья­ми с гидроцилиндрами производится правка отростков в горизонтальном и вертикальном направлениях. В среднем открытом пространстве рамы смонтирована нажимная подушка с гидроцилиндром для правки центрального уча­стка анода.

Стартерные катоды вальцуют перед установкой их в ванны, где происходит их деформация, что влечет за собой изменение расстояния между анодами и катодами. В связи с этим не­обходима последующая их корректировка, которая ранее осуществлялась вручную. Для устранения этой трудоемкой операции изготовлен агрегат механизированного выпрям­ления медных катодов в процессе электролиза, представля­ющий собой горизонтальный гидравлический пресс, на котором смонтирован пакет пластин, состоящий из одной неподвижной пластины, одной крайней и 22 подвижных, весом по 478 кг каждая. Все пластины (кроме неподвиж­ной) имеют по 2 колеса, которые движутся по направляю­щим рамы. Приводимая в движение гидравлическим ци­линдром крайняя пластина посредством осей и звеньев перемещает пластины по направляющим. На раме смонти­рован также гидравлический агрегат и пульт управления. Конструкция позволяет осуществлять прессовку катодов размером 1000x1000 мм. Агрегат для выпрямления катодов отличается простотой действия. Применение данного аг­регата позволяет создать условия для повышения коэффи­циента использования тока.

Подвешивание и выгрузку электродов из ванн осуще­ствляют с помощью мостового крана и специальных захва­тов комплекта электродов с заданным межэлектродным расстоянием. Механизация и автоматизация этих опера­ций ощутимо снижает передельные затраты.

Использование автоматического крана, обеспечивающего возможность сокращения межэлектрод­ного расстояния и более точную установку анодов и като­дов в ванне. Применение на кране оптического датчика позволило размещать электроды с точностью ±2 мм. Про­изводительность цеха электролиза возрастает с 124 до 170 тыс. т катодов в год.

Интересно решение японских специалистов фирмы «Онахама», которые используют рельсовый мостовой кран, перемещающийся над верхней кромкой ванн. При этом благодаря программированному обслуживанию ванн све­ден к минимуму пробег транспортных средств.

Извлечение матричных листов и их погружение в ра­створ электролита в процессе электролитического получе­ния меди после 242 ч электролиза при плотности тока 220 А/м² обеспечивается автоматической системой. В ходе этой процедуры, которая раньше проводилась вручную, а затем с помощью подвесного конвейера, наибольшие труд­ности связаны с точным размещением матричных листов в электролите и совмещении их положения с положением начального листа. Полностью автоматизирована операция извлечения листов, их установка, вертикальное и горизон­тальное перемещение, размещение их в контейнерах, пода­ча из контейнера на подвесной конвейер. Система оснащена устройством для наблюдения за перемещением листов и позволяет корректировать их положение. Сокра­титлась длительность операции извлечения и установки мат­ричных листов.

Один из вариантов подъемного устройства, предназна­ченного для групповой замены анодов и катодов при элек­тролитическом рафинировании меди, снабжен подъемно-опускающейся и горизонтально передвигающейся несущей рамой, на которой смонтировано три пары шин, две из них с крюками. Шины попарно симметричны относительно про­дольной вертикальной плоскости несущей рамы. Две пары шин снабжены рейками, на которых закреплены крюки. Рейки оснащены механизмом небольшого перемещения вдоль шин. Третья пара шин размещена между двумя дру­гими парами шин с крюками и имеет гребенчатую рейку с зубцами, направленными вниз. Эта рейка свободно подве­шена и под действием собственного веса занимает нижнее положение. Глубина зубцов для катодов и анодов различ­на. При опускании несущей рамы рейка с зубцами опира­ется на электроды, поднимается и таким образом воздей­ствует на контрольный механизм, управляющий правиль­ной позицией анодов и подъемом несущей рамы. Порядок подвешивания/извлечения электродов: анод/катод, катод/ анод.

Рекомендуемые материалы

При производстве стартерных катодов применяют как полуавтоматические (чаще всего в старых цехах), так и полностью механизированные линии. Матрицы с осад­ком из ванн получения стартерных листов транспортиру­ют краном с захватами на приемный цепной конвейер моечной и сдирочной машины. Освобожденные от осадка матрицы направляют на контроль для выбраковки (для титановых матриц) или смазки (для медных сульфидиро-ванных матриц). Выбракованные матрицы поступают на шлифование или сульфидирование, а кондиционные мос­товым краном загружают в ванну получения стартерных листов.

В практике электролиза известны способы отделения электролитически осаж­денного металла от матрицы без повреждения последней, что допускает ее повторное использование:

- обдув матрицы с осадком горячим воздухом; отделе­ние осадка от материала электрода происходит за счет разницы коэффициентов термического расширения;

- ударное воздействие на поверхность осажденного ме­талла, которое производят за счет электрогидравлическо­го эффекта* вызванного высоковольтным разрядом в жид­кой среде;

- с помощью специального ножа, подводимого к верх­нему краю осадка. Вначале сдирающее устройство при­крепляется к конструкции, включающей матрицу с осад­ком, с помощью зажима; в дальнейшем ножи перемещают­ся вниз и отделяют слой катодного осадка;

- матрицы с осадком транспортируются вращающейся каруселью последовательно через позиции загрузки, об­стукивания, отслаивания металла, его полного удаления и выгрузки, причем в этих позициях предусмотрены устрой­ства для снятия металла с поверхности катодов и с карусе­ли, после чего катоды снимают с карусели для повторного использования. В позиции обстукивания верхняя кромка слоя металла отделяется от катода, в позиции отслаивания катод изгибают для образования зазора между слоем ме­талла и катодом с отделением этого слоя от катода в следу­ющей позиции.

Сдирочные комплексы для осуществления операции сдирки осадка с матрицы разработаны и внедрены в Япо­нии (Онахама), Финляндии (Пори), Канаде (Кидд-Крик) Бельгии (Олен), Германия (Люнен), Рёншер (Швеция) и др.

Наиболее интересны сдирочные устройства, разработан­ные фирмами «Мицубиси» и «Оутокумпу». Один из них состоит из вибратора, при помощи которого листы осадка отделяются от матрицы, подвижных тележек с вакуумным устройством для отделения листов, транспортера для при­ема листов (рис. 6.11). Другое устройство включает ножи для отделения листов от матриц, приспособление для пол­ного отделения листов, приемный механизм, обеспечиваю­щий постоянную высоту стопки листов (рис. 6.12).

Для сборки катодных основ широко применяются авто­матические и полуавтоматические линии, которые работа­ют на ряде крупных заводов, в том числе Сан-Мануэль, Уайт-Пайн (США), Кидд-Крик (Канада), Люнен (Германия) и др.

Вопрос 2. Вакуумный съем катодного осадка.После отделения лист подают на изготовление стартерных катодов (рис. 6.13). Катодные листы, находящиеся в отдельной клети, доставляют с помощью крана или авто­погрузчика к рабочему столу, расположенному на гидрав­лических цилиндрах, обеспечивающих постоянный верхний уровень

Рис.6.11. Принцип вакуумного съема катодного осадка с матрицы

Рис.6.12. Устройство для съема катодного осадка с матрицы.

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 так­же при помощи вакуума. Штанги вставляют на конвейере при помощи специального механизма. После этого прово­дят крепление ушек и прессование - правку заготовки, на­несение ребер жесткости. Готовые стартерные катоды пе­ремещают к устройству, изменяющему их горизонтальное положение на вертикальное. Собранные стартерные като­ды устанавливают на требуемом расстоянии на накопителе и затем доставляют в ванну с помощью крана.

Эффективный способ сдирки катодного осадка, полу­ченного по безосновной технологии электролитического рафинирования меди, реализован в механизированной ли­нии по обработке матриц и катодной меди фирмы «Венмек» (Швеция), эксплуатируемой на ЗАО «Кыштымский медеэлектролитный завод» (производительность 350 мат­риц в час; размеры-20500x11410x7550 мм). Линия (стрипп-машина) выполняет следующие операции: промывку ка­тодной меди и регенерацию воска; сдирку катодной меди; стопирование катодной меди; взвешивание и упаковку ка­тодной 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 сто­рон катодной медью серию отключают от электрической цепи, останавливают циркуляцию электролита. После посадки матриц с катодным осадком в направляющие гнезда приемного транспортера стрипп-машины произ­водят осмотр катодных осадков и при необходимости удаляют дендриты.

Матрицы автоматически транспортируются к станциям стрипп-машины, где они фиксируются стопорами. Прием­ный 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 сдир­ки, где на первой стадии, путем изгиба матрицы, происхо­дит локальное, а затем на второй стадии с помощью но­жей - полное отделение осадков от матрицы (рис. 6.15). На очередных станциях стрипп-машины - опрокидывателе и опускающих вилах - катоды формируются в стопы. Меж­ду 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 марки­руют (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 мат­рицы, 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 вни­мание. Применяют механизированные стационарные или передвижные душирующие установки, организуют пооче­редную 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 ре­зультате 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 от­мывку и упаковку катодов. Для этого применяются как передвижные, так и стационарные установки, состоящие из транспортера для приема катодов, моечной камеры, уст­ройства для съема катодных штанг, приспособления для изменения положения катодов из вертикального в гори­зонтальное и плотной их упаковки, а также автоматиче­ских 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 лис­тами катодной медью подъезжает к месту маркировки, где установлен робот для нанесения на лист необходимых от­меток, включая, например, партию, ее массу, количество листов в партии, день и месяц изготовления. После нанесе­ния маркировки листы последовательно забираются лентодержателем, а на каждый промаркированный лист наво­дится телекамера, информация с которой поступает на те­левизионный монитор, и далее, в случае необходимости, - на производственный компьютер или на компьютер для проведения экономических операций.

После выгрузки катодов из ванн рафинирования и выпус­ка 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 остат­ков одновременно. При промывке используют горячую воду, подаваемую высоконапорным насосом. Анодные остатки раз­гружают на площадках, где их складируют в стопки.

На современных предприятиях применяют установки, обеспечивающие полную механизацию промывки и упа­ковки анодных остатков. Они включают цепной транспор­тер с зубьями для приема анодных остатков, душ-камеру, механизм для упаковки анодных остатков. Последний со­стоит из укрепленной между двумя кронштейнами рамы, несущей опорные балки, на которые анодные остатки опи­раются ушками. При повороте рамы с помощью привода анодные остатки укладываются в чередующемся порядке с ушками, направленными в разные стороны, и прижимают­ся друг к другу (рис. 6.17). Усовершенствованное устрой­ство для пакетирования анодных остатков включает осно­вание, 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 верти­кальной плоскости рамы, на свободных концах которой закреплены захваты, а противоположные концы шарнирно закреплены на основании.

Для освобождения ванн от шлама применяют два спо­соба: выпуск шлама через специальные отверстия, распо­ложенные в дне ванны, и отсос шлама через борт ванны с помощью вакуума. Вакуумная вьпрузка шлама более пред­почтительна, 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 ваку­умную выгрузку в два этапа: верхний слой чистого элект­ролита осторожно откачивают в соседние ванны или цир­куляционный 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 рафиниро­вании представляют собой взвешивание анодов и катодов, анодных остатков, катодного скрапа, старгерных катодов, реагентов, замер объемов выводимого из системы электро­лита 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 анализато­ры 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 кис­лотности 220 г/дм³.

Для определения расхода пара, воды, электролита в це­хах электролитического рафинирования меди применяют дифманометры с постоянной записью результатов. Ис­пользуют непрерывную и равномерную дозировку поверх­ностно-активных добавок в электролит. Наиболее простым и надежным является черпачковый дозатор.

Измерение температуры осуществляют термометрами сопротивления, обеспечивающие показание температуры с точ­ностью до 1 градуса. Применение автоматических регуля­торов температуры с дистанционным управлением позво­лило полностью автоматизировать регулирование темпе­ратуры электролита.

На большинстве предприятий внедрено поддержание постоянства силы тока путем автоматического регулиро­вания режима работы преобразовательных агрегатов при изменяющихся сопротивлениях электрических цепей (при включении серий, изменении сопротивления электролита, контактов и др.).

Регулярный контроль за состоянием электродов чрез­вычайно важен, поскольку нарушения электроцепи в элек­тролизере, проявляющиеся в виде коротких замыканий между анодами и катодами или загрязнений контактов, вызывают нарушение нормального подвода тока к элект­родам и снижают выход по току. Повышенное напряжение на ваннах фиксируется переносными вольтметрами; нор­мальное состояние контактов восстанавливается просту­киванием анодов для удаления с них шлама и обработкой контактов водой или паром.

Своевременное обнаружение и устранение коротких за­мыканий и нарушений контактов - ответственные и трудо­емкие операции. Для обнаружения мест коротких замыка­ний широкое распространение получили гауссметры - про­стые ручные приборы, фиксирующие наличие сильного магнитного поля, а также термоиндикаторная краска, на­несенная на поверхность катодной штанги; она изменяет цвет при нагреве последней выше 343 К с ярко-красного до темно-вишневого. Продолжительность восстановления цве­та 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 на­пряжения на ваннах с обработкой данных на ЭВМ и воз­можностью анализа долговременных статистических дан­ных. Одна из них основана на применении инфракрасного датчика, устанавливаемого на мостовом кране, обслужи­вающем электролизные ванны.

В последние годы все большее внимание уделяют не устранению, а предупреждению коротких замыканий. С це­лью периодической настройки электродов, обеспечиваю­щей равномерное распределение тока между всеми элект­родами в ванне, разработан прибор «Электрод-12», успеш­но прошедший длительные испытания в промышленных условиях. Одновременно на 12 электродах прибор позво­ляет регистрировать диаграмму тока и на основании ее проводить настройку ванны, предупреждая короткие за­мыкания.

На некоторых предприятиях контроль коротких замы­каний осуществляют с помощью ЭВМ, на которую пода­ются данные о напряжении на ваннах. Так, для выявле­ния и локализации замыканий между электродами в про­цессе 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 преды­дущими величинами (ΔU). Система цифрового компара­тора производит сравнение ΔU для каждой ванны каждой группы ванн с допустимой величиной ΔU. В результате такого сравнения и повторного замера в системе коротко­го 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 регулирова­ние состава электролита, температуры, скорости циркуля­ции, а также нахождение и устранение коротких замыка­ний между анодами и катодами.

Вопрос 5. Конструкции электролизных ванн

Ванна - основной агрегат для электролитического ра­финирования меди и  должна обладать:

- высокой прочностью, так как в нее загружают элект­роды общей массой около10т и заливают до 10 м³ элек­тролита;

- стойкостью к агрессивным растворам (концентрация серной кислоты свыше до 200 г/дм³ при температуре 330— 340 К;

- форма ванны должна обеспечить удобство при рабо­те, осмотре и ремонте, а также рациональное использова­ние площади помещения, т.е. обеспечить выпуск с единицы площади цеха максимального количества продукции.

Наибольшее распространение получили ванны из моно­литного или сборного бетона, чаще всего кислотоупорно­го (рис. 6.19). Типичные внутренние размеры ящич­ных 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 i_к и рабочим разме­рам полотна катода (а - длина, b - ширина)

N_к = I / (2- i_ка∙b)                                                        (6.3)

Межэлектродное расстояние (между центрами одноимен­ных электродов) колеблется от 89 до 110 мм. Уменьшение межэлектродного расстояния увеличивает производитель­ность 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 рафинирова­ния, связанных с применением тонких анодов.

Менее распространены блочные конструкции ванн (за­воды «Норильский никель», «Североникель» (Россия); «Онахама» (Япония) и др.); они отличаются более сложной кон­струкцией, усложняющей также их ремонт и обслужива­ние. В первую очередь это связано с использованием в них циркуляции с распределенным вводом и выводом электро­лита.

Ванны для удобства обзора и устранения неполадок при эксплуатации монтируют на высоте 2,0-3,5 м от нуле­вой отметки на балках, опирающихся на колонны или не­посредственно на колоннах. Для уменьшения утечек тока между балками или колоннами и опорными брусьями ванн укладывают изоляторы: стеклянные, фарфоровые, тексто­литовые, диабазовые пластины или стандартные фарфоро­вые электроизоляторы и дополнительно под каждым бло­ком ванн - изолированное основание, не связанное с осно­ванием соседнего блока.

В современной практике применяют футеровку из поливинилхлорида или винипласта толщиной 10-15 мм. Винипластовую футеровку электролизеров собирают в металли­ческих шаблонах определенного размера, стыки листов сваривают вручную винипластовыми прутками при темпе­ратуре 493...533 К или на сварочных машинах при 403...423 К. Стандартные размеры ванн и шаблона обеспе­чивают быструю установку футеровки в электролизер. При изготовлении винипластовой футеровки необходима высо­кая точность. Несовпадение размеров электролизера и фу­теровки может привести к разрушению последней гидро­статическим давлением электролита. Чтобы случайный об­рыв анода или катода не пробил футеровку, дно ванны выстилают деревянными или винипластовыми досками, которые закрепляют поперечными брусками, расклинен­ными 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 хрупко­сти). По этой же причине не получили распространения ванны, изготовленные из полимербетона. Поэтому поиск более стойкого и технологичного футеровочного материа­ла электролизных ванн до сих пор является актуальным.

В последнее время для изготовления футеровки стали применять пластикат, полиэтилен, поливинилхлорид, полиизобутилен, полипропилен и другие пластические мате­риалы. 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 кас­кадной и бескаскадной системе. В первом случае ванны расположены в 2-4 каскада по 10-20 ванн; на новых пред­приятиях, 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 температу­ры, состава электролита и концентрации поверхностно-активных веществ во  всех ваннах.

От компоновки серий электролизеров зависят произво­дительность цеха, удобство обслуживания оборудования и возможность механизации трудоемких операции. Серии электролизеров располагают по длине цеха. Меж-

.

Рис.6.20. Компоновка электролизеров в серии

1-главная шина; 2-передаточная шина; 3-шунт-разделитель; 4-уравнительная шина;

а-подача электролита; б-вывод электролита

ду группами серий устраивают рабочие площадки, оборудован­ные узкоколейными железнодорожными путями и промыв­ными машинами для отмывки товарных катодов и анод­ных остатков. На рабочие площадки подвозят в специаль­ных вагонах аноды, которые затем мостовым краном с по­мощью специальных рам с захватами завешивают в ванны. С помощью этих же рам завешивают стартерные катоды, извлекают из ванн катоды с осадком и анодные остатки и подают их на промывочные машины.

Недостатками общепринятой технологии электрорафинирования меди, основанной на использовании стандарт­ных электролизных ванн, является сложность операцион­ной подготовки катода: наращивание основы на матрицах для изготовления стартерного катода, завешивание его, постоянный кон-

 5   

 Рис.6.21. Электролизер с ленточным катодом:

1-корпус ванны; 2-анод; 3-катодная штанга; 4-лента (катод);

5-противовес; а-ввод электролита; б-вывод электролита

троль коротких замыканий и поверхности катода в процессе наращивания и трудоемкость настройки электролизных ячеек. С целью упрощения этих процессов предложена и испытана в промышленных условиях элект­ролизная ванн, включающая корпус с размещенными в нем электродами, катодные штанги, токоподводящие шины, устройства подачи и отвода электролита. Катод выполнен из полосы однослойной медной фольги толщи­ной 50-500 мкм, изогнутой в виде последовательного ряда вертикальных петель с размещением каждой петли в соот­ветствующем межанодном пространстве с крайними кон­цами медной фольги, закрепленными на катодных штан­гах. Последние укреплены в торцах ванны. Верхняя полу­волна каждой из петель опирается на полутрубчатую ка­тодную штангу диаметром больше толщины да, уста­новленную над анодом, а в нижнюю полуволну каждой из петель уложен противовес - цилиндр из токонепроводящего материала (рис. 6.21).