銅電解精煉冶金計(jì)算

銅電解精煉冶金計(jì)算1、物料平衡計(jì)算計(jì)算條件：產(chǎn)量為100000t電解銅/a，年工作日為355天?；鸱ň珶捄箨?yáng)極成分見(jiàn)表7-1。表7-1陽(yáng)極成分元素CuNiAsSbAgFeBiSe+TeSOAuPb含量％99.00.080.20.1260.060.0020.0250.010.0020.100.0250.1電回收率：99.0%；殘極率：15%。銅電解過(guò)程元素分配(W/%):表7-2銅電解過(guò)程元素分配(W/%)元素進(jìn)入電解液進(jìn)入陽(yáng)極泥進(jìn)入電解銅Cu1.750.1598.10Ni81.0018.700.20As63.4036.300.3Sb17785Ag—952Bi1882.51.5Se+Te—946S—964O—973Au—98.51.5Pb—937Fe745321假設(shè)以溶解100kg的陽(yáng)極銅平衡進(jìn)行計(jì)算1.1陰極銅產(chǎn)量和電銅品味計(jì)算Cu：99.0x98.1%=97.119kgNi：0.08x0.2%=0.00016kgAs：0.2x0.3%=0.0006kgSb：0.126x5%=0.0063kgAg：0.06x5%=0.003kgBi：0.025x1.5%=0.000375kgSe+Te:0.01x6%=0.0006kgFe：0.002x21%=0.00042kgS：0.002x4%=0.00008kgO：0.1x3%=0.003kgAu：0.025x1.5%=0.000375kgPb：0.1x7%%=0.007kg合計(jì)：97.141kg電銅品位：97.119-97.141=99.98%1.2陽(yáng)極泥率和成份計(jì)算

Cu：99x0.15%=0.1485kgNi：0.08x18.7%=0.1496kgAs：0.2x36.3%=0.0726kgSb：0.126x78%=0.09828kgAg：0.06x95%=0.057kgSe+Te:0.01x94%=0.0094kgS：0.002x96%=0.00193kgO：0.1x97%=0.097kgAu：0.025x98.5%=0.024625kgPb：0.1x93%=0.093kgFe:0.002x3%=0.00006kg合計(jì)：0.5449kg陽(yáng)極泥率：0.55%（對(duì)溶解陽(yáng)極銅）1.3電解物料平衡計(jì)算（1）1t陰極銅需要溶解的陽(yáng)極量1X99.98%1x99%x99.8%=1.0119t1X99.98%1x99%x99.8%=1.0119t（2）陽(yáng)極實(shí)際需要量1.0119x10000

0.998x(1-0.15)=119288.322〃。陽(yáng)極實(shí)際溶解的量1.0119x1000000.998=101395〃。陽(yáng)極銅的含量119288.322x0.99=118095.4388〃a(5)殘極量119288.322x0.15=17893.2483〃a殘極銅的含量17893.2482x0.99=17714.3158〃a陽(yáng)極的泥量(8)陽(yáng)極泥含銅量：150.5716t/a(9)電解液中各個(gè)元素的含量:根據(jù)陽(yáng)極成分和計(jì)算的陽(yáng)極泥中各元素量及其成分見(jiàn)表7-3表7-3陽(yáng)極泥中各元素重量級(jí)百分比陽(yáng)極泥成分，%元素進(jìn)入陽(yáng)極泥的量偽陽(yáng)極泥元進(jìn)入陽(yáng)極泥的量偽成素陽(yáng)極泥成分，%Cu101395.0737x99%x0.15%=150.571623.28Au101395.0737x0.025%x98.5%=24.96853.86As101395.0737x0.2%x36.3%=73.612811.37Ag101395.0737x0.06%x95%=57.79518.93Sb101395.0737x0.126%x78%=99.651015.46Fe101395.0737x0.002%x3%=0.06170.06080.01Ni101395.0737x0.08%x18.70%=15.16872.34S101395.0737x0.002%x94%=1.90620.29Pb101395.0737x0.1%x93%=94.297414.56O101395.0737x0.10%x97%=98.353215Bi101395.0737x0.025%x82.5%=20.91273.23其它Se+Te101395.0737x0.01%x94%=9.53111.47共計(jì)表7-4電解液中各元素的含量裝入物料物料量CuAsNiAuAg名稱t/a%t/a%t/a%t/a%t/a%t/a陽(yáng)極119288.399.0118095.40.2238.50.0895.40.02529.80.0671.5合計(jì)118095.4238.595.429.871.5產(chǎn)出物料物料量CuAsNiAuAg名稱t/a%t/a%t/a%t/a%t/a%t/a電解銅1000099.9899980殘極銅17893.299..017714.30.235.780.0814.30.0254.470.0610.73陽(yáng)極泥557.62797.9775.3216.84159.11.615.120.87.5610.194.5損失及300.50.04計(jì)算誤差合計(jì)177327.530289.28.92115.966電解液2936.25292.9760.66+7.3銅電解精煉熱平衡計(jì)算儀器及實(shí)驗(yàn)條件參數(shù)設(shè)定如下：電解槽的外形尺寸：5100x1265x1395；電流強(qiáng)度：10000A；槽間電壓：0.3V；電解槽的數(shù)量：560；電解槽的外壁溫度：35°C電解車間溫度：2°C5電解液的溫度：60°C電解液循環(huán)速度:20L/min（商品槽與種板槽共用一個(gè)循環(huán)系統(tǒng)）;7.3.1熱量支出槽液面上水蒸氣的熱損失勺1槽的總液表面積S=4.9x1.065x560=2922.36m2每平方電解槽液面在無(wú)覆蓋時(shí)的水分蒸發(fā)量查表得1.35kg/(m2.h).60°C的水氣化為2358.42kJ/kgniqKC1=2922.36x1.35x2358.42=9304405.566kJ/h槽液面上對(duì)流傳熱與輻射損失q2根據(jù)化工原理的傅立葉傳熱公式：Q=KS(t1-t2)式中：k一輻射與對(duì)流聯(lián)合導(dǎo)熱系數(shù)，kJ/(m2.h?°C)取39.35；S一傳熱面積，吊；t1t2一電解液與車間空氣溫度差，C。qi：2=39.35x(60-25)x2922.36=4024820.31kJ/h槽外壁的對(duì)流傳熱與輻射損失勺3槽壁總面子S總=560x(5.1x1.265+1.265x1.395x2+5.1x1.395x2)=13557.516m2根據(jù)化工原理的傅立葉傳熱公式：Q=KS(t1-t2)式中：k—對(duì)鋼筋混凝土槽壁輻射與對(duì)流聯(lián)合導(dǎo)熱系數(shù)，kJ/(m2h?OC),當(dāng)槽外壁溫度為35°C，車間室溫為25°C時(shí)，取35.17nlqi：3=35.17x(35-25)x13557.5(4)循環(huán)管道溶液熱損失為勺4電解液的循環(huán)量為：30x60x1420x10一3=2556m3/hq4=VyCAt(7-7)式中：V—電解液循環(huán)量，750m3/h;c〃一電解液熱容量，KJ/(kg.°C),3.43；y一電解液密度，1250kg/m3;At一電解液在循環(huán)管道的溫度降，根據(jù)車間規(guī)模大小取2~4C,本設(shè)計(jì)取3C。q4=672x1250x3.43x3=8643600J/h16=4768178.377kJ/h7.3.2熱量收入熱量收入為電流通過(guò)電解液時(shí)所產(chǎn)生的熱：Q=4.18x0.239xIEtNx10-3式中：I一電流強(qiáng)度，A；E—消耗于克服電解液阻力得到槽電壓/V,為槽電壓的50%左右;N一電解槽數(shù)；t一時(shí)間，取3600s。則熱量收入：0=4.18x0.239x0.3x0.5x10000x3600x560x10-3=3021036.48kJ/h綜上熱量衡算可得整個(gè)車間需補(bǔ)充的額外熱量為：qqqqn1+2+3+4-Q=9304405.566+4024820.31+4768178.377+8643.48=23719967.777kJ/h。表7-5電解精煉系統(tǒng)熱量衡算熱量流入kJ?h-i熱量流出kJ?h-i加熱器補(bǔ)充的熱量23719967.777電解槽外壁的輻射與對(duì)流熱損失4768178.377電流通過(guò)電解液產(chǎn)生3021036.48電解槽液面水蒸發(fā)熱9304405.566的熱量損失電解槽液面輻射與對(duì)流熱損失4024820.31循環(huán)管道溶液熱損失8643600合計(jì)26741004.257合計(jì)26741004.257

7.4凈液量的計(jì)算本設(shè)計(jì)銅凈化的過(guò)程主要采用的流程有中和結(jié)晶、脫銅電解、電熱濃縮生產(chǎn)粗硫酸鎳。設(shè)計(jì)規(guī)模為產(chǎn)量100000t/a電解銅，陽(yáng)極版成分為：Cu：99.0%,Ni：0.08%,As：0.2%，F(xiàn)e：0.002%，Sb：0.126%，Bi：0.025%。生產(chǎn)1t的電銅所溶解的陽(yáng)極版量為1.0119t，在凈化過(guò)程中銅、鎳、砷、銻、鉍和鐵的脫出率分別為98%、75%、85%、85%、85%、和80%。本設(shè)計(jì)所取有害雜質(zhì)在電解波中的允許含量如下表所示：表7-6各種有害雜質(zhì)元素在電解波中的允許含量元素CuNiAsFeSbBi含量<50<20<7<0.5<0.6<0.5凈液量的計(jì)算公式如下：mx103V=kxc(7-8)式中：m—每落解100kg陽(yáng)極后某元素進(jìn)入溶波的數(shù)量kg；k一元素在整個(gè)凈化過(guò)程中的脫除率％；c一元素允許的極限濃度（即允許含量）g/1。設(shè)計(jì)中主要元素凈液量的計(jì)算分別如下：l°°°°°xL°119x99%xL75%W=35777ga銅50x0.9815x0.75100000x1.0119x0.08%x81%x103=5828.544m3/a15x0.75100000x1.0119x0.02%x63.4%x103=2156.452m3/a7x0.85100000x1.0119x0.002%x74%x103=2936.4941m3/a0.5x0.80100000x1.0119x0.126%x17%x1030.6x0.85=42499.8m3/a100000x1.0119x0.025%x16%x1030.5x0.85=9523.7647m3/a元素CuNiAsFeSbBi凈液量m3/a35777.8935828.5442156.4252936.494142499.89523.7647表7-7主要元素的凈液量根據(jù)上表可知，凈液量需求最大的是銅，其次的是鉍。本設(shè)計(jì)采用在電解工序電解槽中增加不落陽(yáng)極的方法脫出，則凈液量以鉍的凈液量為準(zhǔn)，取為44000m3/a。按照44000m3/a的凈液量可以推算出電解液的實(shí)際含量（g/1）:CBi100000x1.0119x0.025%x18%x103=0.12180.85x44000CAs100000x1.0119x0.20%x63.4%x103=3.43070.85x44000CSb100000x1.0119x0.126%x17%x103

0.85x44000=0.5795g/LCNiCH2SO4CNi100000x1.0119x0.008%x81%x103

0.75x44000=1.9870g/L100000x1.0119x99.0%x1.75%x103=40.6567g/L0.98x44000=18Cg/L由以上的計(jì)算可知，電解液的實(shí)際含量（g/1）：Bi:0.1218、As:3.4307、Sb:0.5795、Cu:40.6567、Ni:1.9870、hSO:180。7.5磷酸鹽生產(chǎn)物料衡算衡算的基本數(shù)據(jù)如下；加入銅料的品位99.95%；硫酸銅平均結(jié)晶率60%；中和終液含銅：120；中和過(guò)程溶液體積縮率70%；硫酸銅含銅24.4%；一次結(jié)晶液體縮率81%；銅回收率98%。硫酸銅結(jié)晶水返回中和系統(tǒng)；7.5.1需加入銅料的量根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取結(jié)晶所需的洗水成分為Cu:40g/l,H2SO4:50g/l。本設(shè)計(jì)的流量取.可修編-1388m3/a。則中和過(guò)程進(jìn)料成分為:中=Cu44000x40.6567+1388x40=4964g中=Cu44000+1388.'中=44000x180+1388x50=&6.02g/|;H2凹44000+1388銅料的加入量（按純銅計(jì)）:q=(44000+1388)x120x70%x10-3-45388x49.69=1557t中和液所需加入銅料量(按純銅計(jì))Q=120xK44000+1388)x70%〕x10-3-44388x40.64x10-3=1968.178t加入銅料耗酸：1968.178x箜=3037.50t63.5中和液體積：45388x70%=31771.60m3/a網(wǎng)終液溶液含酸：45388x176.02x10-3-3037.50x103=0.359g//10771.67.5.2計(jì)算硫酸銅產(chǎn)品產(chǎn)量硫酸銅結(jié)晶量：120x31771.60x60%=9375.2262t24.4%x103結(jié)晶洗水體積及成分；在生產(chǎn)實(shí)踐中，硫酸銅結(jié)晶的洗水量為每噸0.80~1m3,洗水含銅約為40g/l，含酸約為50g/l，,因此洗水量為；9375.2262x0.9=8437.70m3/a洗水帶走的銅量：8437.70x40x10-3=337.508t24.4%硫酸銅產(chǎn)品產(chǎn)量：120x31771.60x60%x10-3x98%—337.508=7804.49221

5.5.3一次母液體積及銅，酸濃度一次母液體積:31771.60x81%=26734.996m3/a母液含銅：120x31771.60X40%X98%=58.07g//25734.996母液含酸：31776.60x性-8437.70竺=200.68g/L

25734.99624.4%7.6脫銅電解物料平衡計(jì)算脫銅的基本參數(shù):銅的回收率：98%一次脫銅后終液含Cu為30g/L；二次脫銅后終液含Cu為0.5g/L；二級(jí)電銅含Cu為99.9%；銅回收率98%。（58.07-30）x25734996x10-3x98%一二級(jí)電銅廣量：=708.63t/a99.9%（30-0.5）x25734.996x10-3x98%,黑銅板，粉廣量：=1062.855t/a70%黑銅板，粉含雜質(zhì)質(zhì)量：=12.07%44000x3.4307x10-3x85%1062.85544000x0.5795x10-3x85%。八”=2.04%360.344000x0.1218x10-3x85%脫銅電解過(guò)程增9,=1062855=0.43%=12.07%（60-0.5）x竺=91.835.5

脫銅終液中的酸量：91.8+176.025=267.825g/L7.7粗硫酸鎳生產(chǎn)計(jì)算生產(chǎn)過(guò)程的基本參數(shù):鏢的回收率為