[发明专利]铸造阳极的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及如权利要求1的前序部分中所限定的方法。本发明还涉及如权利要求10的前序部分中所限定的阳极铸造设备。

背景技术

本发明涉及金属(例如铜)精炼过程中的阳极板的制造，所述精炼过程是在转化过程之后执行的。从闪速熔炼炉获得的产品包含铁、硫和除铜以外的贵金属，并且在转化过程中借助富氧空气除去铁和硫。把这样获得的转化铜传送到阳极炉，在该阳极炉中对其进一步纯化以除去硫。通过向液态金属中吹入空气，将转化过程中可能残留在阳极炉中的硫氧化成二氧化硫。然后，从熔体中除去氧。

通过阳极铸造设备把阳极炉的熔融铜铸成阳极板，阳极板的含铜量为大约99.5％。一般地，阳极板的尺寸为大约1米×1米，并且厚度为大约5厘米。阳极一般包括吊耳，通过吊耳可以将阳极提起并且悬挂在竖直位置上以用于电解。一般地，阳极重大约300-400公斤。然后，通过电解把加工好的阳极板纯化为铜阴极，其含铜量为99.99％。

使用最广泛的目前已知的那种阳极铸造设备包括铸造台，该铸造台围绕竖直轴线旋转并且包括呈圆形设置的多个敞口模具。铸造台周期性地转动，使得每次转动后跟随有特定持续时间的停止。

在该阳极铸造设备中，铜从阳极炉沿流槽传送到铸造机，并且进一步被传送到由铜制成的敞口模具。通过在每个周期中利用可包括例如与水混合的硫酸钡的模具涂料或者脱模剂涂敷模具来防止熔融铜粘到模具上。铸造包括以下阶段：铸造、冷却、脱模、吊入冷却槽中和涂敷模具。

模具中铸造的阳极不能在其表面充分固化之前冷却。在刚刚铸造之后，模具中熔融阳极的温度为大约1150℃(其熔点为1084℃)，并且熔融阳极通常应该在模具中被冷却到700-950℃的温度，在该温度其已经被充分固化以便脱模。

当开始铸造时，铸造阳极的铜模具的温度在铸造开始时不低于大约60℃，并且通常在铸造台的三个周期期间达到平衡，其内部温度为大约200℃并且在铸造台外中间测得的端面表面温度为大约150℃。现在，为了使模具的使用寿命不会太短，模具不能太热。在这种情况下，在移除阳极之后被喷涂在模具表面上的可用水稀释的脱模剂也充分干燥，以便不会在模具中铸造的阳极的边缘上形成裂片。如果脱模剂被喷涂在过冷模具的表面上，那么在该模具中开始铸造之前脱模剂没有时间变干。模具保持最佳温度对模具和阳极的整个冷却是必不可少的，并且从而可以铸造品质足以用于电解的阳极。

阳极应该被冷却到充分固化以便能从模具中提出来并且提到冷却槽中浸没冷却，在该冷却槽中进行最后的冷却。另一方面，阳极的过冷导致阳极在模具中收缩，并且会在吊耳之间形成裂纹，从而使得阳极无用。出于上述理由，当被从模具中提起时，阳极的温度优选为700-950℃。

已知的方法和设备包括随着铸造台的旋转而在模具中冷却阳极，以便将所谓的完全锥形喷嘴在阳极的停止位置并在阳极上方设置在模具路径顶部上的若干位置处，通过这些喷嘴将冷却水以圆锥形喷流喷洒到阳极表面上。在冷却位置的顶部，设有用于收集水蒸汽的排气罩。直接集中于阳极上的这些上游冷却位置位于每个停止位置处蒸汽提取罩的区域中，从这些冷却位置开始，阳极被充分固化以便使喷到阳极上的喷射水流不会导致阳极表面下陷

直接集中在阳极上的喷射水流是从阳极上除热的比较有效的方式。

通过喷水，在铸造能力瞬时变化期间可以调节铸造台的冷却能力，以便可以在将阳极吊入到冷却槽中之前从阳极上移除所需的热量。

已知的阳极铸造设备中冷却水量对于每个模具位置的阳极为大约20-30升/分钟并且对于每个模具为210升/分钟，并且通过开/关原理关闭和打开它们来调节模具的温度，以便根据铸造情况使合适的数量在工作。通过操作者操作控制室程序来手动地执行上游水控制。

有时，在铸造台处发生干扰，从而不能在模具中铸造，但是允许在没有铸造的情况下旋转一个或多个铸造循环。例如，当模具中阳极的顶销保持顶起并且没有时间把它放下时会出现这样的情况。现有的冷却系统被构造成使得铸造操作者在自动化系统中改变模具的状态，并且在要保持干燥的模具停止的模具位置中止冷却。

就阳极铸造车间的生产能力和可用性而言，如上所述保持模具干燥具有相当大的重要性。如果向空模具喷射，就会发生模具逐渐不能使用并且铸造过程被延长乃至中止。浸湿的模具必须被分别地干燥，例如通过采用铸造工序之间的丙烷燃烧器。

现有技术中直接喷在阳极上的上游水数量有上限。输送装置包括管道和喷嘴，其中，随着生产能力提高，水量增加。然而，在实际实施中，出于不同的原因，有必要将喷嘴位置调整到更小或者完全除去它们。