行业标准《湿法冶金锌电积用阴极板》编制说明.docx
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行业标准《湿法冶金锌电积用阴极板》编制说明.docx
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行业标准《湿法冶金锌电积用阴极板》编制说明
行业标准《湿法冶金锌电积用阴极板》编制说明
一、工作简况
1.1项目来源及计划任务
根据全国有色金属标准化技术委员会转的工信部“关于印发2012年第二批行业标准制修订计划的通知(工信厅科[2013]102号)的文件精神,由云南大泽电极科技有限公司负责起草,现邀请博寿(天津)冶金设备制造有限公司、白银有色集团股份有限公司、北京有色研究总院等多家同行作为参与单位,共同完成《湿法冶金锌电积用阴极板》,计划编号为2013-0334T-YS,计划完成时间为2014年。
1.2涉及的行业与产品简况
在湿法电积锌工艺中,常以铅银合金板为阳极板,压延纯铝板作为阴极,依次相间置于电解槽中作为电解电极。
在电积过程中,电解液中的锌离子在直流作用下,会在铝阴极板上得到电子还原成锌沉淀下来,聚集到一定厚度或沉积一段时间后通过机械剥锌或人工剥锌得到成品锌板。
国内铝阴极板主要的生产厂家有贵州银泉有色合金有限公司、沈阳新利兴有色合金有限公司、昆明理工恒达科技有限公司、昆明鑫宇冶化科技发展有限公司、衡阳市圆明实业有限公司、博寿(天津)冶金设备制造有限公司、贵州凯里电锌极板研究所、云南大泽电极科技有限公司等,国内自产自用铝阴极板生产企业有云南驰宏锌锗股份有限公司、云南祥云飞龙再生科技股份有限公司、株洲冶炼集团股份有限公司、白银有色锌铝型材有限公司等。
国外主要有AMAGProCath(奥地利铝材公司)、EMSandVDM(德国)。
2014年国内外湿法冶金锌电积用阴极板主要生产厂家统计见表1。
据国家统计局最新数据显示,2013年全国精炼锌产量530.2万吨,较上年增长11.14%。
而铝阴极板是湿法冶金锌电积生产工艺中的必需消耗品,以电解锌为例,以0.21块/t·锌损耗量为计,每块铝阴极板的平均使用寿命为12个月,以2013年我国电解生产530万吨锌计算,其锌电积用铝阴极板市场需求在110万块以上。
其国内一些湿法锌电积企业自产自用铝阴极板数约60万片,占市场需求的55%左右。
1.3承担单位概况
云南大泽电极科技有限公司是目前国内规模最大的一家集科技研发、产品生产和贸易流通为一体的专业生产湿法冶金用电积锌、电积铜、电积镍、电积锰、电积钴等用阴阳极板的国家高新技术企业。
公司自2000年开始从事湿法冶金用阴、阳极产品与相关辅助材料的研究和开发,先后研制了长寿命多元合金阳极(国家重点新产品)、铅基多元合金阳极(云南省名牌产品)、3.2m2大型阴、阳极板、节能型阴极导电头、摩擦焊接阴极板电夹头及新型电极等产品。
近年来,凭着良好的信誉和先进的技术,“大泽”牌阴阳极板已销往国内广西、贵州、四川、陕西、广东、福建、河北、河南、湖北、江西、安徽、浙江、新疆、内蒙、辽宁、天津等二十多个省市自治区。
1.4编制原则与依据
1.4.1本标准根据GB/T1.1-2000和GB/T1.2-2002《标准化工作导则》的规定编写。
1.4.2标准的制定应充分考虑国内主要同行生产企业的制备技术标准与产品质量控制和相关使用单位要求与建议,以及用户的需求,为用户提供满意的产品。
1.4.3标准的制定应借鉴相关产品的检验、检测规范,对该项标准中的锌电积用阴极板的牌号分类、化学成分、试验方法、检验规则、包装、标识、运输、贮存要求等进行制定。
制定后的标准应更加科学合理,具有可操作性,同时促进湿法冶金锌电积用阴极板制作行业技术水平的提高。
二、标准的主要内容及说明
根据目前现阶段国内外湿法冶金用铝阴极板的生产水平现状、市场需求及用户使用的需要,在对同行加工企业进一步调研的基础上,对该项行业标准的产品牌号、尺寸规格、使用范围、要求、试验方法、检验规则、包装方式、标志、贮存、运输内容等方面内容进行了部分的修改与规范。
2.1关于范围
本标准界定了本标准的标准化对象、适用范围。
即本标准规定了湿法冶金锌电积用阴极板产品的术语和定义、要求、试验方法、检验规则与标志、包装、运输、贮存及质量证明书与合同(或订货单)内容。
本标准适用于以双零铝合金板材为基本材料,按照特定工艺加工而成的,作为锌电积工业使用的搭接式和夹接式铝阴极板。
2.2关于规范性引用文件
在浙江省嘉兴市标准预审会的基础上,补充添加对导电横梁(浇铸成型)原料成分要求的引用文件。
2.3关于阴极板的分类、板面材质及状态的确定
鉴于目前国内外湿法冶金锌电积工艺中铝阴极板因导电头结构和安装方式的不同,在电解槽中导电方式可分为搭接式和夹接式两种,因此铝阴极板的板型主要分为搭接式铝阴极板和夹接式铝阴极板(不同阴极板外形结构参考示例如图1所示)。
(b)
1.铝板2.导电横梁3.吊耳(双吊耳)4.导电头
图1(a)搭接式铝阴极板参考示意图,(b)夹接式铝阴极板参考示意图
国内的大小型锌电积冶炼企业和制造企业,为保证铝板有较好的机械强度,能够承受机械剥锌和人工剥锌所给的较大剥离力和敲击力,一般都使用状态为H18的纯铝板,同时在进一步调研统计国内同行加工企业和实际应用厂家,目前1050牌号的铝板面在锌电积行业应用几乎很少,仅有牌号1060、1070铝板面在锌电积行业使用。
国外主要使用ENAW-1070A、H18-1060牌号铝板制作阴极板。
目前国内外锌电积生产企业铝阴极板调研统计情况见表1。
表1国内外锌电积用铝阴极板生产厂家统计
生产厂家
生产规模/万片
生产阴极铝板牌号
主营阴极板板面大小或尺寸规格
备注
AMAGProCath(奥地利铝材公司)
-
ENAW-1050A、ENAW-1070A
宽600~1620mm;长>600mm;厚4-8mm
LimpactBrochot(博寿-法国)
15
常规用H18-1070
主要经营3.2㎡(含)以上搭接式阴极大板
EMSandVDM(德国)
-
常规用H18-1060
主要经营3.2㎡(含)以上搭接式阴极大板
贵州银泉有色合金有限公司
10
1070-H18
常规版1010×666×4;其他规格由客户来定
沈阳新利兴有色合金有限公司
12
1070
主要生产1.13、1.6、2.6、3.2㎡的阴极板;厚度范围:
4~10mm。
衡阳市圆明实业有限公司
10~12
-
-
昆明理工恒达科技股份有限公司
5
阴极板用压延纯铝板(A1>99.5%)制成,
一般尺寸为长1020~1520mm、宽600~900mm、厚4~8mm,
贵州凯里电锌极板研究所
8~10
阴极板用压延纯铝板1070
阴极板长1120mm,宽600~800mm,厚3~5mm
云南大泽电极科技有限公司
10
主要1070-H18、1060-H18
阴极板长800~1760mm,宽500~1000mm,厚度4~8mm。
昆明鑫宇冶化科技发展有限公司
10
1070-H18
规格由客户来定
云南驰宏锌锗股份有限公司
5
铝板1070
3.2㎡铝阴极板
自产自用
白银有色锌铝型材有限公司
3
1070
主要规格1190×800×6mm;1190×666×5mm,根据客户要求可生产各种规格型号阴极板
自产自用
综上所述,在同行调研基础上,本标准将湿法冶金锌电积用阴极板产品板面材质分为2种,分别为1060、1070两个牌号,铝板面状态为H18。
产品标记按产品名称、标准编号、板面材质、状态和规格的顺序表示。
标记示例如下:
示例1:
用1070牌号、H18状态铝板制成的、厚度8.0mm、宽度950mm、长度1450mm的锌电积用搭接式阴极板,标记为:
锌电积用搭接式阴极板YS/TXXXX-XXXX-1070-H18-8.0×950×1450
2.4关于阴极板的板面化学成分的确定
在湿法冶金锌电积工艺中,要求铝阴极板有较好的导电性能,而导电性能与其纯度有密切关系。
在铝中杂质的存在会导致电阻率增加,杂质含量越高,电阻率增加越明显。
铝阴极板在一定机械强度和耐蚀性范围内,阴极铝板的纯度越高越好。
同时结合多年来国内外用户对铝阴极板的实际使用要求与牌号类型范围及生产企业对铝阴极板制备加工经验和给其供货的铝合金板材生产企业提供的资料,涵盖了湿法冶金锌电积用铝阴极板的牌号范围。
主要包括1060、10702个牌号铝板,其化学成分应符合GB/T3190的规定。
阴极板板面化学成分如表2所示。
表2阴极板板面化学成分
牌号
化学成分(质量分数)/%
Si
Fe
Cu
Mn
Mg
Cr
Zn
Ti
其他
元素
其他杂质a
Alb
单个
合计
1060
≤0.25
≤0.35
≤0.05
≤0.03
≤0.03
—
≤0.05
≤0.03
-
≤0.03
—
余量
1070
≤0.20
≤0.25
≤0.04
≤0.03
≤0.03
-
≤0.04
≤0.03
-
≤0.03
-
余量
a其他杂质指表中未列出或未规定数值的元素。
b铝的质量分数为100.00%与所有含量不小于0.010%的元素含量总和的差值,求和前各元素数值要表示到0.0X%。
2.5关于阴极板的板面尺寸规格、允许误差的确定
锌电积用阴极板的尺寸规格及允许偏差均根据多年来用户的要求及生产厂家的加工实际情况确定(见表3国内外应用厂家阴极板统计材料)。
为了保持标准的适用性,在结合GB/T3880.3-2012基础上,本标准规定产品的尺寸及允许偏差应符合本标准4.2与4.4条规定或者供需双方签定的技术图样。
表3国内应用厂家阴极板统计材料
生产厂家
生产规模
生产阴极铝板牌号
尺寸、性能、表面质量等统计
厂家一
10万吨电锌
搭接式铝阴极板-1070-H18
板面1760×1000×7,允许误差:
长度:
±2.0mm;宽度:
±2.0mm;厚度:
±0.2mm对角线方差:
±2.0mm;
导电棒1490×60×25;
导电棒尺寸允许公差:
-0/±3mm;宽度±0.2mm;高度:
±0.2mm。
阴极板表面光洁平整,不会有任何的毛刺、划痕和裂痕等。
厂家二
10万吨电锌
搭接式铝阴极板-1070-H18;
1070铝,原铝(Al≥99.5%),铝板状态H18
板面1760×996×7,允许误差:
长度:
±2.0mm;宽度:
+2/-1mm;厚度:
+0.2/-0.1mm对角线方差:
±2.0mm;
铝板平整度:
与导电棒焊接之前,任意两点之间的公差不超过1mm;焊接后不超过1.5mm。
厂家三
-
夹接式铝阴极板,1060、1070
板面厚度:
δ=4±0.15mm
抗拉强度:
σb≥120Mpa,延伸率3-5%,导电棒:
无裂缝,无飞边毛刺,吊环无缺陷,板面与焊缝紧密无夹渣无残留焊渣,
厂家四
10万吨电锌
搭接式铝阴极板,1070-H18
板面1215×800×6,允许误差:
长度:
±2.0mm;宽度:
±1mm;厚度:
+0.15/-0mm;对角线允许偏差3mm。
机械性能:
抗拉强度σb>=120Mpa,伸长率≥4%(50mm试片);阴极板板面光滑、平整,不允许有斑痕、点蚀、裂痕、夹杂、严重划痕及起皮等机械损伤。
厂家五
-
夹接式铝阴极板,1070-H18
常规板1000×666×4mm
厂家六
2万吨电锌
夹接式铝阴极板,1070-H18
常规板1000×666×4mm
厂家七
1万吨电锌
夹接式铝阴极板,1070-H18
常规板980×500×4mm
厂家八
2万吨电锌
夹接式铝阴极板,1070-H18
常规板1000×665×4mm
2.6关于阴极板性能确定
电流效率是评价电解锌生产的关键技术指标,而铝阴极板的机械性能对高效的锌电解有着重要的影响。
优异机械性能的阴极板可以减少锌电积过程中短路或烧板现象的发生,减少工作人员的劳动强度等。
本标准对牌号1060、1070铝阴极板机械性能与布氏硬度进行了明确规定,应符合表4规定。
同时T2铜导电头的导电性能应符合表5规定。
表4湿法冶金电解锌用阴极板的力学性能与硬度
牌号
抗拉强度σb,MPa
伸长率δ,%
布氏硬度,HB
1060
≥125
≥4
≥25
1070
≥120
≥4
≥20
表5T2铜导电头的导电性能
牌号
20℃的导电率(%IACS)
20℃电导率(MS/m)
电阻系数(Ω·mm2/m)
T2
≥96
≥55.68
≤0.017959
2.7关于外观质量
阴极板板面外观应光滑、平整、清洁,不允许有裂纹、腐蚀、气泡、夹杂物、油污杂质和分层等缺陷,板面边部应切齐,无毛刺、裂边及其他影响使用的缺陷。
阴极板距板材边沿15mm范围内允许有轻微的、不影响使用的机械损伤缺陷等。
轻微缺陷允许用400号砂纸检验性修磨,但修磨深度不得超过厚度允许偏差。
导电横梁、吊耳和导电头应光滑、平整、无飞边毛刺,无分层夹杂和气孔,无裂纹或断裂。
2.8关于铝阴极板焊接与紧固质量确定
本标准的焊接与紧固质量应符合表6规定。
导电横梁分别与导电头、铝板面、吊耳的焊接质量应按EJ/T1064标准规定进行。
表6焊接与紧固质量
加工方式
连接对象
焊接质量
其他
焊接
导电横梁与铝板面
焊缝应密实饱满、表面平整光滑、平缓过渡,不允许有裂纹、表面密集气孔、夹杂、未填满弧坑、未熔合、未焊透、组织过烧等缺陷。
-
导电横梁与导电头
导电横梁与导电头整体浇铸结构除外
导电横梁与吊耳
导电横梁与吊耳整体浇铸结构除外
机械紧固
导电横梁与导电头
借助力矩扳手使不锈钢螺栓、螺母、垫圈将导电头紧固于横梁,螺栓、螺母端面应与横梁及导电头平面均匀接触,不应倾斜、松动。
导电横梁与导电头整体浇铸结构除外
三、主要试验(或验证)的分析、综述报告
本标准制定的依据来源于对国内外主要生产厂家及使用单位客户的调研,所规定的各项技术指标和检验项目符合生产企业的实际生产技术水平,并能够满足使用单位的应用要求,具备合理性和可操作性。
对于1060、1070纯铝板机械性能的验证,我公司分别对博寿(天津)冶金设备有限公司、白银有色锌铝型材有限公司、西南铝业(集团)有限责任公司、云南铝业、西南铝等公司的来样铝板分别利用HB-3000型布氏硬度计与WDW-10型电子万能试验机进行了布氏硬度与机械抗拉强度性能的测试。
测定的结果如下表所示。
表7布氏硬度值测试结果
生产厂家
牌号与板面状态
厚度/mm
布氏硬度/HB
平均值
宏泰铝业有限公司
1060-H18
4.0
27.3
29.8
28.1
28.4
1060-H18
6.0
26.8
27.0
26.6
26.8
1060-H18
7.0
20.3
20.1
20.0
20.1
云南大泽电极科技有限公司
1060-H18
4.0
26.9
27.5
27.3
27.2
1060-H18
6.0
26.3
26.5
26.0
26.3
1060-H18
7.0
22.1
22.5
21.9
22.2
1070-H18
4.0
25.1
25.1
25.0
25.1
1070-H18
6.0
22.6
22.2
22.7
22.5
1070-H18
7.0
19.5
20.1
20.6
20.1
白银有色锌铝型材有限公司
1070-H18
4.0
25.9
23.9
24.9
24.9
1070-H18
5.0
24.0
24.5
25.1
24.5
1070-H18
8.0
22.9
23.4
23.1
23.1
1070-H18
17.0
19.7
20.5
20.8
20.3
博寿(天津)设备制造有限公司
1070-H18
7.0
22.0
21.8
21.1
21.6
云南铝业股份有限公司
1070-H18
4.0
23.2
22.9
22.7
22.9
1070-H18
5.0
22.5
23.1
22.8
22.8
武汉金铝铝业有限公司
1070-H18
7.0
24.0
23.9
23.5
23.8
西南铝业(集团)有限责任公司
1070-H18
7.0
24.5
24.9
24.9
24.8
表8抗拉强度与延伸率测试结果
生产厂家
牌号与板面状态
厚度/mm
抗拉强度/σb,MPa
伸长率/δ,%
宏泰铝业有限公司
1060-H18
4.0
131.0
7
1060-H18
6.0
125.2
10
1060-H18
7.0
123.7
12
云南大泽电极科技有限公司
1060-H18
4.0
127.0
9
1060-H18
6.0
123.2
11
1060-H18
7.0
125.8
9
1070-H18
4.0
130.2
11
1070-H18
6.0
126.7
13
1070-H18
7.0
120.4
16
白银有色锌铝型材有限公司
1070-H18
4.0
135.1
10
1070-H18
5.0
131.5
14
1070-H18
8.0
125.3
15
1070-H18
17.0
-
-
博寿(天津)设备制造有限公司
1070-H18
7.0
129.3
15
云南铝业股份有限公司
1070-H18
4.0
128.6
13
1070-H18
5.0
122.2
16
西南铝
1070-H18
7.0
132.0
16
武汉金铝铝业有限公司
1070-H18
7.0
127.3
12
GB/T3880.2
1060-H18
3.0
≥125
≥4
GB/T3880.2
1070-H18
3.0
≥120
≥4
四、主要工作过程
云南大泽电极科技有限公司接到《关于2012年第二批行业标准制修订计划的通知(工信厅科[2013]102号)的文件》(计划编号为2013-0334T-YS)的任务后,立即成立了标准起草小组,由公司企业技术中心总工程师负责,技术质量部牵头,组织质检部门、销售部门和项目技术人员共同组成标准编制组。
(1)通过收集、分析、研究了湿法冶金锌电积用阴极板的相关技术资料,对检测数据进行分析比对,查阅国内外同类企业的产品生产情况,了解其工艺、产能、规格、质量控制水平等基本情况,汇总近年来生产情况、检验情况及用户对产品的反馈意见和市场需求情况,并通过在云南省内及周边单位进行调研和电话了解,在参考多家同行单位企业技术标准(包括昆明鑫宇冶化有限公司、白银有色锌铝型材有限公司、河南豫光锌业有限公司、云南大泽电极科技有限公司企业标准等)水平为基础,完成了标准草案稿。
(2)2014年4月22日——4月24日在广东汕头市,参加了标准会议并对该《湿法冶金锌电积用阴极板》行业标准进行了讨论与修改。
(3)2014年5月至2014年9月,采用电子邮件、电话和实地调研等方式对16家产品用户与同行业生产单位进行了该项标准的调研、修改等工作,共计发出《征求意见稿》16份,回函9份。
同时对3.0mm厚度以上的1060、1070纯铝阴极板相关的硬度、拉伸性能进行了相关试验论证。
(4)2014年9月24至2014年9月26日在浙江省嘉兴市,参加了该标准预审会议,同行单位博寿(天津)冶金设备制造有限公司、白银有色集团股份有限公司、北京有色研究总院及株冶集团、中金岭南等使用单位对该标准预审稿内容进行了详细的讨论与审议。
(5)2014年10月至2014年12月,针对各参与专家在上次预审会上提出的问题和建议,对该项行业标准相关内容、试验进行补充、修改与完善。
五、与有关的现行法律、法规和强制性国家标准的关系
本标准所规定的内容,完全符合我国目前法律法规的规定。
六、重大分歧意见的处理经过和依据
无
七、标准作为强制性或推荐性标准的建议
建议本标准为推荐性行业标准。
八、贯彻标准的要求和措施建议
本标准审核发布后,应该组织相应的同类生产厂家(包含一些自产自用的企业)、使用用户(具有行业代表性的企业)对此标准的实施意义和技术要求进行宣传贯彻,使之对此标准的技术条款及实施要求理解透彻,提高对标准运用的认识,以达到发挥标准的作用,使生产企业和用户企业都确实受益。
九、废止现行有关标准的建议
无。
十、其他应予说明的事项
无。
十一、预期效果
锌电积用阴极板作为湿法电解冶金和电化学工业重要的装备器件,是整个电化学反应体系的核心主体,其尺寸规格、性能指标等直接关系到电解和电化学过程的稳定性、产品的产率和质量、运行成本和电能消耗等。
本标准考虑我国现有湿法冶金锌电积用阴极板生产加工企业的现状,从当前与未来生产与应用行业发展趋势出发制定的。
将为生产企业和用户单位提供基本的技术依据,在本标准的基础之上将促使生产商规划生产管理、改进生产工艺、提供产品质量。
《湿法冶金锌电积用阴极板》行业标准编制小组
2014年12月
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- 湿法冶金锌电积用阴极板 行业标准 湿法 冶金 锌电积用 阴极 编制 说明