有色金屬冶煉(銅電解、鋁鑄造、鋅合金壓鑄)過程中,高溫冶煉爐、鑄造模具會產生大量熱量,溫度失控會導致金屬純度下降(如銅電解雜質超標)、鑄件開裂(如鋁型材縮孔),甚至引發設備燒毀事故。專用有色金屬冶煉冷水機通過高溫耐受、大負荷冷卻設計,滿足 GB/T 13586-2022、YS/T 419-2021 等行業標準要求,保障冶煉過程穩定與產品品質。
1. 銅電解精煉槽恒溫冷卻
針對銅電解精煉工序(粗銅提純至 99.99% 純銅),電解槽電解液需穩定在 55±2℃(溫度過低會降低電解效率,過高則導致硫酸揮發、極板腐蝕)。冷水機采用 “電解槽蛇形盤管冷卻系統”,通過嵌入槽內的鈦合金盤管(耐硫酸腐蝕,使用壽命≥5 年),將電解液溫度精準控制在 55±1℃,同時配備 “電流 - 流量聯動” 功能:當電解電流從 2000A 提升至 3000A 時,自動加大冷卻流量(從 5m3/h 增至 8m3/h),抵消電流增大產生的額外熱量。例如在 10 萬安培銅電解槽中,穩定的電解液溫度可使電流效率提升至 95% 以上(傳統冷卻僅 90%),陰極銅純度達 99.995%,雜質含量(如鐵、鎳)≤0.003%,符合《陰極銅》(GB/T 467-2010)高純銅標準,避免因溫度波動導致的極板鈍化、電解槽結垢問題。
2. 鋁型材鑄造模具降溫
鋁型材擠壓鑄造(如建筑用鋁型材、工業鋁部件)中,模具溫度需控制在 300±5℃(溫度過高會導致型材表面氧化、脫模困難,過低則引發鑄件冷隔、縮孔)。冷水機采用 “模具分區冷卻系統”:通過模具內預設的多組冷卻水路,對模具進料口(溫度 320±5℃)、成型區(300±5℃)、出料口(280±5℃)進行分區控溫,同時配備 “紅外測溫聯動”:實時監測模具表面溫度,當局部溫度超限時,自動調整對應區域冷卻流量。例如在 6063 鋁合金型材鑄造中,分區冷卻可使模具壽命延長至 8000 模次(傳統冷卻僅 5000 模次),型材表面粗糙度 Ra≤1.6μm,尺寸精度誤差≤0.1mm,避免因模具過熱導致的型材變形、表面氣泡問題。
3. 鋅合金壓鑄快速冷卻
鋅合金壓鑄(如汽車零部件、五金配件)需將熔融鋅合金(450-480℃)注入模具后快速冷卻至 150℃以下定型,冷卻時間過長會延長生產周期(傳統自然冷卻需 30 秒 / 件),過快則導致鑄件應力集中(開裂率超 5%)。冷水機采用 “壓鑄模噴霧 - 水冷復合系統”:第一階段通過高壓水霧(水溫 25℃)將模具溫度從 400℃降至 200℃(冷卻時間 8 秒),第二階段通過模具內冷卻水路降至 150℃(冷卻時間 5 秒),總冷卻時間縮短至 13 秒 / 件。例如在鋅合金汽車門把手壓鑄中,復合冷卻可使鑄件成型效率提升 2 倍,應力開裂率控制在 0.5% 以內,鑄件硬度達 HB 80-90(符合《鋅合金壓鑄件》GB/T 13821-2009),同時減少模具熱疲勞損傷,降低維護成本。
4. 耐高溫腐蝕與防爆設計
有色金屬冶煉環境含強酸(硫酸、鹽酸)、高溫金屬液,冷水機接觸腐蝕介質的部件采用哈氏合金 C276(耐 80% 硫酸腐蝕,耐溫≤650℃),管路接口采用氟橡膠密封墊(耐高低溫 - 20℃至 200℃,防酸液滲漏);針對鋅合金壓鑄車間的鋅蒸汽(易燃易爆),設備電氣部件采用 Ex d IIB T4 Ga 級防爆設計,符合《有色金屬冶煉廠安全設計規范》(GB 50986-2014),避免蒸汽遇電火花引發爆炸事故。同時配備 “高溫預警” 功能,當冷卻介質溫度超過 60℃時,自動啟動備用冷卻回路,防止設備過熱損壞。

有色金屬冶煉對生產效率與產品純度要求極高,冷水機操作需兼顧高溫適配與防腐蝕規范,以冶煉專用水冷式冷水機為例:
1. 開機前系統與工藝適配檢查
? 系統檢查:確認冷卻介質(工業防凍液,濃度 40%-50%,耐溫 - 30℃至 100℃,添加緩蝕劑)液位達到水箱刻度線的 90%,檢測水泵出口壓力(穩定在 0.8-1.2MPa),查看電解槽盤管、模具冷卻水路接口密封狀態(無酸液、金屬液滲漏);檢測冷卻介質 pH 值(7-8,防止管路腐蝕),不達標則添加緩蝕劑;
? 工藝適配:根據冶煉類型設定基礎參數(銅電解電解液溫度 55℃,鋁模具 300℃,鋅壓鑄冷卻時間 13 秒),安裝溫度傳感器(電解槽傳感器深入電解液 1/2 處,模具傳感器貼附表面),校準傳感器精度(誤差≤0.5℃)。
1. 分工序參數精準設定
根據有色金屬不同冶煉工序需求,調整關鍵參數:
? 銅電解精煉:電解槽冷卻水溫 35±2℃,水流速度 5-8m3/h,開啟 “電流 - 流量聯動” 模式,電流每增加 500A,流量提升 1.5m3/h;
? 鋁型材鑄造:模具進料口冷卻水溫 25±2℃、成型區 30±2℃、出料口 35±2℃,水流速度 3-5m3/h,開啟 “紅外聯動” 模式,溫度偏差報警閾值 ±5℃;
? 鋅合金壓鑄:水霧冷卻水溫 25±1℃,噴霧壓力 0.6-0.8MPa,水路冷卻水溫 20±1℃,水流速度 2-3m3/h,開啟 “復合冷卻” 模式,設定冷卻時間 13±1 秒;
? 設定后開啟 “權限分級” 功能,僅持冶煉操作資質人員可調整參數,操作記錄自動上傳至冶煉生產管理系統(MES)。
1. 運行中動態監測與調整
通過冷水機 “有色金屬冶煉監控平臺”,實時查看電解液溫度、模具溫度、鑄件冷卻時間等數據,每 15 分鐘記錄 1 次(形成冶煉質量臺賬)。若出現 “銅電解電流效率下降”(多因電解液溫度偏低),需提升冷卻水溫 2-3℃,同時檢測電解液濃度(維持 180-200g/L 硫酸);若鋁型材表面出現氣泡(多因模具局部過熱),需加大對應區域冷卻流量,重新測試模具溫度分布;若鋅合金鑄件開裂(多因冷卻過快),需延長水霧冷卻時間 2 秒,降低水路冷卻流量 0.5m3/h。
2. 換產與停機維護
當生產線更換冶煉品種(如從銅電解換為鋁鑄造)或模具時,需按以下流程操作:
? 換產前:降低冷水機負荷,關閉對應工序冷卻回路,排空電解槽盤管內的殘留電解液(用清水沖洗 3 次,避免腐蝕管路),根據新工序重新設定溫度與流量參數(如鋁鑄造模具溫度提升至 300℃);
? 換產后:小批量試生產(如銅電解試產 1 槽,鋁鑄造試產 10 根型材),檢測產品純度、表面質量,確認無問題后恢復滿負荷運行;
? 日常停機維護(每日生產結束后):關閉冷水機,清理設備表面的酸液、金屬碎屑(用堿性清洗劑擦拭),更換冷卻介質過濾器濾芯,檢查哈氏合金部件是否有腐蝕痕跡(如點蝕、壁厚減薄)。
1. 特殊情況應急處理
? 冷卻介質泄漏(銅電解中):立即停機,關閉電解槽電源與冷卻回路閥門,用堿性中和液(5% 氫氧化鈉溶液)處理泄漏的電解液,更換損壞的管路或密封件后,重新注入冷卻介質并檢測 pH 值;已生產的陰極銅需重新檢測純度,不合格產品重新電解;
? 突然停電(鋁鑄造中):迅速關閉冷水機總電源,斷開與模具的連接,手動打開模具泄壓閥(防止鋁液凝固堵塞模具),啟動備用發電機(30 秒內恢復供電),優先恢復模具冷卻系統;恢復供電后,重新校準模具溫度,試生產 3-5 根型材檢測質量;
? 模具超溫報警(鋅壓鑄中):立即停止鋅液注入,啟動備用冷卻水泵(流量提升至正常的 1.5 倍),同時向模具表面噴灑降溫劑(如石墨乳),待模具溫度降至 300℃以下后,檢查冷卻水路是否堵塞(用壓縮空氣吹掃),排除故障前禁止繼續壓鑄。
? 日常維護:每日清潔設備表面與過濾器,檢測冷卻介質液位、pH 值;每 2 小時記錄電解效率、鑄件合格率數據;每周用檸檬酸溶液(濃度 3%)清洗冷卻管路(去除水垢、電解液結晶),檢查防爆部件密封狀態;每月校準溫度傳感器(溯源至國家計量標準),對水泵、壓縮機添加耐高溫潤滑油;每季度對哈氏合金部件進行壁厚檢測,評估腐蝕程度;每年對換熱器進行打壓測試(保壓 1.2MPa,30 分鐘無壓降);
? 選型建議:銅電解精煉選 “電解槽專用冷水機”(制冷量 50-100kW,耐硫酸腐蝕),鋁型材鑄造選 “分區控溫冷水機”(支持多水路獨立控溫),鋅合金壓鑄選 “復合冷卻冷水機”(帶噴霧 + 水冷模塊);大型冶煉廠建議選 “集中供冷系統”(總制冷量 200-500kW,支持多車間并聯);選型時需根據冶煉規模與熱負荷匹配(如 10 萬安培銅電解槽需配套 80-100kW 冷水機,6000 噸 / 年鋁型材廠需配套 150-200kW 冷水機),確保滿足有色金屬高效冶煉需求,保障產品品質與生產安全。