节能环保是“十三五”6个重点目标任务之首要目标,越来越多的工业企业重视节能环保工作。据统计,世界锌产量的80%以上均是由湿法工艺生产的。在锌的湿法冶炼工艺中,电积是主要的耗电工序,其电耗占整个工艺能耗的70%以上。降低电积锌时的电力损耗,是提高冶炼厂经济效益的重要途径,也是衡量湿法冶炼企业技术管理水平的重要标志。在锌的电积生产中,铜铝复合导电头/导电梁、阴极铝板是其中不可或缺的关键产品,铜铝导电头/导电梁与阴极铝板构成的极板系统的导电效率好坏直接影响到电积锌耗电量,其中,铜铝复合技术是阴极板的最为关键和核心的技术。提高湿法炼锌的电效可以有效降低电耗、提高电积锌产量。
作为国内唯一具备铜铝复合导电头、整体式铜铝复合导电梁、电解锌专用阴极铝板、铝板导电梁先进焊接技术、阴极板包边及密封处理技术的生产厂家,山东清铝金属有限公司电解锌阴极板整体技术水平国内领先、国际一流。其采用的新工艺、新技术生产的电解锌铜铝复合导电梁、阴极板产品,经过国内多家知名冶炼企业的实际使用,效果良好,使用可靠。阴极板整个寿命周期性能如一,有效降低了电解锌厂的生产成本。

资质雄厚 技术工艺先进
山东清铝金属有限公司(以下简单“山东清铝”)位于孔孟之乡、礼仪之邦、泉水之城——山东省济南市。公司资质雄厚,自有土地40余亩,一期厂房建筑面积8000平米,厂区毗邻220国道、G35高速公路,离高铁济南西站仅30分钟车程,交通便利,地理位置优越。其工艺先进、设备一流,以铜、铝、铅、钛等有色金属加工、成型、特种焊接为技术特色。拥有世界一流水平的搅拌摩擦焊生产线和有色金属加工生产线,生产包括最大断面宽度达15000mm的型材带筋板,最大6m的水冷风冷散热器、湿法冶炼用铜铝复合导电梁、极板等产品。公司还配有具备全过程分析化验能力的质检中心,使产品处于全程控制、跟踪并具有可追溯性。公司重视产品设计、改进和研发,并与国内知名科研院所合作,探索研究新型工艺技术,开发优质铜铝合金制品。
据介绍,山东清铝为延长阴极板寿命,提高阴极板质量,所采取的一系列新工艺、新技术有如下特点:
(1)一体式导电梁技术。导电横梁材料选用铝合金挤压型材,选用适用于酸法电积锌阴极梁专用的材料,并对挤压工艺进行针对性的调整。综合强度较纯铝提升三倍,导电率与纯铝相当。长时间使用不变形;
(2)铜铝扩散焊接导电头技术。铜铝导电头采用扩散焊接技术完成,实现铜铝的完全冶金结合。一是避免爆炸焊导电头工艺条件、质量稳定性差,使用过程中的脱落问题;二是避免浇铸铝包铜导电头铜铝缝隙导致酸液腐蚀出现的松动、电阻增大,温升提高从而导致导电头导电梁报废影响极板寿命的问题;
(3)铜铝导电头铜铝结合面处理技术。由于铜铝的特性,铜铝接触会发生原电池反应,影响铜铝导电头寿命,山东清铝公司在行业内率先进行了铜铝结合面防腐处理和表面碳化技术的处理,降低铜铝间的原电池反应,从而提高阴极板的整体使用寿命;
(4)铜铝导电头增大铜铝接触面积技术。山东清铝开发成功的国际最为领先的U型包覆铜铝扩散焊接技术,使铜铝有效接触面积为传统导电头铜铝结合面积的2-3倍,结合强度更大,电阻更小,从而使得使用过程温升较低,获得更好的导电性能,提升电效;
(5) 搅拌摩擦焊接技术。搅拌摩擦焊技术属于固相焊接方法,焊接时材料没有发生熔化、凝固现象,避免了熔化焊接时熔池金属凝固过程中发生的晶粒粗大而导致的焊缝处耐腐蚀性能降低的问题,同时由于搅拌摩擦焊对焊缝的机械锻压和破碎,使得焊缝处晶粒更为致密,焊缝的耐腐蚀性能较母材更为优异,从而提升阴极板整体寿命;
(6) 包边条密封处理技术。注塑包边条存在包边条与铝板存在间隙的问题,山东清铝采用专利耐酸碱腐蚀的特制复合材料,包边条结构特殊设计实现包边条与铝板的完全密封,防止酸性介质进入包边条与铝板间的缝隙发生缝隙加速腐蚀现象,防止包边条脱落,特制的复合材料韧性大大提高,避免了包边条的开裂过快老化等问题,提高了阴极板的整体使用寿命;
(7)阴极铝板细晶粒处理技术。通过电解纯铝液净化处理技术,铸轧过程中的工艺控制等措施实现铸轧铝板的晶粒细化,在后续轧制处理中,采用大变形比率和多道次冷轧,获得阴极铝板更高的机械性能和更为致密光滑的表面状态及更为细化的内部晶粒组织,从而提高阴极铝板的寿命,上锌均匀易剥离;
(8)高精度的铜接触面与电解槽母排接触。阴极梁铝梁端支撑面与铜导电头支撑端面水平度是保证阴极板铜头通电面积的关键因素,为此山东清铝公司铝梁支撑面与铜导电头支撑面做数控加工处理,确保使用效果。
(9)液面防腐增效处理技术。在上述措施下,液面位置一般为整个阴极板的薄弱环节,通过液面处阴极铝板的表面防腐处理,延长阴极板的整体使用寿命。
实现最大的电流效率
值得一提的是,山东清铝一次成型的铜铝复合技术,产品有搭接式和夹接式两种方式。夹接式锥面与阳极吻合度高。搭接式为国内首创、国际领先的U型铜铝导电头,铜铝接触面积为传统铜铝导电头接触面积的2-3倍,电阻显著降低,电效更高;铜铝整体导电梁强度高,尺寸规整,产品的通用性强,避免阴阳极的的线或点接触;精准尺寸,可以实现快速上下板。强度高,尺寸精准,平整度高,使用过程中不易变形,有效防止自动剥锌机卡板现象最大限度的实现机械化生产;一致性好,通过每个阴阳极板的电流趋于相等且更接近设计电流,整体实现最大的电流效率,上锌率高。
某企业实际使用的3.2平米导电头进行了导电率的测试。在铜铝导电头上通100A直流电流,测量铜铝过渡接头电压,对铜铝复合接头进行导电率测试,扩散导电头电阻率为爆炸导电头电阻率的72.34%,电阻率更低,导电性能更好。
为进一步验证对比扩散焊接导电头与爆炸焊导电头的导电性能,将两种导电头加工成直径为5mm的标准电阻测试试样。选取的三件爆炸焊导电头在车削过程中即发生铜铝脱落,无法开展下一步工作。将冷压扩散焊接的导电头加工成直径为5mm长度为30mm的标准电阻测试试样,无一脱落,更进一步的说明了冷压扩散焊接的导电头具有更低的缺陷率,更好的连接强度。电阻测试采用直流电桥法,分别测量铜铝接头(焊缝在正中间)、纯铜和纯铝的室温电阻,测量结果见下表。测量结果表明冷压扩散焊铜铝接头的电阻(R铜铝接头)与纯铜纯铝的电阻为R铜<R铜铝接头<R铝,冷压扩散焊铜铝接头具有良好的导电性能。
为了考察不同工艺制作的铜铝复合导电头的结合强度,分别进行了浇铸导电头、爆炸焊接导电头、扩散焊接导电头抗拉强度试验。其中浇铸导电头、爆炸焊接导电头的拉力测试均是在铜铝结合处断裂,显示铜铝未能实现有效冶金结合。对国内某知名锌冶炼企业实际使用的3.2平米扩散焊接导电头进行了拉力测试,测试结果表明试样断裂在铜铝复合试件铝母材处,表明铜铝结合强度非常好,铜铝扩散焊接是一种优良的连接工艺。
目前国内已有数十家冶炼企业已积极采用新型焊接式一体铜铝复合导电梁/导电头/阴极板,其中既有驰宏锌锗、西部矿业、豫光金铅等国内一流的锌冶炼企业,也有湖南三立、贵州中联等中小锌冶炼企业,更有一些阴极板生产厂家采购山东清铝公司生产的铜铝扩散焊接导电头、导电梁产品。各家客户都给予了很高的评价。中金岭南丹霞冶炼厂评价“导电梁做工比国外进口产品都要漂亮,使用效果也完全媲美进口产品”,豫光金铅评价“焊接导电梁和导电头较之前浇铸式导电梁和导电头+氩弧焊的方式产品完全不是一个档次的”。
多年来,山东清铝生产的电解锌阴极板/铝铜复合导电梁在电积锌生产中表现可靠,成为湿法冶金生产企业和极板生产企业的不二之选。山东清铝金属有限公司有将继续深入研究钎焊、扩散焊、氩弧焊、电阻焊、爆炸焊、摩擦焊及其它先进的焊接方法,提供各种规格的铜铝复合导电头、铜铝复合导电片等产品。
为迎合时代的需求,走绿色环保之路,山东清铝将继续保持工艺领先和技术进步,精益求精,持续改进,以期生产出更好的产品,为客户降低能耗,提高效率,满足客户的各项要求。
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