一种阳极板定量浇铸的方法与流程

本发明涉及阳极板浇铸技术领域，特别涉及一种通过监测阳极板模具型腔内熔体厚度变化对阳极板进行定量浇铸的方法。

背景技术：

在镍、铜、铅、锡等电解精炼生产中，将粗金属料、残极等进行配料熔化，然后在特定形状的模具中铸成阳极板，并与阴极板交叉放置在电解槽中通直流电进行电解，阳极上的金属和比其活泼的杂质元素发生氧化溶解进入溶液，精炼金属元素则在阴极板上还原沉积，得到纯度更高的阴极产品。

阳极板上金属及其它活泼金属不断氧化溶解进入溶液，而不活泼的元素会残留在极板上或者部分沉积到槽底形成阳极泥。电解过程中维持合理经济指标的电解工艺要求保留一定量的残极返回熔炼炉中与新的原料一起再熔炼、浇铸成阳极进入下一个电解周期。阳极板的均匀性是保证电解精炼过程获得高质量阴极产品、均匀电流分布、低的产品直流电耗和低的残极回收率的重要因素，而阳极板厚度是浇铸过程中控制的最主要参数之一。目前一般通过电子秤称重方法控制浇铸金属熔体重量来对阳极进行定量浇铸。

与铜、铅等电解精炼相似，硫化镍电解精炼生产金属镍过程中，使用的阳极含75％左右的镍和约25％的硫。硫化镍熔体粘度大、流动性差，浇铸过程特别容易结渣，使用电子秤称重方法来控制阳极板质量无法保证厚度的一致性，效果不好，而硫化镍阳极的厚度对电解指标的影响更为严重，亟需采用新的控制阳极浇铸质量的方法。

技术实现要素：

为了解决现有电子秤称重方法控制阳极板质量效果不好的问题，本发明提供了一种通过监测阳极板模具型腔内熔体厚度变化对阳极板进行定量浇铸的方法，包括：

将非接触式测距装置安装于浇铸位置的正上方区域；

根据所述测距装置测量的数据，确定浇铸机上的模具型腔是否到达所述浇铸位置；

当所述模具型腔到达所述浇铸位置时，停止浇铸机运行，并向所述模具型腔中浇铸高温液态阳极熔体；

当所述模具型腔到达所述浇铸位置，且所述测量装置测量的数据与浇铸时所述测距装置测量的数据的差值达到阳极板浇铸厚度预设值时，停止浇铸。

所述根据所述测距装置测量的数据，确定浇铸机上的模具型腔是否到达所述浇铸位置的步骤具体包括：

根据所述测距装置测量的数据，建立测量距离与时间的变化曲线；

根据所述变化曲线中出现表示两个模具之间间隙的距离尖峰、模具型腔的上边缘距离和模具型腔的底面距离，确定浇铸机上的模具型腔到达所述浇铸位置。

所述阳极板浇铸厚度预设值通过如下公式计算：

h_s＝e^{aT+bγ+cη+dδ}

其中，T为阳极熔体温度、γ为阳极熔体密度、η为阳极熔体粘度、δ为浇铸口与模具型腔之间的高度，a、b、c和d均为常量系数。

所述非接触式测距装置包括激光测距仪、超声波测距仪和X射线测距仪中的任意一种，或者由它们组成的测距仪阵列。

本发明提供的阳极板定量浇铸的方法，通过非接触式测量方式准确控制浇铸模具中阳极熔体的厚度，从而大幅度提高了阳极板浇铸的质量，不仅实现了对镍电解用阳极和铜、铅、锡等精炼阳极的浇铸，而且还广泛适用其他需要使用浇铸阳极进行电解的金属生产过程。本发明由于采用远离高温的非接触式测量方法，使得浇铸系统的制造和控制得到大幅度简化，维护成本大幅降低，显著地提高了镍阳极板浇铸的控制精度。

附图说明

图1是本发明实施例提供的阳极板定量浇铸的工作原理示意图；

图2是本发明实施例未进行浇铸时的距离-时间变化曲线(横轴为时间，纵轴为距离)；

图3是本发明实施例进行浇铸时的距离-时间变化曲线(横轴为时间，纵轴为距离)。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明技术方案作进一步描述。

本发明实施例采用非接触式测距装置连续测量测距装置到模具表面或模具型腔内熔体表面的距离变化，实现对阳极板的定量浇铸。如图1所示，在浇铸机1的浇铸位置4的正上方区域安装非接触式测距装置7，用于连续测量测距装置7到模具2的表面3或者模具型腔内熔体表面固定点4的距离。测距装置7包括激光测距仪、超声波测距仪和X射线测距仪中的任意一种，或者由它们组成的测距仪阵列。当浇铸模具运动且未进行浇铸时，测距装置7的测量数据是测距装置到浇铸机上模具表面的距离，该距离随时间变化的曲线如图2所示。在图2中，标记9表示测距装置7到两个模具之间间隙的距离尖峰，标记10表示测距装置7到两个模具型腔上边缘的距离，标记11表示测距装置7到模具的两个型腔底面的距离，标记12表示测距装置7到模具的两个型腔之间的上边缘距离。如图3所示，经过时间τ后，模具型腔中部与浇铸口中线对准，此时开始浇铸过程。浇铸时，测距装置7到熔体表面距离随时间变化的曲线(也称浇铸线)由图3中的标记13表示；浇铸任意时刻的熔体厚度(也即阳极板浇铸厚度)为标记11表示的距离与浇铸线13上的点的距离差值。当熔体厚度达到阳极板浇铸厚度预设值h_s(对应图3浇铸线13上的A点)时，抬起浇铸包，停止浇铸。浇铸机上的模具型腔具有固定的几何形状，当阳极板的浇铸厚度被准确控制后，阳极板的重量、尺寸也得到准确的控制，从而实现定量浇铸。

参见图1和图3，本发明实施例提供的阳极板定量浇铸的过程为：在进行浇铸时，浇铸机运动，测距装置7将实时测量的距离通过数据线8发送到控制系统；控制系统根据收到的数据，建立距离-时间曲线；当距离-时间曲线上出现如图3所示的距离尖峰9和模具型腔上边缘的距离10时，第一个模具型腔出现并经过时间τ后，第一个模具型腔中部与浇铸口中线对准，浇铸机停止运动；浇铸包5向第一个模具型腔中注入阳极熔体6，此时测距装置7测量的距离按浇铸线13变化；当标记11表示的距离与浇铸时测量的距离的差值达到阳极板浇铸厚度预设值h_s时，抬起浇铸包，停止浇铸，最终得到厚度为H的第一块阳极板；浇铸机再继续运动，当距离-时间曲线出现两个模具型腔之间的上边缘距离12时，第二个模具型腔出现并经过时间τ后，第二个模具型腔中部与浇铸口中线对准，浇铸机停止运动，浇铸包5向第二个模具型腔中注入阳极熔体，此时测距装置7测量的距离仍按浇铸线13变化，当标记11表示的距离与浇铸时测量的距离的差值达到阳极板浇铸厚度预设值h_s时，抬起浇铸包，停止浇铸，最终得到厚度为H的第二块阳极板；之后，浇铸机再继续运动，开始下一个模具的浇铸过程，如此循环直至完成所有阳极熔体的浇铸工作。需要说明的是：由于浇铸包5的浇铸口抬起停止浇铸是个动态过程，以及液态熔体的流动性，导致阳极板的最终浇铸厚度大于阳极板浇铸厚度预设值；阳极板的最终浇铸厚度H为标记11表示的距离与浇铸线13上最低点B的距离的差值。阳极板浇铸厚度预设值h_s按照公式h_s＝e^{aT+bγ+cη+dδ}来设定，其中：T为阳极熔体温度、γ阳极熔体密度、η阳极熔体粘度、δ为浇铸口与模具型腔之间的高度；a、b、c和d均为常量系数，取决于具体的阳极材质和浇铸工艺制度。下面通过几个典型的应用实施来进一步阐述阳极板定量的浇铸过程。

实施例1：硫化镍电解阳极板定量浇铸方法

1)在硫化镍阳极板浇铸机浇铸点位置的正上方3米以上位置安装激光测距仪，对浇铸过程进行连续的距离测量，记录距离随时间变化的曲线。

2)控制浇铸机向前运动，在距离-时间曲线上先发现对应模具之间间隙的尖峰，然后是模具型腔上边缘、模具型腔底面平台，直至第一个模具型腔与浇铸包浇铸口对中。

3)浇铸机停止运动，放下浇铸包浇铸口，向第一个模具型腔中注入硫化镍熔体，直到熔体厚度达到阳极板浇铸厚度预设值h_s时，抬起浇铸包，流入到第一个模具型腔中的硫化镍熔体迅速减少直至停止，完成第一块阳极板浇铸。

4)浇铸机向前运动至模具的第二个模具型腔与浇铸口对中，按步骤2)和3)开始浇铸第二块阳极板浇铸并完成浇铸。

5)启动浇铸机运动，重复步骤2)、3)和4)进行下一个模具中两个阳极板的浇铸，直至完成所有硫化镍阳极板的浇铸。

实施例2：铜电解精炼阳极板定量浇铸方法

1)在铜阳极板圆盘浇铸机浇铸点位置的正上方3米以上位置安装超声波测距仪，对浇铸过程进行连续的距离测量，记录距离随时间变化的曲线。

2)控制浇铸机向前转动，在距离-时间曲线上先发现对应模具之间间隙的尖峰，然后是模具型腔上边缘、模具型腔底面平台，直至模具型腔与浇铸包浇铸口对中。

3)浇铸机停止转动，放下浇铸包浇铸口，向模具型腔中注入粗铜熔体，直到熔体厚度达到阳极板浇铸厚度预设值h_s时，抬起浇铸包，流入到模具型腔中的粗铜熔体迅速减少直至停止，完成阳极板浇铸。

4)启动浇铸机运动，按步骤2)和3)开始下一个模具中阳极板的浇铸，直至完成所有粗铜阳极板的浇铸工作。

实施例3：铅电解精炼阳极板定量浇铸方法

1)在铅阳极板圆盘浇铸机的浇铸点位置正上方3米以上位置安装X射线测距仪，对浇铸过程进行连续的距离测量，记录距离随时间变化的曲线。

2)控制浇铸机向前转动，在距离-时间曲线上先发现对应模具之间间隙的尖峰，然后是模具型腔上边缘、模具型腔底面平台，直至模具型腔与浇铸包浇铸口对中。

3)浇铸机停止转动，放下浇铸包浇铸口，向模具型腔中注入粗铅熔体，直到熔体厚度达到阳极板浇铸厚度预设值h_s时，抬起浇铸包，流入到模具型腔中的粗铅熔体迅速减少直至停止，完成阳极板浇铸。

4)启动铸机向前转动，按步骤2)和3)开始下一个模具中阳极板的浇铸，直至完成所有粗铅阳极的浇铸工作。

本发明实施例提供的阳极板定量浇铸的方法，通过非接触式测量方式准确控制浇铸模具中阳极熔体的厚度，从而大幅度提高了阳极板浇铸的质量，不仅实现了对镍电解用阳极和铜、铅、锡等精炼阳极的浇铸，而且还广泛适用其他需要使用浇铸阳极进行电解的金属生产过程。与现有普遍采用的电子秤秤量进行的定量浇铸相比，由于采用远离高温的非接触式测量方法，使得浇铸系统的制造和控制得到大幅度简化，维护成本大幅降低，显著地提高了镍阳极板浇铸的控制精度。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。