0 引言

在铜冶炼系统中的始极片多数采用钛种板作母板生产，随着技术的快速发展，国外出现了以电解铜为原料轧制制作始极片的新工艺。该工艺比传统的钛种板生产始极片成本较高，但是其始极片表面质量好，可缩短电解极距，取消制造始极片所需的电解槽从而增加了电解铜的产量，可为冶炼厂带来较好的经济效益。

1 传统始极片生产工艺

目前，国内在铜电解过程中，大都采用钛种板作母板生产始极片，即以阳极铜浇铸成的阳极板作阳极，以钛种板作阴极在种板槽内进行电解，Cu²⁺从阳极上溶解，进入电解液，在阴极钛种板上析出。当钛种板上的铜皮厚达0.5~0.7mm时，即可出槽，从种板的两面分别剥下铜皮，即为始极片。

由钛种板生产始极片过程中的电解条件，与电铜的电解过程的生产条件大体一致，具体条件如下：

（1）电流密度为200~250A/m²。

（2）铜皮生产周期为12~24h，其中阳极周期为普通槽的1/2~1/3。

（3）极距一般为80~100 mm。

（4）电解液组成相对普通槽严格。

（5）温度一般为58~63℃，循环量一般为20~25 L/min。

（6）添加剂用量较大。

始极片要经过一定的工序制作成阴极。具体制作流程如图 1所示。

2 轧制始极片生产工艺

轧制始极片的生产则是将电解铜熔炼、轧制成板，剪切成定型尺寸而成。由于始极片品种单一，规格统一，产量较大，目前国外铜及铜合金板带材生产的工艺主要有以下两种。

一种（方案1）采用感应电炉熔炼，连续或半连续铸造，热轧开坯，铣面，冷轧，中间退火，精轧，成品退火，剪切，检验，包装成为始极片。感应电炉热效率高、烧损少、熔体纯净，适应不同的生产规模和多合金品种，多配连续铸造设备，为大多铜板带生产厂商所采用。

另一种（方案2）采用的是连铸连轧工艺，该工艺是最近几年由德国MKM（该公司已被比利时Lamiterf公司兼并）研制开发成功的，是目前世界上较先进的铜板带生产技术。该工艺是在该公司Hazelett连铸机使用的基础上设法与热轧机直接相连，省去铸锭锯切、运输、铸锭再加热等工序，节约大量再加热的能源。由于连铸连轧是无头尾轧制，成品率大幅度提高，大大降低了成本。该工艺是一种节能、高质、高产、低成本的新工艺。适应于品种和规格比较单一，年产量在5~8万t以上较大规模生产。图 2表示了两种方案生产始极片的工艺流程。

随着近年来我国铜加工产业的快速发展，引进了国外先进的设备和技术，已经能够自主生产轧制始极片。以某年产6万t铜板带生产厂为例，该厂配置了22t的工频感应熔炼炉，全连续铸造机，1250热轧机，1250冷轧机，1250气垫退火炉，1250清洗机组以及1250纵剪机组和横剪机组。该厂轧制始极片的生产工艺为：将原料送入熔炉熔化，经扒渣、保温处理后进入全连续铸造机铸出220mm厚的铸锭。将铸锭送入步进炉加热，然后进入热轧机，轧至17mm厚。在线冷却、铣面后带的厚度为16mm。切头尾、卷取，形成带坯，供后道工序用。铣面后的带坯经冷轧、中间退火、精轧、成品退火、清洗、切定尺等工序，其尺寸性能依照客户的要求，即为成品—轧制始极片。具体流程如下：

配料→熔炼→保温→连续铸造→铸坯（厚220mm）→步进炉加热→热轧（厚度为17mm）→铣面（厚度为16mm）→冷轧→中间退火→精轧（客户要求的厚度通常为0.5~0.8mm）→成品退火→清洗→切定尺→检验→包装入库（始极片）。

3 轧制始极片的优势和经济效益

轧制法生产始极片与传统Ti种板生产始极片相比，轧制法生产的始极片，由于其表面提高了几何准确性，可减少电极间距，增大电流密度，取消了制造始极片所需的电解槽，因而大大提高了电解车间的生产能力。并且可使电解车间实现高度机械化、自动化，大大提高生产效率，具有许多优点，是一项值得推广的新技术。其优点如下：

（1）由于轧制法生产的始极片几何精度提高，可减少极距5%~10%，提高每个电解槽的电解铜的生产能力。该措施可提高电解铜生产能力5%~10%。

（2）由于轧制法生产的始极片表面光滑，可增加电流密度5%~10%，该措施可提高电解铜生产能力5%~15%。

（3）省掉制造始极片所需的电解槽，避免传统Ti种板生产所需额外的维护，该措施可提高电解铜生产能力1%。

（4）降低电解槽的操作成本。

（5）可提高电解铜生产能力11%~26%。

采用轧制法生产的始极片也可以为铜冶炼厂带来较好的利润。以某公司为例，该公司年产电解铜15万t，其中始极片用量6 750t/a，始极片规格1 000mm×1 020mm×0.8mm，经计算采用Ti种板法生产始极片的单位加工成本约为500元/t（未计阳极铜消耗量）。而轧制生产始极片单位加工成本约为2 600元/t。该加工单位成本由辅助材料费、燃料动力费、职工工资及福利费、修理费、折旧费组成，未计原材料费。

（1）采用轧制法生产的始极片生产电解铜，每年可提高电解铜生产能力11%~26%，取中间值20%，则每年可增加电解铜产量为30 000t。

（2）轧制法生产的始极片重量约为8 100t。

（3）采用轧制法生产的始极片增加电解铜产量所带来的利润为：30 000×950=2 850万元（每吨电解铜的利润为950元）。

（4）Ti种板法生产150 000t电解铜所需始极片6 750t，其加工费为：6 750×500=337.5万元。

（5）轧制法生产8 100t始极片所需加工费为：8 100×2 600=2106万元。

（6）采用轧制法生产的始极片生产电解铜，可增加的利润为：（3）+（4）-（5）=1081.5万元。

4 结语

（1）轧制始极片具有几何准确性高，可以减少电解车间电极间距，增大电流密度，取消了制造始极片所需的电解槽，可使电解车间实现高度机械化、自动化，提高生产效率。并且由于提高了电解车间的生产能力，为冶炼厂带来相当可观的利润。

（2）轧制法生产始极片的用铜量约为电解铜产量的4%。据统计我国2004年电解铜的产量为204万t。2005年1~5月份国内电解铜生产量为95万t，同比增长18.1%，由于在建和扩建产能较大，2006年国内电解铜产量也将继续维持快速增长。因此轧制法生产始极片的市场潜力相当巨大。