年产10万吨电解铜的铜电解车间设计.doc

年产35万吨电解铜的铜电解车间设计 目 录 1 前言 1 1.1铜的性质 1 1.1.1铜的物理性质 1 1.1.2铜的化学性质 3 1.1.3铜的主要化合物的性质 3 1.2铜的用途 4 1.3铜资源状况 5 1.3.1世界铜资源 5 1.3.2中国资源 7 1.4中国铜的生产状况和消费 8 1.4.1中国铜的生产状况 8 1.4.2铜的消费 9 1.5.1铜的湿法冶金 9 1.5.1铜的火法冶金 10 1.6铜的新技术 12 1.6.1一种采用溶剂萃取净化铜电解液的方法本 12 1.6.2分散强化型电解铜箔及其制造方法 12 1.6.3硫化矿细菌浸出 12 1.7设计的内容 12 1.7.1冶金计算 13 1.7.2重要设备及辅助设备计算 13 1.7.3制图内容和要求 13 2 厂址选择 14 3.1铜电解精炼流程简述 16 3.2铜电解精炼的理论基础 18 3.2.1阳极过程 18 3.2.2阴极过程 18 3.2.3阳极上杂质 19 3.3电解液的净化 20 4 铜电解精炼的主要设备选择 21 5 铜电解技术指标 24 5.1铜电解的条件 24 5.1.1电解液组成 24 5.1.2添加剂 24 5.1.3电解液温度 25 5.1.4电解液循环 25 5.1.5电流密度 25 5.1.6同极中心距 26 5.2阳极寿命和阴极周期 26 6 主要经济技术指标 27 6.1电流效率 27 6.2残极率 27 6.3铜电解回收率 27 6.4槽电压 27 6.5直流电能电位消耗 28 6.6硫酸单位消耗 28 6.7蒸汽单位消耗 28 7 电解精炼冶金计算 29 7.1电解槽设计计算 29 7.1.1商品电解槽总数 29 7.1.2电解槽的极板数 29 7.1.3每槽阳极片数 30 7.1.5种板电解槽数 30 7.2物料平衡计算 31 7.3铜电解精炼热平衡计算 34 7.3.1热收入 35 7.3.2热支出 35 5.4净液量的计算 37 7.5硫酸盐生产物料平衡计算 38 7.5.1计算铜料加入量 38 5.5.2 计算硫酸铜产品产量 39 5.5.3一次母液体积 39 5.6脱铜电解物料平衡计算 40 7.7粗硫酸镍生产计算 40 8 铜电解精炼的主要生产设备的选用 42 8.1整流器及导电铜材料的计算 42 8.1.1直流电源 42 8.1.2槽边导电排 44 8.1.3槽间导电板 45 8.1.4短路棒 46 8.2电解液循环系统设备及管道计算 46 8.2.1集液槽 46 8.2.2电解液循环泵 46 8.2.3高位槽 47 8.2.4加热器 47 8.2.5供液管 48 8.2.6电解液循环管 48 8.2.7阳极片剥机 49 8.3车间运输设备计算及选择 49 8.3.1起重机 49 8.3.2叉车 49 8.4其他设备及设施 50 8.4.1各种辅助槽子 50 8.4.2阳极泥放出与收集 50 9 环保措施 52 9.1环境保护 52 9.2安全生产 52 10 车间定员 54 附图 56 参考文献 61 专题：铜阳极钝化机理及影响因素 62 致 谢 68 1 前言 1.1铜的性质 1.1.铜的物理性质 铜是人类最早发现的古老金属之一，早在三千多年前人类就开始使用铜。自然界中的铜分为自然铜、氧化铜矿和硫化铜矿。自然铜及氧化铜的储量少，现在世界上80%以上的铜是从硫化铜矿精炼出来的，这种矿石含铜量极低，一般在2-3%左右。金属铜，元素符号Cu，原子量63.54,比重8.92，熔点1083Co。纯铜呈浅玫瑰色或淡红色。铜具有许多可贵的物理化学特性，例如其热导率都很高，化学稳定性强，抗张强度大，易熔接，且抗蚀性、可塑性、延展性。纯铜可拉成很细的铜丝，制成很薄的铜箔。能与锌、锡、铅、锰、钴、镍、铝、铁等金属形成合金，形成的合金主要分成三类：黄铜是铜锌合金，青铜是铜锡合金，白铜是铜钴镍合金。 铜在地壳中的克拉克值为0.01%，世界铜储量约5000 104t，主要储于智利、美国、俄罗斯、利比亚、加拿大、秘鲁、波兰、菲律宾等国家。此外洋底锰結核中亦有丰富的铜。全球主要产铜国家是智利、美国、俄罗斯。已知的含铜矿物有250多种，主要工业矿物如下表，其中最重要的是黄铜矿、斑铜矿和辉铜矿。 表1-1 含铜主要供应矿物 名称 矿物种类 分子式 含铜量 % 自然元素 自然铜 Cu 100 硫化物 黃铜矿 CuFeS2 34.5 斑铜矿 Cu5FeS2 63.3 辉铜矿 Cu2S 79.8 铜 蓝 CuS 66.4 硫砷化物和 硫砷铜矿 Cu3AsS4 48.3 硫锑化物 砷黝铜矿 Cu9Fe 12As4S13 57.0 黝铜矿 Cu9Fe 12Sb4S13 52.1 氧化物 赤铜矿