年產(chǎn)10萬噸電解銅的銅電解車間設(shè)計(jì)

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Thisdocumentisforreferenceonly-rar21year.March年產(chǎn)10萬噸電解銅的銅電解車間設(shè)計(jì)PAGE年產(chǎn)35萬噸電解銅的銅電解車間設(shè)計(jì)目錄1前言 1銅的性質(zhì) 1銅的物理性質(zhì) 1銅的化學(xué)性質(zhì) 3銅的主要化合物的性質(zhì) 3銅的用途 4銅資源狀況 5世界銅資源 5中國資源 7中國銅的生產(chǎn)狀況和消費(fèi) 8中國銅的生產(chǎn)狀況 8銅的消費(fèi) 9銅的濕法冶金 9銅的火法冶金 10銅的新技術(shù) 12一種采用溶劑萃取凈化銅電解液的方法本 12分散強(qiáng)化型電解銅箔及其制造方法 12硫化礦細(xì)菌浸出 12設(shè)計(jì)的內(nèi)容 12冶金計(jì)算 13重要設(shè)備及輔助設(shè)備計(jì)算 13制圖內(nèi)容和要求 132廠址選擇 14銅電解精煉流程簡述 16銅電解精煉的理論基礎(chǔ) 18陽極過程 18陰極過程 18陽極上雜質(zhì) 19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) 24銅電解的條件 24電解液組成 24添加劑 24電解液溫度 25電解液循環(huán) 25電流密度 25同極中心距 26陽極壽命和陰極周期 266主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo) 27電流效率 27殘極率 27銅電解回收率 27槽電壓 27直流電能電位消耗 28硫酸單位消耗 28蒸汽單位消耗 287電解精煉冶金計(jì)算 29電解槽設(shè)計(jì)計(jì)算 29商品電解槽總數(shù) 29電解槽的極板數(shù) 29每槽陽極片數(shù) 30種板電解槽數(shù) 30物料平衡計(jì)算 31銅電解精煉熱平衡計(jì)算 34熱收入 35熱支出 35凈液量的計(jì)算 37硫酸鹽生產(chǎn)物料平衡計(jì)算 38計(jì)算銅料加入量 38計(jì)算硫酸銅產(chǎn)品產(chǎn)量 39一次母液體積 39脫銅電解物料平衡計(jì)算 40粗硫酸鎳生產(chǎn)計(jì)算 408銅電解精煉的主要生產(chǎn)設(shè)備的選用 42整流器及導(dǎo)電銅材料的計(jì)算 42直流電源 42槽邊導(dǎo)電排 44槽間導(dǎo)電板 45短路棒 46電解液循環(huán)系統(tǒng)設(shè)備及管道計(jì)算 46集液槽 46電解液循環(huán)泵 46高位槽 47加熱器 47供液管 48電解液循環(huán)管 48陽極片剝機(jī) 49車間運(yùn)輸設(shè)備計(jì)算及選擇 49起重機(jī) 49叉車 49其他設(shè)備及設(shè)施 50各種輔助槽子 50陽極泥放出與收集 509環(huán)保措施 52環(huán)境保護(hù) 52安全生產(chǎn) 5210車間定員 54附圖 56參考文獻(xiàn) 61專題：銅陽極鈍化機(jī)理及影響因素 62致謝 681前言銅的性質(zhì)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，現(xiàn)在世界上80%以上的銅是從硫化銅礦精煉出來的，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,比重，熔點(diǎn)1083Co。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、錳、鈷、鎳、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，白銅是銅鈷鎳合金。銅在地殼中的克拉克值為%，世界銅儲(chǔ)量約5000104t，主要儲(chǔ)于智利、美國、俄羅斯、利比亞、加拿大、秘魯、波蘭、菲律賓等國家。此外洋底錳結(jié)核中亦有豐富的銅。全球主要產(chǎn)銅國家是智利、美國、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。

表1-1含銅主要供應(yīng)礦物名稱礦物種類分子式含銅量(%)自然元素自然銅Cu100硫化物黃銅礦CuFeS2斑銅礦Cu5FeS2輝銅礦Cu2S銅藍(lán)CuS硫砷化物和硫砷銅礦Cu3AsS4硫銻化物砷黝銅礦(Cu9Fe)12As4S13黝銅礦(Cu9Fe)12Sb4S13氧化物赤銅礦Cu2O黑銅礦CuO碳酸鹽孔雀石CuCO3·Cu(OH)2藍(lán)銅礦2CuCO3·Cu(OH)2硫酸鹽銅靛巖CuSO4膽礬CuSO4·5H2O銅葉綠礬CuFe4+3(SO4)6(OH)2·2H2O硅酸鹽硅孔雀石CuSiO3·2H2O除了主要礦物外，銅礦中還含有少量的其他金屬，如鉛、鋅、鎳、鐵、砷、銻、鉍、硒、銻、鎢、鉬、鈷、錳等，并含有金銀等貴金屬和稀有金屬，它們?cè)谝睙掃^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10～35%。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。我國銅資源分布很廣，幾乎遍及全國各地。一般來說，我國硫化礦的品味較低。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題。銅的蒸汽壓很小，在熔點(diǎn)溫度下僅為9×10-5Pa。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。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150℃，銅在空氣中開始氧化，高于350℃氧化生成Cu20和CuO。因銅為正電性元素，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。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定形不穩(wěn)定化合物銅藍(lán)，比重為，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，但能溶于氰化鉀和熱硝酸中。(2)化亞銅Cu2S，天然的硫化亞銅為輝銅礦，藍(lán)黑色無定形或結(jié)晶形，比重為，熔點(diǎn)為1135℃.它在高溫下穩(wěn)定或氧化成金屬銅，常溫下不被空氣氧化，430-680℃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。CO能氧化Cu2S。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（稱白鈹）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H2S。Cu2S可溶于NH4OH、HNO3、Fe2(SO4)、FeCl3、CuCl2中。(3)氧化銅CuO，天然氧化銅為黑色無光澤的黑銅礦，比重為～。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、Fe、Ni等所還原。它不溶于水，但可溶于FeCl2、FeCl3、NH4OH、Fe2(SO4)、(NH4)2CO3及各種稀酸中。(4)氧化亞銅CuO、CuO2，天然氧化亞銅稱為赤銅礦，比重為，熔點(diǎn)為1235℃。它高溫穩(wěn)定，在2200℃以上才完全分解，在1060℃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450℃開始至1100℃完成。吹煉時(shí)，由于銅對(duì)硫的親和力大于鐵，而鐵對(duì)氧的親和力大于銅，是反應(yīng)CuO2+FeS=Cu2S+FeO向右進(jìn)行到底。因此在冰銅中的未完全氧化造渣以前，理論上Cu2S是不會(huì)被氧化的。CuO2也不溶于水，但溶于HCl、H2SO4、FeCl2、FeCl3、Fe2(SO4)、NH4OH、等溶劑中，這些反應(yīng)為濕法冶金所應(yīng)用。(5)硅酸銅xCun·ySi2·zH2O自然界中的硅酸銅有硅孔雀石CuO·SiO·2H2O和透視石CuO·SiO·H2O。它們?cè)诟邷叵路纸獬煞€(wěn)定的2Cu2O·SiO2，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)晶的膽礬。無水硫酸銅為白色粉末，加熱時(shí)分解成CuO和SO3(SO2+O2)。硫酸銅易溶于水,鐵、鋅等可從硫酸銅中置換出銅。(7)氯化銅CuCl2，氯化銅無天然礦物，人造氯化銅為褐色粉末。熔點(diǎn)為498℃。沸點(diǎn)低，易揮發(fā)，也溶于水。氯化銅不穩(wěn)定，加熱至340℃即分解生成白色粉末的氯化亞銅：CuCl2=Cu2Cl2+Cl2。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/(Ωmm2)。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)，其價(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)電性國際標(biāo)準(zhǔn)為：長1m重1g的銅在20℃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)銅的導(dǎo)電量比這個(gè)國際標(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/，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。銅的電位序中是+，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a)。并且銅管用于運(yùn)送自來水時(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。銅資源狀況世界銅資源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)國家是，智利、美國、印度尼西亞、秘魯和澳大利亞，2003年分別出產(chǎn)銅礦490萬噸、112萬噸、萬噸、萬噸、萬噸，全球銅礦資源分布及主要國家產(chǎn)量見表1-6。

表1-1全球銅礦資源分布及主要國家產(chǎn)量銅礦產(chǎn)量儲(chǔ)量基礎(chǔ)儲(chǔ)量20032004美國112011603500070000澳大利亞8308502400043000智利49005380140000360000中國6106202600063000印度尼西亞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其他國家1400160060000110000世界總值1360014500470000940000注：e為估計(jì)值。資料來源：．G910gimlSurvey，MinerdCommtySuImlmries，January2005．按照銅的證實(shí)儲(chǔ)量，俄羅斯僅次于智利和美國，居世界第三位。諾里爾斯克地區(qū)和科拉半島的銅鎳礦床（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%)，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，層狀銅礦床（大約20%)多分布在非洲國家（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。

中國資源目前，中國己發(fā)展成為全球最大的銅消費(fèi)國、銅加工制造業(yè)基地、銅基礎(chǔ)產(chǎn)品輸出國，實(shí)現(xiàn)了中國銅工業(yè)的持續(xù)快速發(fā)展，對(duì)促進(jìn)國民經(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，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銅產(chǎn)業(yè)順利發(fā)展的“瓶頸”因素。因此，對(duì)銅資源問題必須引起我們的高度關(guān)注。長期以來，我國銅資源不能滿足國內(nèi)消費(fèi)需求，供需缺口較大，需要通過國際市場加以平衡，為此國家每年要花大量外匯。為了確保國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)銅產(chǎn)品的消費(fèi)需要，保障銅資源的長期穩(wěn)定安全供應(yīng)，研究制定我國銅資源的發(fā)展戰(zhàn)略己勢在必行，但是在制定銅資源戰(zhàn)略之前必須了解我國的銅資源現(xiàn)狀，如表1-7所示。表1-7我國的銅資源現(xiàn)狀與國外的銅資源現(xiàn)狀比較比較項(xiàng)目國內(nèi)國內(nèi)資源儲(chǔ)量2003年銅儲(chǔ)量為1787萬噸保障程度年礦床規(guī)模大型銅礦少，中小型礦多；金屬量在500萬噸以上的只有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%。砂頁巖型礦的平均品位為%-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)適宜地下開采，開采成本高。2003年銅儲(chǔ)量為47000萬噸。年巨型，大型銅礦多，銅礦年產(chǎn)在10萬噸以上的有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%；剛果，贊比亞及波蘭的砂頁礦床品位為2%-5%；智利，美國及印度尼西亞等銅資源國家的斑巖型銅礦無論是礦床數(shù)量和儲(chǔ)量均占80%以上，適宜使用溶劑萃取技術(shù)，使用成本偏低盡管我國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，我國銅礦資源的使用成本普遍高于世界，競爭能力十分有限。在全球經(jīng)濟(jì)一體化的大趨勢下，應(yīng)充分考慮利用國外的銅礦資源，這不僅是平衡國內(nèi)銅市場供需缺口的需要，而且也是市場經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的必然選擇。我國銅礦資源的特點(diǎn)是中小型礦床多，大型、超大型礦床少。該特點(diǎn)使得我國銅礦山建設(shè)規(guī)模普遍偏小，且經(jīng)過幾十年的強(qiáng)化開采，它們的資源儲(chǔ)量在大幅度減少，有的甚至己接近枯竭。雖然國家花大氣力發(fā)展銅礦業(yè)，但是銅精礦(金屬量)生產(chǎn)量并無顯著增加;即使受國際上漲的影響，2004我國銅精礦(金屬量)產(chǎn)量也僅有萬噸，比上年增長%。另一方面，基于資源票賦關(guān)系，我國銅精礦的生產(chǎn)主要來自安徽、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)量也占到全國的%，基礎(chǔ)儲(chǔ)量占到全國的%，查明資源儲(chǔ)量將近占到全國的50%。因此，這五個(gè)省是我國銅工業(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)，具備資源儲(chǔ)量級(jí)別升級(jí)的資源基礎(chǔ)。考慮到地質(zhì)勘查促進(jìn)資源儲(chǔ)量級(jí)別升級(jí)情況，未來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，我國銅儲(chǔ)量絕大部分都已被開發(fā)，在未來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t的水平。中國銅的生產(chǎn)狀況和消費(fèi)中國銅的生產(chǎn)狀況據(jù)中國有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)提供的統(tǒng)計(jì)資料顯示，2000年底中國精煉銅產(chǎn)量為萬噸，2005年達(dá)萬噸，5年間增長100余萬噸以上，居世界第二位；精銅消費(fèi)量也呈快速增長態(tài)勢，2000年精銅消費(fèi)量為190萬噸，2005年達(dá)到368萬噸，居世界第一位。中國銅產(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)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，中國銅企業(yè)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力不斷提高。2000年，中國銅冶煉企業(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。2005年，中國銅企業(yè)已實(shí)現(xiàn)銷售收入億元人民幣。在中國國內(nèi)銅產(chǎn)品需求增長和產(chǎn)量增加的帶動(dòng)下，中國銅產(chǎn)品進(jìn)口快速增長。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)口量平均分別增長了%和%。在中國政府的大力支持下，中國銅工業(yè)在國際化經(jīng)營和境外投資取得初步進(jìn)展。目前，中國國內(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)，成為國際認(rèn)可的品牌。目前，中國在境外已獲得投資權(quán)益銅金屬基礎(chǔ)儲(chǔ)量約650萬噸，形成了近8萬噸/年的礦銅精礦(金屬量)產(chǎn)能。銅的消費(fèi)我國既是銅資源較貧乏的國家又是世界上第二大銅消費(fèi)國。從2001年到2005年，全球銅消費(fèi)量增加了萬噸，而中國的消費(fèi)增量就達(dá)到萬噸，占全球增量的63%。中國銅消費(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年年平均增長速度是%，90-2000年增長是%，2000年到2005年是12%，也就是說中國電力發(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5萬億千瓦。推動(dòng)電力發(fā)展主要是電線、電纜主要大產(chǎn)品，其中中國電線、電纜在全球占的份額是20%。電信、電纜行業(yè)的用銅量是銅的絕對(duì)量，去年大概算下來是310萬，這樣一算國內(nèi)電線、電纜行業(yè)占了將近60%，這是國內(nèi)目前最大的用銅的情況。

對(duì)于未來的情況來看，電線、電纜未來用銅情況怎么樣，主要看中國電力發(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，未來五年的投資在3萬億左右，其中是電網(wǎng)、電站一半的格局。裝機(jī)容量未來增長7-8%，這個(gè)速度未來電力發(fā)展增長速度應(yīng)該比過去五年要放慢了?？傮w來說是增長，所以對(duì)電線、電纜行業(yè)發(fā)展情況來看，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9%。銅的冶煉方法從銅礦石中或精礦提取煉銅的方法較多，總括起來分火法和濕法兩大類。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。①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；②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。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1～5g/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，萃取-電積法發(fā)展較快。其主要過程包括：①用對(duì)銅有選擇性的肟類螯合萃取劑（LiX－64N，N－510，N－530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。②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，返回萃取過程使用。③電積硫酸銅溶液得電銅，電解后液返回用作反萃劑。生產(chǎn)流程見圖。圖氧化銅礦酸浸法流程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。此法適于處理含有鈷、鎳、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，電解后液的過剩酸量須中和處理，所以一般不采用。(3)從貧礦石和廢礦中提取銅銅礦開采后坑內(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。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：圖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，有如下特點(diǎn)：

（1）后者的冶煉設(shè)備更簡單，但雜質(zhì)含量較高，是前者的有益補(bǔ)充。

（2）后者有局限性，受制于礦石的品位及類型。

（3）前者的成本要比后者高。

可見，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，并不是所有銅礦的冶煉都可采用該種工藝。不過通過技術(shù)改良，這幾年已經(jīng)有越來越多的國家，包括美國、智利、加拿大、澳大利亞、墨西哥及秘魯?shù)?，將該工藝?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)過剩，對(duì)價(jià)格有拉動(dòng)作用?？傊?，火法和濕法煉銅都各有利弊，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，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)工藝以及我國現(xiàn)有的銅生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)工藝。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。冶金計(jì)算銅電解精煉冶金計(jì)算包括：電解過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。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)備的選擇和計(jì)算時(shí)，應(yīng)說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。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。

2廠址選擇廠址選擇要根據(jù)國民經(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)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)問題：(1)工業(yè)布局問題建設(shè)一座有色冶金廠，對(duì)全國的工業(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)”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。(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3~4萬元，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。(4)環(huán)境保護(hù)和節(jié)約用地問題有色冶金生產(chǎn)特點(diǎn)之一是無一例外地產(chǎn)出大量造成環(huán)境污染的“三廢”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“三廢”處理場地和廢渣堆放場地，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)。此外，所選廠址的地耐力應(yīng)不低于~，地下水位最高也要低于基礎(chǔ)地面，廠址最低洼處要高于歷年最高洪水位以上；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，施工力量和施工場地是否具備等，都對(duì)建設(shè)進(jìn)度起著一定的作用。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)?，甚至是錯(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。

3銅電解精練工藝流程的確定銅電解精煉流程簡述火法精煉產(chǎn)出的精銅品位一般為99．2~99．7％，其中還含有0．3~0．8％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、鉑族金屬和稀散金屬，必須進(jìn)行電解精煉。以火法精煉產(chǎn)出的陽極板為原料，經(jīng)電解精煉，生產(chǎn)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)法脫砷等新技術(shù)。工藝流程包括電解精煉和電解液凈化兩部分。以銅陽極板為陽極，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，陽極不斷溶解，便在陰極上析出電解銅。電解過程中，陽極銅中的貴金屬和硒、碲等有價(jià)元素進(jìn)入陽極泥，沉積于電解槽底，定期排出，送陽極泥車間提取貴金屬。鎳、砷、銻、鉍等雜質(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220～280A／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。電解陰極及陽極和常規(guī)電解相同，周期性短暫反向，是為了克服陽極鈍化，電流密度達(dá)300～350A／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年在英國首先用于工業(yè)生產(chǎn)，隨后在世界上得到廣泛應(yīng)用。20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、加拿大和聯(lián)邦德國等精煉廠也應(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，陰極質(zhì)量高。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，脫砷、銻、鉍和脫鎳等。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。電解液中的砷、銻、鉍等雜質(zhì)常在脫銅電解后期進(jìn)入黑銅粉。采用誘導(dǎo)法脫砷技術(shù)，砷的脫除率可達(dá)90％，此法還可抑制砷化氫氣體發(fā)生。也可采用萃取和離子滲析等方法直接從電解液中除去砷、銻和鉍等雜質(zhì)。脫銅后的溶液生產(chǎn)粗硫酸鎳結(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)濃縮法鎳的脫除率高，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)選用如下圖銅電解精煉的工藝流程圖圖銅電解精煉的工藝流程圖銅電解精煉的理論基礎(chǔ)陽極過程銅電解精煉，在陽極上進(jìn)行氧化反應(yīng)：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。由于陽極主要成分是銅，所以陽極的主要反應(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，故在陽極上是不可能進(jìn)行的。另外，如Ag、Au、Pt等電位更正貴金屬、鉑族金屬和稀有金屬，更是不能溶解，而落到電解槽底部。陰極過程在陰極上進(jìn)行的還原反應(yīng)：氫的標(biāo)準(zhǔn)電位較銅負(fù)，且在銅陽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。電解過程中還形成一價(jià)銅離子Cu+并建立下列平衡：上式在不同溫度下的平衡數(shù)據(jù)列在表3-1中。表3-1的平衡數(shù)據(jù)溫度℃Ek(v)Cu/g/lCCu2+g/l）×255510038934227025可見，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)入陽極泥，使其中的貴金屬含量下降。在電極與電解液界面上還進(jìn)行銅的化學(xué)溶解反應(yīng)：Cu+1/2O2+H2SO4=CuSO4+Cu陽極上雜質(zhì)根據(jù)陽極上雜質(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，金銀和鉑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極泥機(jī)械夾帶來的結(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)入陽極泥。氧、硫、硒、碲、為穩(wěn)定化合物存在的元素。它們以Cu2S、Cu2O、Cu2Te、Cu2Se、Ag2Se、Ag2Te等存在陽極板內(nèi)，電解時(shí)亦進(jìn)入陽極泥中。(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。并按Sn(SO4)+2H2O=Sn(OH)2SO4+H2SO4水解沉淀進(jìn)入陽極泥中。(3)負(fù)電性的鎳、鐵、鋅，陽極中的鐵和鋅含量極微，電解時(shí)它們與金屬鎳一道溶入電解液中。一些不溶性化合物如氧化亞鎳和鎳云母會(huì)在陽極表面形成不溶薄膜，使槽電壓升高或引起陽極鈍化。(4)電位與銅相近的砷、銻、鉍電解時(shí)，它們可能在陽極上析出。它們還生成極細(xì)的絮狀SbAsO4和BiAsO4砷酸鹽，漂浮在電解液中，機(jī)械的粘附在陰極上。其粘附量相當(dāng)于砷銻放電析出的兩倍，而且銻進(jìn)入陰極的數(shù)量比砷大，因此銻的危害更為突出。電解液需要凈化，以除去它在電解過程中積累的雜質(zhì)。電解液的凈化從上面的討論得知，隨著電解過程的進(jìn)行，電解液內(nèi)的銅和負(fù)電性元素逐漸增加，硫酸逐漸減少，添加劑逐漸積累。為此，每天抽出一定量的電解液進(jìn)行凈化處理，同時(shí)補(bǔ)充等量新液，以保持電解液原有的組成范圍。凈化的目的在于回收其中的銅、鈷、鎳，除去有害的砷和銻，以及能使硫酸返回適用。凈化過程的順序如下：(1)中和結(jié)晶它是用銅粉中和電解液中的硫酸以產(chǎn)出硫酸銅：中和設(shè)備為間斷的中和槽或連續(xù)的鼓泡塔。將中和液蒸發(fā)濃縮為高溫（80～90℃）飽和硫酸銅溶液，冷卻即析出膽礬結(jié)晶。結(jié)晶設(shè)備有帶式水冷連續(xù)結(jié)晶機(jī)和水冷機(jī)械攪拌間歇結(jié)晶機(jī)。用電積法可直接產(chǎn)出硫酸和銅。(2)脫銅和砷銻，結(jié)晶后的母液用不溶陽極電解回收銅和處砷銻：同時(shí)也再生了硫酸。至電解后期，Cu2+低至8g/l下，砷、銻、鉍與銅一起放電得含砷黑銅，并有大量氫放出。黑銅須返回到火法精煉中處理。除砷銻液可用萃取法或化學(xué)法。(3)生產(chǎn)粗硫酸鎳，脫銅和脫砷銻的母液含有40～50g/lNi和300g/lH2SO4，再經(jīng)蒸發(fā)濃縮使NiSO4達(dá)飽和，然后冷卻結(jié)晶分離。結(jié)晶后液含7～10g/lNi和約400g/lH2SO4，若雜質(zhì)含量低時(shí)，可將其加熱和過濾，然后返回電解車間是使用；若含砷銻等雜質(zhì)高，則須再蒸發(fā)濃縮，使其以無水硫酸鹽析出，分離后溶液返回電解車間使用。

4銅電解精煉的主要設(shè)備選擇銅電解精煉的主要設(shè)備是電解槽（如圖4-1）。它長為～、寬為～、高為～的鋼筋混凝土的長方形無蓋槽子，內(nèi)襯鉛皮或聚氯乙烯塑料板。電解槽放在鋼筋混凝土立柱架起的橫梁上，槽底四角墊有電絕緣的瓷磚或橡膠板。槽側(cè)壁的槽沿上敷有瓷磚或塑料板，于其上再放槽間導(dǎo)電銅板。陰極和陽極的耳朵塔在此導(dǎo)電板上。相鄰槽間留有20～40㎜的槽間絕緣空隙。輸電電路用復(fù)聯(lián)法，即槽內(nèi)極間電路并聯(lián)、槽間電路串聯(lián)。圖銅電解槽陽極寬為650～1000mm，長為700～1000mm，厚為35～50mm。上方的兩耳分別搭在導(dǎo)電板和槽沿的瓷磚上。陽極表面要平整無毛刺，厚度要均勻，對(duì)會(huì)引起的陽極鈍化和嚴(yán)重影響陰極質(zhì)量的鉛、砷、銻等雜質(zhì)的含量要嚴(yán)格控制。陰極是在始極槽（即種板槽)內(nèi)電解制成，稱始極片，厚為～㎜。其尺寸比陽極稍大，結(jié)晶致密且平整光潔。始極槽的母板為厚3～4㎜的紫銅板或鈦板。用鈦板時(shí)不用涂板，因它的傳熱率和膨脹系數(shù)與銅板相差很大。放入0～20℃的水中時(shí)，始極片即從鈦板上脫落。槽內(nèi)陽極比陰極多一塊。陽極壽命為20～30天，陰極壽命是陽極的1/2～1/3。電極邊緣離電解槽壁50～70㎜，離槽底200～300㎜。同極中心距80～110㎜。根據(jù)上述依據(jù)本設(shè)計(jì)的陽極寬為920㎜，寬950㎜，厚為40㎜：陰極寬為960㎜，長1000㎜；電解槽內(nèi)尺寸長×寬×高=2600×1060×1360㎜;外尺寸長×寬×高=2800×1260×1460㎜；每槽陰極片數(shù)位22個(gè)，陽極23個(gè)，同極中心距100㎜；陽極壽命為24天，陰極壽命為12天。陰陽極和電解液組成見表。表4-1陰陽極和電解液組成元素陰極（%）陽極（%）電解液（g/l)～40～60～～—0～～—0～0～—～～1～30～—～0～～4元素陰極（%）陽極（%）電解液（g/l）0～～0～0～～0～0～—0～0～—～0～—0～0～———～——160～210電解液中Cu2+過低時(shí)可能有其他雜質(zhì)析出；Cu2+過高時(shí)又會(huì)增大電解液電阻和可能在陽極表面出現(xiàn)CuSO4·5H2O結(jié)晶。電解液還加入添加劑以改善陰極質(zhì)量。每噸電銅耗添加動(dòng)物膠25～50g、硫脲20～50g、干酪素15～40g。H2SO4可提高電解液的導(dǎo)電性，但硫酸濃度的升高，會(huì)使電解液中的CuSO4溶解度降低。鎳、砷、銻、鐵等雜質(zhì)的含量增高時(shí)，會(huì)增加電解液的電阻、降低CuSO4的溶解度和影響陰極質(zhì)量，故對(duì)其含量需嚴(yán)格控制。電解液溫度一般為55～60℃。適當(dāng)提高溫度對(duì)Cu2+擴(kuò)散和均勻電解液成分有利，但溫度夠高反而增大化學(xué)溶解和電解液蒸發(fā),本設(shè)計(jì)電解液溫度取60℃添加劑的作用是抑制陰極表面突出部分的晶粒繼長大，從而促使其電積物均勻致密。添加劑是導(dǎo)電性較差的表面活性物質(zhì)，它容易吸附在突出的晶粒表面上而形成分子薄膜，抑制陰極上活性區(qū)域的迅速發(fā)展，使電銅表面光滑，改善陰極質(zhì)量。電解液中Cl-可使生成AgCl和PbCl2沉淀和防止陰極產(chǎn)生樹枝狀結(jié)晶。有時(shí)還在電解液中加入少量絮凝劑以加速懸浮的陽極泥沉淀。為了減少電解液組成的濃度差，電解液在電解槽內(nèi)必須循環(huán)。循環(huán)方式有上進(jìn)下出和上出下進(jìn)兩種，前者有利于陽極泥沉降且液溫比較均勻，故常被采用。隨著電流密度的增大，電解液Cu2+濃度差劇變，循環(huán)速度也需增大。在循環(huán)系統(tǒng)中還設(shè)有加熱和過濾設(shè)備。輸液用鉛管或聚氯乙烯管。過去用蛇形鉛管加熱電解液，本次采用傳熱效率高和蒸汽消耗少的浮頭列管式石墨列管熱交換器。電解精煉重要的技術(shù)參數(shù)是電流密度。它與生產(chǎn)率、電耗和生產(chǎn)成本緊密相聯(lián)。電流密度Dk是指每平方米陰極表面上通過的電流安培數(shù)，即A/m2。提高電流密度可增大銅產(chǎn)量，但同時(shí)也會(huì)增大槽電壓和電能消耗，導(dǎo)致增大循環(huán)速度和金銀損失。其中將有一個(gè)在允許電流密度范圍內(nèi)經(jīng)濟(jì)上最合理的電流密度，長期實(shí)踐認(rèn)為此值為220～230A/m2，本次取230A/m2。在高電流密度作用下，陰陽極間的Cu2+濃度差更加懸殊。這樣就可能在陽極上由于Cu2+過飽和而沉淀CuSO4·5H2O，以及NiO和Cu2O等來不及脫落而使陽極鈍化；而在陰極上Cu2+由于貧化而出現(xiàn)粗超結(jié)晶，甚至沉積銅粉。槽電壓也是電解的重要技術(shù)參數(shù)，它直接影響到電能消耗。電能消耗即生產(chǎn)一噸電銅的耗電量KW·h/t。電能消耗正比于槽電壓而反比于電流效率，且電流密度增大時(shí)槽電壓也相應(yīng)增大。正常的槽電壓為～，其中主要是消耗在電解液的電阻上。另一個(gè)重要的技術(shù)參數(shù)是電流效率，它是實(shí)際沉淀銅量與理論沉積銅量之比,電流效率直接影響電耗。一般電流效率為92～98%，電耗為200～250KW·h/t銅,本設(shè)計(jì)電流效率為98%。在銅和鉛的電解精煉中，已成功應(yīng)用了周期反向電流電解技術(shù)。它使通過電解槽的直流電周期性地短時(shí)間反向，從而消除或減輕陰陽極附近Cu2+濃度差，可大大提高電流密度和生產(chǎn)率。周期反向電流電解的正反向通電時(shí)間為20：1，電流密度可提高到280～330A／m2。

5銅電解技術(shù)指標(biāo)銅電解的條件電解液組成電解液為硫酸銅的硫酸溶液，其組成的選擇與陽極成分，電流密度和電解的技術(shù)條件等因素有關(guān)，一般含銅40-50kg/m3，硫酸180-210kg/m3。電解液的電阻隨硫酸程度的增加而降低，隨含銅量的增加而升高。為節(jié)約電能，以采用高酸低銅的電解液組成較為有利，但必須同時(shí)對(duì)陽極及電解液純度提出較高的要求，操作的電流密度也不能過高，以免影響陰極銅的質(zhì)量。電解液中的硫酸含量也不恩那個(gè)提的過高，因硫酸銅的溶解度隨著硫酸濃度的增加而降低，因此硫酸的含量高不宜大于230kg/m3。當(dāng)陽極和電解液的純度較低時(shí)，硫酸含量還應(yīng)適當(dāng)降低。生產(chǎn)實(shí)踐表明，電解液中有害雜質(zhì)允許含量如下表6-1所示。表6-1銅電解液中的有害雜質(zhì)允許量（230kg/m33）元素NiAsFeSbBi含量1555添加劑為了獲得致密、平整的陰極銅，在點(diǎn)擊過程中了除嚴(yán)格控制各工序的技術(shù)條件外，還應(yīng)加入適量的膠狀物質(zhì)和表面活性物質(zhì)以改善陰極表面。一般采用的添加劑有：動(dòng)物膠、硫脲、干酪素和鹽酸等；其作用分?jǐn)?shù)如下：（1）動(dòng)物膠動(dòng)物膠是銅電解精煉過程中的主要添加劑，它能細(xì)化結(jié)晶，改善陰極表面的物理狀態(tài)，一般加入量為25-50克/噸，加入量過多時(shí)，電解液的電阻增大，陰極銅分層、質(zhì)脆。（2）硫脲硫脲是一種表面活性物質(zhì)，點(diǎn)到適用時(shí)作用不明顯，通常與動(dòng)物膠混合使用，能促使陰極銅表面細(xì)化、光滑、質(zhì)地致密。硫脲一般加入量為20-50克/噸。（3）干酪素干酪素與動(dòng)物膠混合使用，能抑制陰極表面粒子的生長和改變粒子的形狀等作用。一般用量為15-40克/噸。（4）鹽酸加入鹽酸用來維護(hù)電解液中氯離子的含量。電解液中的氯離子可以使溶入電解液中的鉛、銀離子生產(chǎn)沉淀，同時(shí)還可以防止陽極鈍化、防止陰極產(chǎn)生樹枝狀結(jié)晶。但氯離子過多時(shí)，陰極上會(huì)產(chǎn)生針狀結(jié)晶。鹽酸的一般用量為300-500毫升/噸。本次設(shè)計(jì)添加劑添加的順序?yàn)椋簞?dòng)物膠、硫脲、干酪素和鹽酸電解液溫度提高電解液溫度能增加銅離子、硫酸根離子的擴(kuò)散速度。減少極化。電解液的導(dǎo)電率隨溫度升高而增大，溶液溫度升高，槽電壓下降，對(duì)降低電能消耗有利。但溶液溫度過高，會(huì)使蒸汽消耗量增大，車間酸霧增多。操作環(huán)境惡化。所以電解液溫度一般控制在58-62℃為宜，當(dāng)采用300安/米2以上的電流密度操作時(shí)電解液溫度還可以適當(dāng)提高至63-65℃，本次選用60℃。電解液循環(huán)電解液循環(huán)可以促使電解液的組成和溫度均勻一致，降低濃差極化，改善陰極銅質(zhì)量。電解液的循環(huán)方式有兩種：下進(jìn)液、上出液和上進(jìn)液、下出液。上述兩種循環(huán)方式各有有缺點(diǎn)。下進(jìn)液、上出液的循環(huán)方式有利于溶液充分混合。但與陽極泥沉淀方向相反，造成陽極泥沉淀困難。上進(jìn)液、下除液的循環(huán)方式對(duì)陽極泥沉淀有利，但電解液上下層濃差較大。目前國內(nèi)工廠采用上進(jìn)液、下出液的循環(huán)方式較多。循環(huán)量主要決定用操作電流密度，當(dāng)操作電流密度高時(shí)，必須采用較大的循環(huán)量以減少濃差極化。循環(huán)量一般為18-25循環(huán)量，本設(shè)計(jì)電解液的循環(huán)方式選下進(jìn)液、上出液的方式，循環(huán)量取20循環(huán)量。電流密度提高電流密度是增產(chǎn)挖潛的好辦法。但隨著電流密度的增大，槽電壓上升，電流效率下降，電能消耗也相應(yīng)增大。此外，損失于陰極銅上的貴金屬業(yè)有相應(yīng)增加。因此，一般以采用220-240安/米2，本次取230安/米2。近年來，一些工廠為了挖掘生產(chǎn)潛力，在普通電解槽中采用300-350安/米2電流密度進(jìn)行生產(chǎn)，在加強(qiáng)管理的情況下，也能產(chǎn)出合格的陰極銅。如表6-2所示：表6-2電流密度、電流效率和電能消耗實(shí)測數(shù)據(jù)年份19651966197119721973電流密度（安/米2）247257305312331電流效率（%）電能消耗（度/噸）188199256259同極中心距縮短同極中心距能降低槽電壓，減少電能消耗，還能提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。但極距過小會(huì)引起陽極泥對(duì)陰極的污染，電銅表面粗糙，貴金屬的損失有所增加，管理不善還會(huì)降低電流效率?？紤]上述因素。一般同極中心局以采用80-110毫米為宜，考慮實(shí)際情況選用100毫米。陽極壽命和陰極周期陽極壽命一軍電流密度、陽極重量和殘極率來確定，一般在18-21天內(nèi)選擇。當(dāng)電流密度采用300安/米2時(shí)，陽極壽命應(yīng)縮短為12-14天。陰極周期與電銅質(zhì)量、電流密度和勞動(dòng)組織等因素有關(guān)，陰極周期一般為陽極壽命的1/3。

6主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)電流效率電流效率是指銅電解精煉過程中，陰極實(shí)際析出量與理論析出量的百分比。影響電流效率的主要因素有：(1)短路由于電極放置不正或陰極上產(chǎn)生樹枝狀結(jié)晶而引起短路。(2)漏電由于電解槽與電解槽之間、電解槽與地之間、溶液循環(huán)系統(tǒng)等絕緣不良而引起的漏電。(3)化學(xué)溶解陰極銅在硫酸中的化學(xué)溶解速度決定用溶液溫度、硫酸濃度、銅離子濃度、三價(jià)鐵離子濃度以及溶液氧含量。由于上述因素的影響，通常銅的化學(xué)溶解能使電流效率降低。殘極率殘極率是指生產(chǎn)出殘極量占消耗陽極量的百分比。殘極率低可以減少重熔的費(fèi)用和金屬損失，提高直接回收率；但是，殘極率過低又會(huì)造成槽電壓升高，電能消耗增加，電能效率降低，甚至還會(huì)使殘極碎片跌落槽底，損壞槽襯。因此，殘極率以選擇14-16%為宜，本次設(shè)計(jì)選15%。銅電解回收率銅電解回收率反映銅電解過程中銅的回收程度，其計(jì)算方法如下：銅電解回收率（％）=電銅含量（噸）∕（裝入原料含銅量（噸）-回收品含銅量（噸））回收品是指殘極、銅屑、碎銅、制取硫酸銅溶液及陽極泥等含銅物料（若陽極泥含銅本企業(yè)不能回收，則按損失處理）。銅電解回收率一般為%左右，本設(shè)計(jì)銅電解回收率選%。槽電壓槽電壓由下列各項(xiàng)電位降組成：電解液的電位降、各接觸點(diǎn)和克服陽極泥電阻的電位降、濃差極化所引起的電極電位降等項(xiàng)相加所得之和。工廠普通電解槽的槽電壓一般為伏，種板電解槽則稍高一般為伏。本設(shè)計(jì)電解槽電壓選伏，種板電解槽。直流電能電位消耗每噸電解銅的直流電能消耗，實(shí)踐中使用的計(jì)算方法如下：直流電能電位消耗(度∕噸)=消耗直流電量（度）∕電銅產(chǎn)量消耗的直流電量包括普通電解槽、種板電解槽、脫銅電解槽、再用殘極槽及線路損失等全部直流電消耗量。硫酸單位消耗硫酸電位消耗量一般為4-6公斤/噸。蒸汽單位消耗近年來，國內(nèi)大多數(shù)銅精煉廠已采用石墨熱交換器代替鉛蛇行形管加熱器，熱利用率有所提高。如采用鉛蛇形管加熱的工廠，蒸汽單位消耗量為噸/噸，而某廠改用石墨熱交換器以后，蒸汽單位消耗量已降至1噸/噸左右。

7銅電解精煉冶金計(jì)算電解槽設(shè)計(jì)計(jì)算商品電解槽總數(shù)（7-1）式中N-電解槽總數(shù),個(gè)；M-年產(chǎn)電解銅量，t；360-年工作日，日；24-日通電時(shí)數(shù)，h；-電解槽作業(yè)率,%；-電流強(qiáng)度，A；-電流效率，%；銅的電化當(dāng)量，g/(A·h)。電解槽的極板數(shù)采用陰極尺寸為：770×740mm每槽陰極片數(shù)：（7-2）式中：—每槽陰極片數(shù)，片；I—電流強(qiáng)度，A；—電流密度，；—每片陰極有效面積，。每槽陽極片數(shù)為了使陽極均勻溶解和統(tǒng)一裝起槽，一般以為電解槽中陽極比陰極多一片，因此每槽陽極片數(shù)為：22+1=23片。電解槽長度、寬度、深度端壁與電極表面間的距離取200㎜，陰極兩側(cè)距離槽邊取55㎜，電解液面至槽面距離取60㎜，陰極底邊至槽底距離取3000㎜。電解槽長度為：。寬度為：。深度為：。根據(jù)上面計(jì)算結(jié)果，電解槽內(nèi)尺寸為：長×寬×高=。種板電解槽數(shù)為了有利于配置及生產(chǎn)調(diào)度，取種板槽尺寸與商品電解槽尺寸相同，種板電解槽數(shù)：（7-3）X-種板電解槽數(shù)，個(gè)；N-車間電解槽總數(shù)，1420個(gè)；-一個(gè)商品電解槽的陰極數(shù)，22片；p-一個(gè)陰極所需始極片量，?。籥-種板周期，1d；A-陰極周期，取6d；B-一個(gè)種板電解槽的種板數(shù)，取22片；-始極片廢品率，，取.取121個(gè)。物料平衡計(jì)算計(jì)算條件：產(chǎn)量為150000t電解銅/a，年工作日為360天?；鸱ň珶捄箨枠O成分見表7-1。表7-1陽極成分元素CuNiAsSbAgBiFeSOAuPb含量電回收率：%；電解品位：%；殘極率：15%；陽極泥率％（對(duì)電銅）銅電解過程元素分配：表7-2銅電解過程元素分配元素進(jìn)入電解液進(jìn)入陽極泥進(jìn)入電解銅Cu98Ni80As35Sb14806Ag—973Bi18802—982S—955O—982Au—Pb—955Fe75520銅電解精煉的物料平衡（1）1t陰極銅需要溶解的陽極量（2）陽極實(shí)際需要量（3）實(shí)際溶解陽極量（4）陽極的含銅量×%=a（5）殘極量×15%=a(6)殘極含銅量×%=t/a（7）陽極泥量150000×%=945t/a根據(jù)陽極成分和計(jì)算的陽極泥中各元素量及其成分見表7-3元素進(jìn)入陽極泥的量t/a陽極泥成分，%元素進(jìn)入陽極泥的量t/a陽極泥成分，%Cu×%×%=Au×%×%=As×%×35%=Ag×%×97%=Sb×%×80%=Fe×%×5%=Ni×%×%=S×%×95%=Pb×%×95%=O×%×98%=Bi×%×80%=其它Se+Te×%×%=共計(jì)表7-3陽極泥中各元素重量級(jí)百分比（8）陽極泥含銅量：t/a(9)電解液中含個(gè)元素的含量：表7-4

表7-4電解液中各元素的含量物料名稱物料量CuAsNiAuAgt/a%%%%%裝入陽極合計(jì)產(chǎn)出電解銅150000149250殘極銅陽極泥945電解液損失及計(jì)算誤差合計(jì)5302銅電解精煉熱平衡計(jì)算設(shè)定：電解槽外尺寸：2800×1260×1460；電解槽內(nèi)尺寸：2600×1060×1360；電解槽數(shù)：1420個(gè)；電流強(qiáng)度：12000A；槽電壓：；電解液溫度：60℃；電解車間室溫：25℃；電解槽外壁的溫度：35℃；電解液循環(huán)速度：30L/min（商品槽與種板槽共用一個(gè)循環(huán)系統(tǒng)）；熱收入熱收入為電流通過電解液時(shí)所產(chǎn)生的熱：（7-4）式中：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；I—電流強(qiáng)度，A；t—時(shí)間，3600s；N—電解槽數(shù)。熱支出電解槽液面水蒸氣發(fā)熱損失為q1電解槽總液(含電極）表面積：每平方電解槽液面在無覆蓋時(shí)的水分蒸發(fā)量查表得(m2·h).60℃的水氣化為=電解槽液面輻射與對(duì)流熱損失為根據(jù)傅立葉公式：=（7-5）式中：—輻射與對(duì)流聯(lián)合導(dǎo)熱系數(shù)，kJ/(m2·h·℃)??；—電解液與車間空氣溫度差，℃；—傳熱面積，㎡。=電解槽外壁的輻射與對(duì)流熱損失為電解槽槽壁總面積：根據(jù)傅立葉公式：=（7-6）式中：—對(duì)鋼筋混凝土槽壁，kJ/(m2·h·℃)，當(dāng)槽壁溫度為35℃，車間室溫為25℃時(shí)，取.循環(huán)管道內(nèi)溶液熱損失為電解液的循環(huán)量為：（7-7）式中：—電解液循環(huán)量，；—電解液密度，；—電解液熱容量，KJ/(kg·℃)，；—電解液在循環(huán)管道內(nèi)的溫度降，根據(jù)車間規(guī)模大小取2～4℃，本設(shè)計(jì)取3℃。全車間需補(bǔ)充熱量為：根據(jù)以上計(jì)算可列出電解精煉熱平衡如表7-5所示

表7-5電解精煉熱平衡熱收入熱支出電流通過電解液產(chǎn)生的熱量電解槽液面水蒸發(fā)熱損失.18加熱器補(bǔ)充的熱量.61電解槽液面輻射與對(duì)流熱損失電解槽外壁的輻射與對(duì)流熱損失循環(huán)管道內(nèi)溶液熱損失9585000合計(jì).04合計(jì).05凈液量的計(jì)算本論文銅凈化的過程采用中和結(jié)晶，脫銅電解，電熱濃縮生產(chǎn)粗硫酸鎳流程。設(shè)計(jì)規(guī)模為產(chǎn)量150000t電解銅，陽極板成分為：Ni%，As%，Sb%，Cu%，Bi%。生產(chǎn)1Td電銅所溶解的陽極板量為，在凈化過程中銅、鎳、砷、銻、鉍和鐵的脫出率分別為98%、75%、85%、85%、85%、和80%。電解過程中各種雜質(zhì)進(jìn)入電解液的百分比及本設(shè)計(jì)所取有害雜質(zhì)在電解液中的允許含量分別如表2和4所示。表7-6各種元素在電解液中的允許含量元素CuNiAsBi含量<50<20<7<<凈液量的計(jì)算公式如下：（7-8）式中：m—溶解100㎏陽極該元素進(jìn)入溶液的數(shù)量，㎏；c—元素允許的極限濃度，；k—元素在整個(gè)凈化過程中的脫除率，%。在本設(shè)計(jì)中取按主要元素分別計(jì)算凈液量如下：從計(jì)算結(jié)果看，需凈液量最大的元素是銅，其次是鉍。銅的脫除采用在電解工序電解槽中增加不溶陽極的方法脫除，故凈液量以鉍元素所需的量計(jì)算取14000m3/a。按14000m3/a的凈液量推算出電解液的實(shí)際成分為（％）Bi:As:Sb:Cu:50Ni:4H2SO4:180。硫酸鹽生產(chǎn)物料平衡計(jì)算中和終液含銅：120；中和過程溶液體積縮率70％；加入銅料的品位％；硫酸銅平均結(jié)晶率60％；硫酸銅含銅％；一次結(jié)晶液體縮率81％；硫酸銅結(jié)晶水返回中和系統(tǒng)；銅回收率98％。計(jì)算銅料加入量結(jié)晶洗水體積取1388m3/a計(jì)算，成分根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取Cu40g/l，H2SO450g/l，則進(jìn)中和過程的混合溶液成分為：加入銅料量(按純銅計(jì))加入銅料耗酸：中和液體積：中和終液溶液含酸：計(jì)算硫酸銅產(chǎn)品產(chǎn)量硫酸銅結(jié)晶量：結(jié)晶洗水體積及成分；根據(jù)實(shí)踐，硫酸銅結(jié)晶的洗水量為每噸~1m3，洗水含酸約為50g/l，含銅約為40g/l,則洗水量為；洗水帶走的銅量：硫酸銅產(chǎn)品產(chǎn)量：一次母液體積及銅，酸濃度一次母液體積：母液含銅：母液含酸：脫銅電解物料平衡計(jì)算一次脫銅終液含Cu30；二次脫銅終液含Cu；二級(jí)電銅含Cu%；銅回收率98%。二級(jí)電銅產(chǎn)量：黑銅板，粉量：黑銅板，粉含雜質(zhì)質(zhì)量：

脫銅電解過程增酸：脫銅終夜含酸：粗硫酸鎳生產(chǎn)計(jì)算在硫酸銅生產(chǎn)過程中鎳的回收率為98%；粗硫酸鎳含Ni%；回收酸含Ni6%；Cug/l；H2SO41100g/l；進(jìn)入粗硫酸鎳生產(chǎn)中的鎳量為：；忽略蒸發(fā)過程的酸損失不計(jì)，回收酸的體積應(yīng)為：粗硫酸鎳產(chǎn)量為：7-7凈液過程主要物料平衡表序號(hào)物料名稱物料量CuNiAsSbBi%%%%%進(jìn)入不潔電解液1400050700456加入銅料537小計(jì)123756產(chǎn)出二級(jí)電銅244硫酸銅粗硫酸鎳黑銅板粉70回收酸6損失誤差08銅電解精煉的主要生產(chǎn)設(shè)備的選用整流器及導(dǎo)電銅材料的計(jì)算直流電源目前一般都采用硅整流器，根據(jù)電流和電壓等條件進(jìn)行選擇。下表8-1是電化學(xué)用整流裝置主要規(guī)格電參數(shù)和外形尺寸說明，下表所示：表8-1電化學(xué)用整流裝置主要規(guī)格電參數(shù)和外形尺寸說明項(xiàng)目、規(guī)格產(chǎn)品型號(hào)整流線路額定直流輸出相控調(diào)壓范圍外形尺寸電壓V電流A外形尺寸H1×B1×D1mmKHS-6000/300三相全控橋30060002000×1600×1000整流柜2000×800×600控制柜KHS-8000/3003008000KHS-9000/3003009000KHS-12500/160雙反星形帶平衡電抗器160125000~160KHS-12500/200200125000~200KHS-16000/125125160000~125KHS-16000/200200160000~200KHS-18000/300300180000~300KHS-12000/300同相并聯(lián)三相全控橋300120000~3002000×3200×1000整流柜2000×800×600控制柜KHS-12000/600600120000~600KHS-12000/800800120000~800KHS-14000/320320140000~320KHS-16000/600600160000~600KHS-20000/250雙反星同相逆并聯(lián)帶平衡電抗器250200000~250KHS-25000/100100250000~100KHS-25000/125125250000~125KHS-25000/200200250000~200KHS-25000/250250250000~250KHS-25000/320320250000~320KHS-31500/6363315000~63KHS-31500/8484315000~84KHS-31500/100100315000~100KHS-31500/125125315000~125KHS-31500/160160315000~160KHS-31500/200200315000~200KHS-31