年產(chǎn)10萬(wàn)噸電解銅的銅電解車間設(shè)計(jì)

1、忌中金建菱科立大里#埠學(xué)尚畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙年產(chǎn)10萬(wàn)噸電解銅的銅電解車間設(shè)計(jì)專業(yè)：冶金工程學(xué)生：李寧寧指導(dǎo)教師：黨曉娥設(shè)計(jì)總說(shuō)明銅的電解精煉是以火法精煉產(chǎn)出的精銅為陽(yáng)極，以電解產(chǎn)出的薄銅（始極片）作陰極，以硫酸銅和硫酸的水溶液作電解液，在直流電的作用下，陽(yáng)極銅進(jìn)行電化學(xué)溶解，純銅在陰極中沉積，雜質(zhì)則進(jìn)入陽(yáng)極泥和電解液中，熱乎從而實(shí)現(xiàn)了銅與雜質(zhì)的分離。本設(shè)計(jì)主要對(duì)銅電解過(guò)程中的物料平衡、衡進(jìn)行計(jì)算，對(duì)主要設(shè)備及輔助設(shè)備進(jìn)行計(jì)算與選擇，確定了銅電解過(guò)程中的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，并對(duì)電解液的凈化做了詳細(xì)說(shuō)明。關(guān)鍵詞：銅電解，物料平衡，熱平衡，凈化意中金建菱副立大里#埠學(xué)尚畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙Copp

2、erplantDesignofAnnualoutput150,000tonsAluminumSpecialty:MetallurgicalengineeringName：LiNingNingTutor：DangXiaoeDesignDescriptionRefiningtheprecisecopperproducedelectrolyticallyandconciselyasthepositivepolewithfirelawofcopper,takecoppersulficacidandaqueoussolutionofthesulfuricacidastheelectrolyticliqu

3、idverymuchwiththeelectrolyticthincopperbeginningthatproduces.Underthefunctionofthedirectcurrent,positivepolecoppercarriesonelectrochemistrytodissolve,purecopperisdepositedinthenegativepole,theimpurityisenteredinpositivepolemudandelectrolyticliquid,thusrealizedtheseparationofthecopperandimpurity,have

4、confirmedthemaintechnicalandeconomicindexintheelectrolyticcourseofcopper.Haveoriginallydesignedandalsocarriedonsuppliesequilibrating,calculationandchoiceofthethermalbalance,horizontalweighingapparatus,capitalequipmentandauxiliaryequipment.themaintechnicalandeconomicindicatorschoice,Andtheelectrolyte

5、purificationmadedetailedinstructionsKEYWORDS:electrolyticcopper,Equilibrate,purific忌中金建菱科立大里#埠學(xué)尚畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙目錄1前言11.1 銅的性質(zhì)11.1.1 銅的物理性質(zhì)11.1.2 銅的化學(xué)性質(zhì)31.1.3 銅的主要化合物的性質(zhì)31.2 銅的用途41.3 銅資源狀況51.3.1 世界銅資源51.3.2 中國(guó)資源71.4 中國(guó)銅的生產(chǎn)狀況和消費(fèi)81.4.1 中國(guó)銅的生產(chǎn)狀況81.4.2 銅的消費(fèi)91.1.1 銅的濕法冶金101.1.2 銅的火法冶金111.6 銅的新技術(shù)121.6.1 一種采用溶劑萃

6、取凈化銅電解液的方法本121.6.2 分散強(qiáng)化型電解銅箔及其制造方法121.6.3 硫化礦細(xì)菌浸出121.7 設(shè)計(jì)的內(nèi)容131.7.1 冶金計(jì)算13忌中金建菱科立大里#埠學(xué)尚畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙1.7.2 重要設(shè)備及輔助設(shè)備計(jì)算131.7.3 制圖內(nèi)容和要求132廠址選擇143.1 銅電解精煉流程簡(jiǎn)述163.2 銅電解精煉的理論基礎(chǔ)183.2.1 陽(yáng)極過(guò)程183.2.2 陰極過(guò)程183.2.3 陽(yáng)極上雜質(zhì)193.3 電解液的凈化204銅電解精煉的主要設(shè)備選擇215銅電解技術(shù)指標(biāo)245.1 銅電解的條件245.1.1 電解液組成245.1.2 添加劑245.1.3 電解液溫度255.1.4 電解

7、液循環(huán)255.1.5 電流密度255.1.6 同極中心距265.2 陽(yáng)極壽命和陰極周期266主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)276.1 電流效率27第II頁(yè)忌中金建菱科立大里#埠學(xué)尚畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙6.2 殘極率276.3 銅電解回收率276.4 槽電壓276.5 直流電能電位消耗286.6 硫酸單位消耗286.7 蒸汽單位消耗287電解精煉冶金計(jì)算297.1 電解槽設(shè)計(jì)計(jì)算297.1.1 商品電解槽總數(shù)297.1.2 電解槽的極板數(shù)297.1.3 每槽陽(yáng)極片數(shù)307.1.5 種板電解槽數(shù)307.2 物料平衡計(jì)算317.3 銅電解精煉熱平衡計(jì)算347.3.1 熱收入357.3.2 熱支出355.4凈液量的

8、計(jì)算377.5硫酸鹽生產(chǎn)物料平衡計(jì)算387.5.1計(jì)算銅料加入量381.1.2 計(jì)算硫酸銅產(chǎn)品產(chǎn)量391.1.3 一次母液體積39第iii頁(yè)忌中金建菱科立大里#埠學(xué)尚畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙5.6 脫銅電解物料平衡計(jì)算405.7 粗硫酸鍥生產(chǎn)計(jì)算408銅電解精煉的主要生產(chǎn)設(shè)備的選用428.1 整流器及導(dǎo)電銅材料的計(jì)算428.1.1 直流電源428.1.2 槽邊導(dǎo)電排448.1.3 槽間導(dǎo)電板458.1.4 短路棒468.2 電解液循環(huán)系統(tǒng)設(shè)備及管道計(jì)算468.2.1 集液槽468.2.2 電解液循環(huán)泵468.2.3 高位槽478.2.4 加熱器478.2.5 供液管488.2.6 電解液循環(huán)管48

9、8.2.7 陽(yáng)極片剝機(jī)498.3 車間運(yùn)輸設(shè)備計(jì)算及選擇498.3.1 起重機(jī)498.3.2 叉車498.4 其他設(shè)備及設(shè)施508.4.1 各種輔助槽子50第IV頁(yè)忌中金建菱科立大里#埠學(xué)尚畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙8.4.2 陽(yáng)極泥放出與收集509環(huán)保措施529.1 環(huán)境保護(hù)529.2 安全生產(chǎn)5210車間定員54附圖56參考文獻(xiàn)61專題：銅陽(yáng)極鈍化機(jī)理及影響因素62致ft68意他金建董科立大里#雄學(xué)尚畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙1前言1.1 銅的性質(zhì)1.1.1 銅的物理性質(zhì)銅是人類最早發(fā)現(xiàn)的古老金屬之一，早在三千多年前人類就開(kāi)始使用銅。自然界中的銅分為自然銅、氧化銅礦和硫化銅礦。自然銅及氧化銅的儲(chǔ)量少，

10、現(xiàn)在世界上80%以上的銅是從硫化銅礦精煉出來(lái)的，這種礦石含銅量極低，一般在2-3%左右。金屬銅，元素符號(hào)Cu,原子量63.54，比重8.92,熔點(diǎn)1083C。純銅呈淺玫瑰色或淡紅色。銅具有許多可貴的物理化學(xué)特性，例如其熱導(dǎo)率都很高，化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)，抗張強(qiáng)度大，易熔接，且抗蝕性、可塑性、延展性。純銅可拉成很細(xì)的銅絲，制成很薄的銅箔。能與鋅、錫、鉛、鈕、鉆、鍥、鋁、鐵等金屬形成合金，形成的合金主要分成三類：黃銅是銅鋅合金，青銅是銅錫合金，白銅是銅鉆鍥合金。銅在地殼中的克拉克值為0.01%,世界銅儲(chǔ)量約5000M104t,主要儲(chǔ)于智利、美國(guó)、俄羅斯、利比亞、加拿大、秘魯、波蘭、菲律賓等國(guó)家。此外洋底鈕

11、結(jié)核中亦有豐富的銅。全球主要產(chǎn)銅國(guó)家是智利、美國(guó)、俄羅斯。已知的含銅礦物有250多種，1主要工業(yè)礦物如下表，其中最重要的是黃銅礦、斑銅礦和輝銅礦。意他金建董科立大里#雄學(xué)尚畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)用紙表1-1含銅主要供應(yīng)礦物名稱礦物種類分子式含銅量(%)自然銅Cu100硫化物黃銅礦CuFeS234.5斑銅礦Cu5FeS263.3輝銅礦Cu2s79.8銅藍(lán)CuS66.4硫神化物和硫神銅礦Cu3AsS448.3硫睇化物神黝銅礦(Cu9Fe)12As4S1357.0黝銅礦(Cu9Fe)i2Sb4s1352.1氧化物赤銅礦Cu2O88.8黑銅礦CuO79.8碳酸鹽孔雀石CuCO3Cu(OH)257.3藍(lán)銅礦2

12、CuCO3Cu(OH)255.1硫酸鹽銅靛巖CuSO4膽磯CuSO45H2O銅葉綠磯CuFe4+3(SO4)6(OH)22H2O硅酸鹽硅孔雀石CuSiO32H2O36.0除了主要礦物外，銅礦中還含有少量的其他金屬，如鉛、鋅、鍥、鐵、神、睇、鈿、硒、睇、鴇、鋁、鉆、鈕等，并含有金銀等貴金屬和稀有金屬，它們?cè)谝睙掃^(guò)程中分別進(jìn)入不同的產(chǎn)品中，所以煉銅工廠通常設(shè)有綜合回收這些金屬的車間。進(jìn)入冶煉廠的銅礦都為浮選產(chǎn)出的銅精礦，品位1035%o硫化銅精礦是煉銅的主要原料。有時(shí)也處理自然銅精礦，但很次要。氧化礦可與硫化礦一起處理。未經(jīng)選礦的氧化礦可直接用濕法或離析法等方法處理。b中金建菱科立大里#雄學(xué)尚畢業(yè)

13、設(shè)計(jì)(論文)用紙我國(guó)銅資源分布很廣，幾乎遍及全國(guó)各地。一般來(lái)說(shuō)，我國(guó)硫化礦的品味較低。礦物的性質(zhì)也比較復(fù)雜，原生礦與次生礦交錯(cuò)混亂，并有大量多金屬伴生，處理也比較復(fù)雜，且需特別重視綜合回收問(wèn)題。銅的蒸汽壓很小，在熔點(diǎn)溫度下僅為9xi0-5Pa。高溫下，液體銅能溶解、氧、二氧化硫、二氧化碳、一氧化碳等氣體。凝固時(shí)，溶解的氣體又從銅中放出，造成銅鑄件內(nèi)帶有氣孔，影響銅的機(jī)械性能和電工性能。1.1.2 銅的化學(xué)性質(zhì)銅在干燥的空氣中不起變化，但在含有二氧化碳的潮濕空氣中則能氧化形成堿式碳酸銅(銅綠)的有毒薄膜。加熱至150C,銅在空氣中開(kāi)始氧化，高于350c氧化生成CU20和CuO。因銅為正電性元素，

14、故不能置換酸(鹽酸和硫酸)中的氫，而僅能溶于有氧化作用的酸如硝酸和有氧化劑存在時(shí)的硫酸中。銅能溶于氨水及與氧、硫、鹵素等化合。1.1.3 銅的主要化合物的性質(zhì)(1)化銅CuS,天然硫化銅為綠色或棕黑色無(wú)定形不穩(wěn)定化合物銅藍(lán)，比重為4.68,中性或還原性氣氛中加熱即分解為Cu2s和S2。Cu2s不溶于水、稀硫酸和苛性鈉中，但能溶于氟化鉀和熱硝酸中。(2)化亞銅Cu2S,天然的硫化亞銅為輝銅礦，藍(lán)黑色無(wú)定形或結(jié)晶形，比重為5.76,熔點(diǎn)為1135c.它在高溫下穩(wěn)定或氧化成金屬銅，常溫下不被空氣氧化，430-680C下則氧化放出SO2。赤熱Cu2s的可逐漸被CO2氧化和緩慢地但能完全的被H2分解。C

15、O能氧化Cu2So以Cu2s和FeS為主的共熔體稱為冰銅。由于銅對(duì)硫的親和力大，故在冰銅吹煉時(shí)FeS先氧化造渣，剩下的Cu2s(稱白鍍)被吹煉成粗銅。Cu2s不溶于水和幾乎不溶于稀硫酸，與濃硫酸作用生成CuSO4、CuS和SO2,溶解于濃鹽酸時(shí)放出H2S0Cu2s可溶于NH4OH、HNO3、Fe2(SO4)、FeCb、CuCl21(3)氧化銅CuO,天然氧化銅為黑色無(wú)光澤的黑銅礦，比重為6.36.4。它不穩(wěn)定，遇熱即分解。CuO易被H2、C、CO、CxHy和較負(fù)電性的Zn、FeNi等所還原。它不溶于水，但可溶于FeCb、FeCb、NH4OH、F&(SO4)、(NH4”CO3及各種稀酸中

16、。(4)氧化亞銅CuO、CuO2,天然氧化亞銅稱為赤銅礦，比重為6.11,熔點(diǎn)為1235C。它高溫穩(wěn)定，在2200c以上才完全分解，在1060c以下時(shí)則部分或全部變?yōu)椤uO2也易被H2、C、CO、CxHy和Zn、Fe或其它對(duì)氧親和力強(qiáng)的元素所還原。高溫時(shí)進(jìn)行的反應(yīng)：2Cu2O+Cu2s=6Cu+SO2是冰銅吹煉成粗銅的理論基礎(chǔ)。該反應(yīng)在450c開(kāi)始至1100c完成。吹煉時(shí)，由于銅對(duì)硫的親和力中金金羞利立大里#雄學(xué)尚畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)用紙大于鐵，而鐵對(duì)氧的親和力大于銅，是反應(yīng)CuO2+FeS=Ci2S+FeO向右進(jìn)行至I底。因此在冰銅中的FeS未完全氧化造渣以前，理論上Cu2s是不會(huì)被氧化的。C

17、uO2也不溶于水，但溶于HCl、H2SO4、FeCl2、FeCb、Fe(SO4)、NH4OH、等溶劑中，這些反應(yīng)為濕法冶金所應(yīng)用。(5)硅酸銅xCunySi2ZH2O自然界中的硅酸銅有硅孔雀石CuOSiO2H2O和透視石CuOSiOH2O0它們?cè)诟邷叵路纸獬煞€(wěn)定的2Cu2OSiO2,后者易被H2、C、CO等還原，也易被FeO、CaO等強(qiáng)堿性氧化物和銅、鐵硫化物分解，并能溶于濃硝酸、稀醋酸、鹽酸和硫酸中。(6)硫酸銅CuSO4,自然界的硫酸銅為天藍(lán)色三斜晶體系結(jié)晶的膽帆。無(wú)水硫酸銅為白色粉末，加熱時(shí)分解成CuO和SO3(SO2+O2)o硫酸銅易溶于水，鐵、鋅等可從硫酸銅中置換出銅。(7)氯化銅C

18、uCl2,氯化銅無(wú)天然礦物，人造氯化銅為褐色粉末。熔點(diǎn)為498Co沸點(diǎn)低，易揮發(fā)，也溶于水。氯化銅不穩(wěn)定，加熱至340c即分解生成白色粉末的氯化亞銅：CuC12=CU2C12+C12。1.2 銅的用途(1)銅的導(dǎo)電性銅最重要的特性之一便是其具有極佳的導(dǎo)電性，其電導(dǎo)率為58m/(Qmm)0這一特性使得銅大量應(yīng)用于電子、電氣、電信和電子行業(yè)。銅的這種高導(dǎo)電性與取原子結(jié)構(gòu)有關(guān)；當(dāng)多個(gè)單獨(dú)存在的銅原子結(jié)合成銅塊時(shí)，具價(jià)電子將不再局限于銅原子之中，因而可以在全部的固態(tài)銅中自由移動(dòng)，其導(dǎo)電性僅次于銀。銅的導(dǎo)電性國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)為：長(zhǎng)1m重1g的銅在20c時(shí)的導(dǎo)電量公認(rèn)為100%?，F(xiàn)在的銅煉技術(shù)已經(jīng)可以生產(chǎn)出同品級(jí)

19、銅的導(dǎo)電量比這個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)高出4%5%。(2)銅的導(dǎo)熱性固體銅中含有自由電子所產(chǎn)生的另一重要效應(yīng)就是其擁有極高的導(dǎo)熱性，其熱導(dǎo)性為386W/(m.k),導(dǎo)熱性僅次于銀。加之銅比金、銀儲(chǔ)量更豐富，價(jià)格更便宜，因此被制成電線電纜、接插件端子、匯流排、引線框架等各種產(chǎn)品，廣泛用于電子電氣、電訊和電子行業(yè)。銅還有各種換熱設(shè)備如熱交換器、冷凝器、散熱器的關(guān)鍵材料，被廣泛應(yīng)用于電站輔機(jī)、空調(diào)、制冷、汽車水箱、太陽(yáng)能集熱器柵板、海水淡化以及醫(yī)藥、化工、冶金等各種換熱場(chǎng)合。(3)銅的耐蝕性銅具有良好的耐蝕性能，優(yōu)于普通鋼材，在堿性氣氛中優(yōu)于鋁。銅的電位中金金羞利立大里#雄學(xué)尚畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙序中是+0.34

20、V,比氫高，是電位較正的金屬。銅在淡水中的腐蝕速度也很低（約0.05mm/a）o并且銅管用于運(yùn)送自來(lái)水時(shí)，管壁不沉積礦物質(zhì)，這點(diǎn)是鐵制水管所遠(yuǎn)不能及的。正因?yàn)檫@一特性，高級(jí)衛(wèi)浴給水裝置中大量使用銅制水管、龍頭及有關(guān)設(shè)備。銅極耐大氣腐蝕，其在表面可形成一層主要有堿式硫酸銅組成的保護(hù)薄膜，即銅綠，其化學(xué)成分為CuS04*Cu（OH）2及CuSO4*3Cu（OH）2。因此銅材被用于建筑屋屋面板、雨水管、上下管道、管件;化工和醫(yī)藥容器、反應(yīng)釜、紙漿濾網(wǎng)；艦船設(shè)備、螺旋槳、生活和消防管網(wǎng)；沖制種類硬幣（耐腐蝕性）、裝飾、獎(jiǎng)牌、獎(jiǎng)杯、雕塑和工藝品（耐蝕性色澤典雅）等。1.3銅資源狀況1.3.1 世界銅資源

21、全球陸地上的銅礦資源量可能要比先前公布的16億噸多。在深海中也蘊(yùn)藏著豐富的銅礦資源，資源量可能達(dá)7億噸。據(jù)2005年統(tǒng)計(jì)數(shù)字，全球銅礦儲(chǔ)量4.7億噸，基礎(chǔ)儲(chǔ)量為9.4億噸。生產(chǎn)銅礦最多的前5個(gè)國(guó)家是，智利、美國(guó)、印度尼西亞、秘魯和澳大利亞，2003年分別出產(chǎn)銅礦490萬(wàn)噸、112萬(wàn)噸、97.9萬(wàn)噸、83.1萬(wàn)噸、83.0萬(wàn)噸，全球銅礦資源分布及主要國(guó)家產(chǎn)量見(jiàn)表1-6。立他金建董科立大里#球手尚畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙表1-1全球銅礦資源分布及主要國(guó)家產(chǎn)量銅礦產(chǎn)量基礎(chǔ)儲(chǔ)量20032004美國(guó)112011603500070000澳大利亞8308502400043000智利490053801400003

22、60000中國(guó)6106202600063000印度尼西業(yè)9798503500038000哈薩克斯坦4854851400020000墨西哥3614002700040000秘魯83110003000060000波蘭4955003000048000俄羅斯6755752000030000贊比亞3304001900035000其他國(guó)家1400160060000110000世界總值1360014500470000940000注：e為估計(jì)值。資料來(lái)源：U.S.G910gimlSurvey,MinerdCommtySuImlmries,January2005.按照銅的證實(shí)儲(chǔ)量，俄羅斯僅次于智利和美國(guó)，居世界第

23、三位。諾里爾斯克地區(qū)和科拉半島的銅鍥礦床（占俄羅斯總儲(chǔ)量的40%多）、烏拉爾和西西伯利亞地區(qū)54個(gè)黃鐵礦型銅鋅與多金屬礦床（占俄羅斯總儲(chǔ)量的28.6%）,是俄羅斯的主要銅原料基地，含銅砂巖型烏多坎礦床（23%）目前尚未開(kāi)發(fā)，其余銅儲(chǔ)量（75%）作為伴生組分產(chǎn)于其他礦床中。（占世界銅儲(chǔ)量的60%以上）主要分布在美洲、大洋洲和東南亞諸國(guó)，層狀銅礦床（大約20%）多分布在非洲國(guó)家（贊比亞、剛果）以及波蘭、澳大利亞和阿富汗，含銅黃鐵礦和黃鐵礦多金意他金建定科立大里#雄學(xué)尚畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙屬礦床（10%以上），往往分布在加拿大、日本、哈薩克斯坦、澳大利亞、阿富汗、俄羅斯。1.3.2 中國(guó)資源目前，中

24、國(guó)己發(fā)展成為全球最大的銅消費(fèi)國(guó)、銅加工制造業(yè)基地、銅基礎(chǔ)產(chǎn)品輸出國(guó)，實(shí)現(xiàn)了中國(guó)銅工業(yè)的持續(xù)快速發(fā)展，對(duì)促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、增加財(cái)政稅收及解決勞動(dòng)就業(yè)等方而都取得了卓著的成績(jī)，并且在世界銅行業(yè)內(nèi)充當(dāng)了重要角色。盡管如此，站在科學(xué)發(fā)展觀的高度，認(rèn)真審視我國(guó)銅工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈，就能夠清晰地發(fā)現(xiàn)，銅資源依然是制約我國(guó)銅產(chǎn)業(yè)順利發(fā)展的瓶頸”因素因此，對(duì)銅資源問(wèn)題必須引起我們的高度關(guān)注。長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)銅資源不能滿足國(guó)內(nèi)消費(fèi)需求，供需缺口較大，需要通過(guò)國(guó)際市場(chǎng)加以平衡，為此國(guó)家每年要花大量外匯。為了確保國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)銅產(chǎn)品的消費(fèi)需要，保障銅資源的長(zhǎng)期穩(wěn)定安全供應(yīng)，研究制定我國(guó)銅資源的發(fā)展戰(zhàn)略己勢(shì)在必行，但是在制定銅

25、資源戰(zhàn)略之前必須了解我國(guó)的銅資源現(xiàn)狀，如表1-7所小。表1-7我國(guó)的銅資源現(xiàn)狀與國(guó)外的銅資源現(xiàn)狀比較比較項(xiàng)目國(guó)內(nèi)國(guó)內(nèi)資源儲(chǔ)量2003年銅儲(chǔ)量為1787萬(wàn)噸保障程度30.5年礦床規(guī)模大型銅礦少，中小型礦多；金屬量在500萬(wàn)噸以上的只有2個(gè)。礦石質(zhì)量平均品位偏低，絕大多數(shù)斑巖礦平均品位為0.5%。砂頁(yè)巖型礦的平均品位為0.5%-1%礦床類型斑巖礦少，砂卡巖礦多，使得溶劑萃取技推廣受到限制；砂卡巖型銅礦多數(shù)適宜地下開(kāi)采，開(kāi)采成本高。2003年銅儲(chǔ)量為47000萬(wàn)噸。33.9年巨型，大型銅礦多，銅礦年產(chǎn)在10萬(wàn)噸以上的有20個(gè)，其產(chǎn)量約占世界總量的45%平均品位偏高，智利與秘魯斑巖型銅礦品位為1%-2

26、%剛果，贊比亞及波蘭的砂頁(yè)礦床品位為2%-5%智利，美國(guó)及印度尼西亞等銅資源國(guó)家的斑巖型銅礦無(wú)論是礦床數(shù)量和儲(chǔ)量土占80%A上，適宜使用溶劑萃取技術(shù)，使用成本偏低中金金羞利立大里#雄學(xué)尚畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙盡管我國(guó)銅礦資源的保障程度與世界銅礦資源的保障程度相仿，但是因資源的關(guān)系，我國(guó)銅礦資源的使用成本普遍高于世界，競(jìng)爭(zhēng)能力十分有限。在全球經(jīng)濟(jì)一體化的大趨勢(shì)下，應(yīng)充分考慮利用國(guó)外的銅礦資源，這不僅是平衡國(guó)內(nèi)銅市場(chǎng)供需缺口的需要，而且也是市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的必然選擇。我國(guó)銅礦資源的特點(diǎn)是中小型礦床多，大型、超大型礦床少。該特點(diǎn)使得我國(guó)銅礦山建設(shè)規(guī)模普遍偏小，且經(jīng)過(guò)幾十年的強(qiáng)化開(kāi)采，它們的資源儲(chǔ)量在大幅度

27、減少，有的甚至己接近枯竭。雖然國(guó)家花大氣力發(fā)展銅礦業(yè)，但是銅精礦（金屬量）生產(chǎn)量并無(wú)顯著增加；即使受國(guó)際上漲的影響，2004我國(guó)銅精礦（金屬量）產(chǎn)量也僅有60.7萬(wàn)噸，比上年增長(zhǎng)4.1%。另一方面，基于資源票賦關(guān)系，我國(guó)銅精礦的生產(chǎn)主要來(lái)自安徽、江西、湖北、石南及甘肅。以2004年為例，這五個(gè)省的銅精礦產(chǎn)量約占到全國(guó)總量的75%與此對(duì)應(yīng)，這五個(gè)省的銅儲(chǔ)量也占到全國(guó)的58.50%,基礎(chǔ)儲(chǔ)量占到全國(guó)的59.84%,查明資源儲(chǔ)量將近占到全國(guó)的50%0因此，這五個(gè)省是我國(guó)銅工業(yè)的重要原料基地除湖北與石南外，其他三個(gè)銅精礦生產(chǎn)大省的共同特點(diǎn)是：它們的銅儲(chǔ)量保障程度都比較高，且基礎(chǔ)儲(chǔ)量及查明資源儲(chǔ)量都不錯(cuò)

28、，具備資源儲(chǔ)量級(jí)別升級(jí)的資源基礎(chǔ)?？紤]到地質(zhì)勘查促進(jìn)資源儲(chǔ)量級(jí)別升級(jí)情況，未來(lái)20年內(nèi)銅精礦生產(chǎn)大省的產(chǎn)能都能夠穩(wěn)住，甚至通過(guò)新建礦山及現(xiàn)有礦山產(chǎn)能的擴(kuò)建，其銅精礦產(chǎn)量還有望擴(kuò)張。但是也應(yīng)看到，我國(guó)銅儲(chǔ)量絕大部分都已被開(kāi)發(fā)，在未來(lái)20年內(nèi)還有一部分產(chǎn)能要消失，估計(jì)近幾年新建的銅陵冬瓜山銅礦、石南大紅山銅礦一期工程等重點(diǎn)工程，建成后只能彌補(bǔ)銅礦山消失產(chǎn)能。如果今后不增加大型銅礦床工程建設(shè)，估計(jì)銅精礦產(chǎn)量不會(huì)有多大的變化，基本維持在年產(chǎn)銅精礦（金屬量）60萬(wàn)t的水平。1.4 中國(guó)銅的生產(chǎn)狀況和消費(fèi)1.4.1 中國(guó)銅的生產(chǎn)狀況據(jù)中國(guó)有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)提供的統(tǒng)計(jì)資料顯示，2000年底中國(guó)精煉銅產(chǎn)量為13

29、7.11萬(wàn)噸，2005年達(dá)260.04萬(wàn)噸，5年間增長(zhǎng)100余萬(wàn)噸以上，居世界第二位；精銅消費(fèi)量也呈快速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，2000年精銅消費(fèi)量為190萬(wàn)噸，2005年達(dá)到368萬(wàn)噸，居世界第一位。中國(guó)銅產(chǎn)業(yè)技術(shù)改造步伐明顯加快，裝備水平大幅提高。江西銅業(yè)集團(tuán)公司、銅陵有色金屬集團(tuán)公司、云南銅業(yè)集團(tuán)公司等骨干銅冶煉企業(yè)，先后引進(jìn)中金金羞利立大里#雄學(xué)尚畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙了奧托昆普閃速熔煉、諾蘭達(dá)熔煉等一批先進(jìn)工藝和裝備，使得中國(guó)銅企業(yè)的冶煉綜合能耗呈現(xiàn)相當(dāng)幅度的下降。目前，中國(guó)銅企業(yè)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力不斷提高。2000年，中國(guó)銅冶煉企業(yè)（含礦山、冶煉聯(lián)合企業(yè)和獨(dú)立冶煉企業(yè)）實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品銷售收入337億元人民幣。2

30、005年，中國(guó)銅企業(yè)已實(shí)現(xiàn)銷售收入1098.6億元人民幣。在中國(guó)國(guó)內(nèi)銅產(chǎn)品需求增長(zhǎng)和產(chǎn)量增加的帶動(dòng)下，中國(guó)銅產(chǎn)品進(jìn)口快速增長(zhǎng)。其中銅原料部分增加顯著，特別是銅精礦和精銅的進(jìn)口量增幅很大。2000年2005年凈進(jìn)口量平均分別增長(zhǎng)了17.49%口12.86%。在中國(guó)政府的大力支持下，中國(guó)銅工業(yè)在國(guó)際化經(jīng)營(yíng)和境外投資取得初步進(jìn)展。目前，中國(guó)國(guó)內(nèi)4家銅企業(yè)4個(gè)牌號(hào)的精煉銅產(chǎn)品已在倫敦金屬交易所（LME）注冊(cè)，成為國(guó)際認(rèn)可的品牌。目前，中國(guó)在境外已獲得投資權(quán)益銅金屬基礎(chǔ)儲(chǔ)量約650萬(wàn)噸，形成了近8萬(wàn)噸/年的礦銅精礦（金屬量）產(chǎn)能。1.4.2 銅的消費(fèi)我國(guó)既是銅資源較貧乏的國(guó)家又是世界上第二大銅消費(fèi)國(guó)。從

31、2001年到2005年，全球銅消費(fèi)量增加了241.7萬(wàn)噸，而中國(guó)的消費(fèi)增量就達(dá)到152.5萬(wàn)噸，占全球增量的63%。中國(guó)銅消費(fèi)行業(yè)主要是帶動(dòng)了電力、電纜行業(yè)的發(fā)展。發(fā)電情況在80年到90年年平均增長(zhǎng)速度是7.5%,90-2003增長(zhǎng)是8.2%,2000至U2005年是12%,也就是說(shuō)中國(guó)電力發(fā)展在近五年發(fā)展速度逐漸加快。裝機(jī)容量應(yīng)該從2005年9月份發(fā)電裝容量突破5萬(wàn)億千瓦。推動(dòng)電力發(fā)展主要是電線、電纜主要大產(chǎn)品，具中中國(guó)電線、電纜在全球占的份額是20%o電信、電纜行業(yè)的用銅量是銅的絕對(duì)量，去年大概算下來(lái)是310萬(wàn)，這樣一算國(guó)內(nèi)電線、電纜行業(yè)占了將近60%,這是國(guó)內(nèi)目前最大的用銅的情況。對(duì)于未

32、來(lái)的情況來(lái)看，電線、電纜未來(lái)用銅情況怎么樣，主要看中國(guó)電力發(fā)展情況。十一五期間電力投資還是比較大，根據(jù)電力行業(yè)資料，未來(lái)五年的投資在3萬(wàn)億左右，其中是電網(wǎng)、電站一半的格局。裝機(jī)容量未來(lái)增長(zhǎng)7-8%,這個(gè)速度未來(lái)電力發(fā)展增長(zhǎng)速度應(yīng)該比過(guò)去五年要放慢了?？傮w來(lái)說(shuō)是增長(zhǎng)，所以對(duì)電線、電纜行業(yè)發(fā)展情況來(lái)看，這個(gè)也是發(fā)展相對(duì)匹配的。7-8%的樣子，所以電線、電纜這個(gè)行業(yè)有一個(gè)電力行業(yè)大概在增長(zhǎng)9%。1.5 銅的冶煉方法從銅礦石中或精礦提取煉銅的方法較多，總括起來(lái)分火法和濕法兩大類意他金建董科立大里#雄學(xué)尚畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)用紙1.5.1 銅的濕法冶金一般適于低品位的氧化銅，生產(chǎn)出的精銅稱為電積銅。濕法煉銅

33、目前主要用于處理氧化銅礦。有氧化銅礦直接酸浸和氨浸(或還原焙燒后氨浸)等法；酸浸應(yīng)用較廣，氨浸限于處理含鈣鎂較高的結(jié)合性氧化礦。處理硫化礦多用硫酸化焙燒-浸出或者直接用氨或氯鹽溶液浸出等方法。硫酸化焙燒-浸出法是將精礦中的銅轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄粤蛩徙~溶出；氨液浸出法是將銅轉(zhuǎn)變?yōu)殂~氨絡(luò)合物溶出，浸出液在高壓釜內(nèi)用氫還原，制成銅粉，或者用溶劑萃取-電積法制取電銅；氯鹽浸出法是將銅轉(zhuǎn)變?yōu)殂~氯絡(luò)合物進(jìn)入溶液，然后進(jìn)行隔膜電解得電銅。(1)氧化銅礦酸浸法流程氧化銅礦一般不易用選礦法富集，多用稀硫酸溶液直接浸出，所得溶液含銅一般為15g/L,可用硫化沉淀、中和水解、鐵屑置換以及溶劑萃取-電積等方法提取銅。近年來(lái)，

34、萃取-電積法發(fā)展較快。其主要過(guò)程包括：用對(duì)銅有選擇性的質(zhì)類螯合萃取劑(LiX64N,N-510,N530等)的煤油溶液萃取銅，銅進(jìn)入有機(jī)相而與鐵、鋅等雜質(zhì)分離。用濃度較高的H2SO4溶液反萃銅，得到含銅約50g/L的溶液。反萃后的有機(jī)溶劑，經(jīng)洗滌后，返回萃取過(guò)程使用。電積硫酸銅溶液得電銅，電解后液返回用作反萃劑。生產(chǎn)流程見(jiàn)圖1.2。屋照一浸出W圖1.2氧化銅礦酸浸法流程(2)硫化銅精礦焙燒浸出法硫化銅精礦經(jīng)硫酸化焙燒后浸出，得到的含銅浸出液，經(jīng)電積得電銅。此法適于處理含有鉆、鍥、鋅等金屬的硫化銅精礦，但銅的回收率低，回收貴金屬較困難，電能消耗大，電解后液的過(guò)剩酸量須中和處理，所以一般不采用。(

35、3)從貧礦石和廢礦中提取銅銅礦開(kāi)采后坑內(nèi)的殘留礦、露天礦剝離的廢礦石和銅礦表層的氧化礦，含第10頁(yè)甌中金建理科立大里#雄學(xué)尚畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙銅一般較低，多采用堆浸、就地浸出和池浸等方法，浸出其中氧化形態(tài)的銅，而所含硫化銅則利用細(xì)菌的氧化作用，使之溶解。浸出液中的銅可用鐵置換得海綿銅，或者用溶劑萃取-電積法制取電銅。1.5.1銅的火法冶金火法煉銅是將銅礦（或焙砂、燒結(jié)塊等）和溶劑一起在高溫下熔化，或直接煉成粗銅，或先煉成冰銅（銅、鐵、硫?yàn)橹鞯娜垠w）然后在煉成粗銅。該法除部分預(yù)備作業(yè)及電解精煉作業(yè)外，均在高溫下進(jìn)行。其一般流程如圖1.3:第tt(30%-65%)II邛銅糟獷f,Cu為I工性和院

36、）fPYl轉(zhuǎn)爐等相就含Cu為98.5%）電嗣Cu為聃99%）圖1.3銅火法冶金的一般流程火法流程最大的優(yōu)點(diǎn)是適應(yīng)性廣，對(duì)各種不同的銅礦均能處理，特別是對(duì)一般硫化礦和富氧化礦很適用?；鸱ê蜐穹▋煞N工藝的特點(diǎn)比較火法和濕法兩種銅的生產(chǎn)工藝，有如下特(D(3)點(diǎn)：后者的冶煉設(shè)備更簡(jiǎn)單，但雜質(zhì)含量較高，是前者的有益補(bǔ)充。后者有局限性，受制于礦石的品位及類型。前者的成本要比后者高。可見(jiàn)，濕法冶煉技術(shù)具有相當(dāng)大的優(yōu)越性，但其適用范圍卻有局限性，并第11頁(yè)中金金羞利立大里#雄學(xué)尚畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙不是所有銅礦的冶煉都可采用該種工藝。不過(guò)通過(guò)技術(shù)改良，這幾年已經(jīng)有越來(lái)越多的國(guó)家，包括美國(guó)、智利、加拿大、澳大

37、利亞、墨西哥及秘魯?shù)龋瑢⒃摴に噾?yīng)用于更多的銅礦冶煉上。濕法冶煉技術(shù)的提高及應(yīng)用的推廣，降低了銅的生產(chǎn)成本，提高了銅礦產(chǎn)能，短期內(nèi)增加了社會(huì)資源供給，造成社會(huì)總供給的相對(duì)過(guò)剩，對(duì)價(jià)格有拉動(dòng)作用?？傊鸱ê蜐穹掋~都各有利弊，選用哪種方法，應(yīng)根據(jù)礦物的特點(diǎn)，當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)情況，交通運(yùn)輸情況，地理?xiàng)l件，氣候條件，特別是應(yīng)根據(jù)礦物特點(diǎn)（化學(xué)成分，物相組成，含銅量，脈石組成等）和當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)條件（燃料，水，電，耐火材料等）而定。1.6 銅的新技術(shù)1.6.1 一種采用溶劑萃取凈化銅電解液的方法本本發(fā)明是一種以溶劑萃取凈化銅電解液的新方法。其特征在于以中性麟類化合物為萃取劑，煤油為稀釋劑，濃度為10-60%o在含

38、種、睇、鈿的銅電解液中，按一定比例加入濃鹽酸。將此電解液與萃取劑在離心萃取器中混合，萃取神、睇、鈿后，再加入定量的活性炭吸附有機(jī)物并進(jìn)一步除睇、神，負(fù)載有機(jī)相則有灑石酸鹽和氫氧化鈉溶液作為反萃劑，反萃種、睇、鈿。本工藝萃取時(shí)間短凈液效率高、尤其適合用于錫、睇含量高的銅電解液的凈化.（CN1297067A）,1.6.2 分散強(qiáng)化型電解銅箔及其制造方法本發(fā)明的分散強(qiáng)化型電解銅箔是含有SnO2和Sn的電解銅箔，銅作為徽細(xì)晶粒存在，SnO2作為超徽粒子存在而分散分布。這樣的分散強(qiáng)化型電解銅箔的抗拉強(qiáng)度高。另外，本發(fā)明的制造方法中使用的電解液是例如僅用含氧氣體對(duì)含有銅離子、硫酸離子和Sn離子的電解液進(jìn)行

39、起泡處理得到的，因此本發(fā)明的制造方法容易實(shí)施。（CN1298458A）1.6.3 硫化礦細(xì)菌浸出本發(fā)明是一種硫化礦細(xì)菌浸出生產(chǎn)電解銅的方法，其特征在于將破碎后的硫化銅礦放入堆場(chǎng)，用含細(xì)菌的硫酸溶液對(duì)礦石噴淋，進(jìn)行細(xì)菌溶浸，溶浸后的含銅液體收集、澄清后，利用銅萃取劑萃取、反萃，富集后，經(jīng)電積工藝后得電解銅。本發(fā)明的方法與現(xiàn)有技術(shù)相比具有能充分利用礦石資源，使銅的濕法冶煉技術(shù)得到深化和發(fā)展降低了銅的生產(chǎn)成本，有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。第12頁(yè)意他金建董科立大里#雄學(xué)尚畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙1.7 設(shè)計(jì)的內(nèi)容設(shè)計(jì)之初，在老師的指導(dǎo)下進(jìn)行資料收集，了解銅的性質(zhì)、生產(chǎn)工藝以及我國(guó)現(xiàn)有的銅生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)工

40、藝。在做了深入的學(xué)習(xí)后，我們?nèi)チ岁兾魃搪鍩掍\廠現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)，實(shí)地考察該公司的成熟生產(chǎn)工藝、廠區(qū)布置、有關(guān)技術(shù)參數(shù)等等。為本次設(shè)計(jì)收集了大量的資料數(shù)據(jù)，為我們的設(shè)計(jì)也提供了良好的借鑒作用。實(shí)習(xí)結(jié)束后，回校進(jìn)行論文的撰寫及繪圖等相關(guān)工作。1.7.1 冶金計(jì)算銅電解精煉冶金計(jì)算包括：電解過(guò)程金屬平衡和物料平衡，凈液量的計(jì)算。硫酸鹽生產(chǎn)物料平衡計(jì)算。硫酸耗量，電解槽熱平衡及蒸汽消耗等。1.7.2 重要設(shè)備及輔助設(shè)備計(jì)算根據(jù)工藝流程各個(gè)主要過(guò)程，合理地選擇主要冶煉設(shè)備和確定個(gè)數(shù)、容量、對(duì)其主要尺寸加以計(jì)算，計(jì)算中采用的數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)有根據(jù)地引用文獻(xiàn)和生產(chǎn)實(shí)踐資料。輔助設(shè)備應(yīng)進(jìn)行選擇和計(jì)算，確定其規(guī)格和數(shù)量。運(yùn)輸設(shè)

41、備的選擇和計(jì)算時(shí)，應(yīng)說(shuō)明冶煉工藝流程各主要工序的聯(lián)系，物料運(yùn)輸方式，運(yùn)輸及提升設(shè)備型號(hào)選擇依據(jù)及采用的運(yùn)輸方法并進(jìn)行計(jì)算。銅電解精煉主要設(shè)備和輔助設(shè)備計(jì)算包括：電解槽的計(jì)算（普通槽和種板槽）。整流器及導(dǎo)電材料的計(jì)算和選擇，電解液循環(huán)系統(tǒng)設(shè)備及管道計(jì)算，車間運(yùn)輸設(shè)備計(jì)算與選擇，其他設(shè)備及設(shè)施。1.7.3 制圖內(nèi)容和要求銅電解精煉車間設(shè)計(jì)的圖紙包括：工藝流程圖、電解槽構(gòu)造圖、設(shè)備連接圖和車間平面布置圖共三張，其中包括CAD和手工繪制。第13頁(yè)意他金建董科立大里#雄學(xué)尚畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)用紙2廠址選擇廠址選擇要根據(jù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)計(jì)劃和工業(yè)布局的要求進(jìn)行。廠址選擇適當(dāng)與否，對(duì)企業(yè)的建設(shè)速度、建廠投資、生產(chǎn)

42、發(fā)展、經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境保護(hù)及工農(nóng)關(guān)系等會(huì)帶來(lái)重大影響。廠址選擇的一般原則是：應(yīng)符合工業(yè)布局及區(qū)域性總體規(guī)劃和城市建設(shè)規(guī)劃的要求；要盡可能利用城鎮(zhèn)設(shè)施，節(jié)約資源；要靠近原材料、水、電供應(yīng)充足和產(chǎn)品銷售便利的地方，有較好的交通運(yùn)輸條件；要注意節(jié)約用地，盡量不占或少占農(nóng)田，留有發(fā)展余地；要有適當(dāng)?shù)淖匀坏匦魏瓦m宜的工程地質(zhì)、水文、地震等級(jí)條件及較好的協(xié)作條件等9。在進(jìn)行廠址選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)有色生產(chǎn)的特點(diǎn)，應(yīng)充分論證以下幾個(gè)問(wèn)題：(1)工業(yè)布局問(wèn)題建設(shè)一座有色冶金廠，對(duì)全國(guó)的工業(yè)布局、一個(gè)區(qū)或一個(gè)城市的合理發(fā)展、各個(gè)工業(yè)區(qū)之間的經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)以及農(nóng)業(yè)發(fā)展等起著重要的作用，應(yīng)根據(jù)工業(yè)布局大分散，小集中、多搞小城鎮(zhèn)”

43、的方針，按工農(nóng)結(jié)合，城鄉(xiāng)結(jié)合，有利生產(chǎn)，方便生活”的原則，進(jìn)行廠址選擇和居住區(qū)規(guī)劃，使之符合工業(yè)布局總體規(guī)劃及城市建設(shè)規(guī)劃的要求。(2)原材料供應(yīng)及交通運(yùn)輸條件有色金屬冶煉是連續(xù)性的，物料吞吐量一般很大。因此在進(jìn)行廠址選擇時(shí)必須充分考慮交通運(yùn)輸問(wèn)題。為了減少運(yùn)輸費(fèi)用，在保證良好的運(yùn)輸條件下，進(jìn)行廠址盡可能接近原材料基地和銷售市場(chǎng)。(3)供水、供電條件有色冶煉廠一般是大量用水和耗電多的企業(yè)。因此希望廠址附近有充分的水源和電源。以供電為例，廠址距離電源每增加一公里，就需增加外部高壓輸電線投資34萬(wàn)元，這不僅大大增加投資，而且影響建設(shè)進(jìn)展，所以冶金企業(yè)盡可能的選擇在供電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)供電半徑之內(nèi)是至關(guān)重要的

44、。(4)環(huán)境保護(hù)和節(jié)約用地問(wèn)題有色冶金生產(chǎn)特點(diǎn)之一是無(wú)一例外地產(chǎn)出大量造成環(huán)境污染的土廢”物質(zhì)，除必須有完善的三廢”治理工程設(shè)計(jì)外，在選擇廠址時(shí)，必須盡量考慮在主導(dǎo)風(fēng)向和主要水流的下游位置，安排好土廢”處理場(chǎng)地和廢渣堆放場(chǎng)地，要有良好的自然通風(fēng)條件，并應(yīng)考慮廠址附近居民點(diǎn)、城市發(fā)展規(guī)劃、農(nóng)木漁業(yè)及旅游勝地、自然資源保護(hù)區(qū)等問(wèn)題。(5)廠址的工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件冶煉廠的土建投資是相當(dāng)大的，廠址地震等級(jí)的不同會(huì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)以及基礎(chǔ)工程的投資帶來(lái)很大影響，所以廠址不能選在發(fā)震斷層地區(qū)和基本烈度為9級(jí)以上的地震區(qū)。第14頁(yè)中金金羞利立大里#雄學(xué)尚畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)用紙此外，所選廠址的地耐力應(yīng)不低于147

45、.1196.1kPa,地下水位最高也要低于基礎(chǔ)地面0.5m,廠址最低洼處要高于歷年最高洪水位0.5m以上；不能選在厚度較大的III級(jí)自重濕陷性黃土地區(qū)和有泥石流或滑坡等危害的山區(qū)，廠址底下不宜又有用礦物礦藏或以開(kāi)采的礦坑和溶洞等。(6)廠址的協(xié)作條件冶煉廠一般是機(jī)械化自動(dòng)化水平比較高的現(xiàn)代化企業(yè)，為保證企業(yè)生產(chǎn)順利進(jìn)行，必須有充足的設(shè)備及備品備件供應(yīng)，要有強(qiáng)有力的機(jī)械加工和維修能力。若廠址附近具備這些條件，便可發(fā)揮專業(yè)協(xié)作的優(yōu)越性，減少輔助設(shè)施投資和降低生產(chǎn)成本。工廠在建設(shè)過(guò)程中的施工條件諸如磚瓦、砂石、石灰、水泥、木材等能否就地取材，施工力量和施工場(chǎng)地是否具備等，都對(duì)建設(shè)進(jìn)度起著一定的作用。

46、在廠址選擇時(shí)，應(yīng)充分考慮廠址附近是否具備這些條件，那種片面強(qiáng)調(diào)小而全”不重視專業(yè)化協(xié)作的做法是不恰當(dāng)?shù)模踔潦清e(cuò)誤的考慮到上述的一些條件，我要將此廠建在陜西省寶雞市三橋鎮(zhèn)，這里交通發(fā)達(dá)，人員稀少，離原料供應(yīng)地近，離它不遠(yuǎn)處有一個(gè)發(fā)電站，能確保供電方便。第15頁(yè)意他金建董科立大里#雄學(xué)尚畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)用紙3銅電解精練工藝流程的確定3.1 銅電解精煉流程簡(jiǎn)述火法精煉產(chǎn)出的精銅品位一般為99.299.7%,其中還含有0.30.8%雜質(zhì)。為了提高銅的性能，使其達(dá)到各種應(yīng)用的要求，同時(shí)回收其中的有價(jià)金屬，特別是貴金屬、柏族金屬和稀散金屬，必須進(jìn)行電解精煉。以火法精煉產(chǎn)出的陽(yáng)極板為原料，經(jīng)電解精煉，生產(chǎn)

47、電解銅，并富集貴金屬和其它有價(jià)元素的銅冶煉廠車間設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)主要內(nèi)容包括：工藝流程、設(shè)備選擇和主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。中國(guó)在銅電解精煉設(shè)計(jì)中采用了大型電解槽、全套機(jī)械化極板作業(yè)線、大型可控硅整流器、多功能專用起重機(jī)和鈦板換熱器等新型設(shè)備，以及電解液平行流動(dòng)循環(huán)、誘導(dǎo)法脫種等新技術(shù)。工藝流程包括電解精煉和電解液凈化兩部分。以銅陽(yáng)極板為陽(yáng)極，純銅始極片或不銹鋼板為陰極，以硫酸銅和硫酸溶液為電解液，將極板按一定的極距相間排列于電解槽內(nèi)，通入直流電，陽(yáng)極不斷溶解，便在陰極上析出電解銅。電解過(guò)程中，陽(yáng)極銅中的貴金屬和硒、硫等有價(jià)元素進(jìn)入陽(yáng)極泥，沉積于電解槽底，定期排出，送陽(yáng)極泥車間提取貴金屬。鍥、神、睇、鈿等雜

48、質(zhì)大部分進(jìn)入電解液，需從循環(huán)液中抽取一部分進(jìn)行凈化處理。電解精煉有常規(guī)電解、周期反向電流電解和永久陰極電解可供選用。(1)常規(guī)電解。以純銅始極片為陰極，電源為恒向直流電，電流密度為220280A/m2。其特點(diǎn)是技術(shù)成熟，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，電耗低。(2)周期反向電流電解。周期性短時(shí)間改變直流電流方向的電解方法。電解陰極及陽(yáng)極和常規(guī)電解相同，周期性短暫反向，是為了克服陽(yáng)極鈍化，電流密度達(dá)300350A/m2。，可強(qiáng)化生產(chǎn)，節(jié)省投資，縮短電解銅在產(chǎn)周期。缺點(diǎn)是電流效率低，電耗高于常規(guī)電解。適于老廠擴(kuò)大生產(chǎn)能力和電價(jià)低廉地區(qū)采用。銅電解精煉于1869年在英國(guó)首先用于工業(yè)生產(chǎn)，隨后在世界上得到廣泛應(yīng)用。20

49、世紀(jì)70年代出現(xiàn)周期反向電流電解和不銹鋼永久陰極電解等新的電解法。隨著生產(chǎn)技術(shù)不斷完善，電解極板作業(yè)等機(jī)械化和自動(dòng)化程度逐步提高，銅電解精煉生產(chǎn)規(guī)模日趨大型化。到80年代，世界上最大單一生產(chǎn)電解銅的工廠生產(chǎn)規(guī)模已達(dá)到40萬(wàn)t/a。(3)永久陰極電解。和常規(guī)電解不同，陰極是永久性的不銹鋼板，在不銹鋼陰極板上析出的電解銅定期取出剝離作為成品。1979年澳大利亞精煉銅公司(CoppeirefinetiesplyLtd.CRL)首先將此法用于銅電解精煉工業(yè)生產(chǎn)，又名艾薩(ISA)電解法。以后美國(guó)、加拿大和聯(lián)邦德國(guó)等精煉廠也應(yīng)用了這一方法。它的優(yōu)點(diǎn)是可省掉銅始板片生產(chǎn)系統(tǒng)，不銹鋼陰極平直，短路發(fā)生率低，

50、陰極質(zhì)量第16頁(yè)意他定利立大里#雄學(xué)尚畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙電解液凈化為除去電解液中的雜質(zhì)，并調(diào)整其銅成分而進(jìn)行的作業(yè)。凈化流程通常依陽(yáng)極板的雜質(zhì)含量、需脫除的雜質(zhì)種類和產(chǎn)品方案確定。一般包括脫銅，脫神、睇、鈿和脫鍥等。脫銅方案有兩個(gè)。一是硫酸銅結(jié)晶脫銅電解。根據(jù)硫酸銅需要量，選用直接濃縮或加銅中和工藝生產(chǎn)硫酸銅。結(jié)晶后液再經(jīng)電解產(chǎn)出黑銅粉。二是二段脫銅電解。第一段電解產(chǎn)出含銅99.5%的二級(jí)電解銅；第二段電解產(chǎn)出黑銅板和黑銅粉，返回熔煉工序處理，本設(shè)計(jì)采用第二個(gè)方案。電解液中的神、睇、鈿等雜質(zhì)常在脫銅電解后期進(jìn)入黑銅粉。采用誘導(dǎo)法脫神技術(shù)，神的脫除率可達(dá)90%,此法還可抑制神化氫氣體發(fā)生。也可

51、采用萃取和離子滲析等方法直接從電解液中除去種、睇和鈿等雜質(zhì)。脫銅后的溶液生產(chǎn)粗硫酸鍥結(jié)晶，可選用蒸發(fā)濃縮法或冷凍結(jié)晶法，母液返回電解液中。蒸發(fā)濃縮法鍥的脫除率高，但硫酸損失大，勞動(dòng)條件差，一般適用于規(guī)模小的工廠；冷凍結(jié)晶法無(wú)廢氣排放，但投資較大，適于規(guī)模大的工廠選用。根據(jù)上面的理論依據(jù)選用如下圖3.1銅電解精煉的工藝流程圖始報(bào)用神板PE被電解是煉陽(yáng)極片殘極陽(yáng)極泥電解液送電解返火法精煉送陽(yáng)極龍精煉儂熔處理Ir電解;液電洞如吸泥送織段泥處理法接運(yùn)火法精搏或取好結(jié)晶硫莓/再生陪破粗硫戢弱返回司閨薜返回喀城生產(chǎn)后厚二級(jí)電解稅黑銅陽(yáng)圖3.1銅電解精煉的工藝流程圖第17頁(yè)意他菱利立大里#雄學(xué)尚畢業(yè)設(shè)計(jì)（論

52、文）用紙3.2 銅電解精煉的理論基礎(chǔ)3.2.1 陽(yáng)極過(guò)程銅電解精煉，在陽(yáng)極上進(jìn)行氧化反應(yīng)：Cu-2e=Cu2ECu/Cu2.=0.34VM,_2e=M'2E；07M0.34V-10H2O_2e=2H+#EH2O/O2=1.229VSOj-2e=SO3。2E：02To=2.42V2SO4-/O2式中M只指Fe、Ni、Pb、As、SB等比Cu更負(fù)電性的金屬。因其濃度很低，其電極電位將進(jìn)一步降低，從而它們將優(yōu)先進(jìn)入電解液。由于陽(yáng)極主要成分是銅，所以陽(yáng)極的主要反應(yīng)將是銅溶解形成Cu2+的反應(yīng)。至于H2O和SO42-失去電子的氧化反應(yīng)，由于其電極電位比銅正的多，故在陽(yáng)極上是不可能進(jìn)行的。另外，如

53、Ag、Au、Pt等電位更正貴金屬、柏族金屬和稀有金屬，更是不能溶解，而落到電解槽底部。3.2.2陰極過(guò)程在陰極上進(jìn)行的還原反應(yīng)：2_0Cu22e=CuE；cm=0.34Vcu/cu2H2e=H2E00VH2/HM'22e=M'EM7M_0.34V氫的標(biāo)準(zhǔn)電位較銅負(fù)，且在銅陽(yáng)極上的超電壓使使氫的電極電位更負(fù)，所以在正常的電解精煉條件下，陰極不會(huì)析出氫，而只有銅的析出。同樣，標(biāo)準(zhǔn)電位比銅低而濃度又小的負(fù)電性金屬M(fèi),不會(huì)在陰極析出。電解過(guò)程中還形成一價(jià)銅離子Cu+并建立下列平衡：222Cu=Cu2CuK=CC112/C"cucu上式在不同溫度下的平衡數(shù)據(jù)列在表3-1中。第1

54、8頁(yè)意他金建董科立大里#雄學(xué)尚畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)用紙表3-12Cu+=Cu2+Cu的平衡數(shù)據(jù)溫度CEk(v)Cu/(0.5molCuSO4)CCu2g/l3CCu2+g/l)x10CCu2K104CCu250.3161.037334225550.3551.0043.72707.31000.3531.008911.20.012可見(jiàn)，平衡的Cu+濃度使很小的。但是它的存在，與硫酸作用進(jìn)行Cu2SO4+1/2O2+H2SO4=2CuSO4+H2O反應(yīng)，結(jié)果使電解液中的H2SO4不斷減少，而CU2+又不斷增加，并按CU2SO4=CuSO4+Cu反應(yīng)生成銅粉進(jìn)入陽(yáng)極泥，使其中的貴金屬含量下降。在電極與電解

55、液界面上還進(jìn)行銅的化學(xué)溶解反應(yīng)：Cu+1/2O2+H2SO4=CuSO4+Cu3.2.3陽(yáng)極上雜質(zhì)根據(jù)陽(yáng)極上雜質(zhì)在電解時(shí)的行為，可將它們分為四類：(1)正電性金屬和以化合物存在的元素，金銀和柏族金屬為正電性金屬。它們不進(jìn)行電化學(xué)溶解而落入槽底。陰極銅中含有這些金屬使由于陽(yáng)極泥機(jī)械夾帶來(lái)的結(jié)果。Ag2SO4可溶于電解液中，但當(dāng)加入少量氯離子(HCl)時(shí)則形成AgCl進(jìn)入陽(yáng)極泥。氧、硫、硒、硫、為穩(wěn)定化合物存在的元素。它們以CU2S、Cu2。、Cu2TeCu2SeAg2SeAg2Te等存在陽(yáng)極板內(nèi)，電解時(shí)亦進(jìn)入陽(yáng)極泥中。(2)在電解液中形成不溶化合物的鉛和錫，電解時(shí)鉛以PbSO4沉淀。錫以Sn2+進(jìn)入電解液后氧化成。Sn4SnSQ102H2sO4=Sn(SO4)2H2O12并按Sn(SO)+2H2O=Sn(OH)2SO4+H2SO4水解沉淀進(jìn)入陽(yáng)極泥中。(3)負(fù)電性的鍥、鐵、鋅，陽(yáng)極中的鐵和鋅含量極微，電解時(shí)它們與金屬鍥一道溶入電解液中。一些不溶性化合物如氧化亞鍥和鍥云母會(huì)在