产20万吨电解铜的铜电解车间设计Word文档格式.docx
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电解；
净化；
工艺流程设计
随着
年产20万吨电解铜的电解车间设计摘要本文的主要内容是目前在铜电解过程中，选择阳谷祥光铜业有限公司投资组合，获得有效快速、成熟的技术，而且要先进可靠，不能盲目抽象技术.
电解的
永久不锈钢阴极电解的工艺选择工艺条件的选择是:
铜回收率为99.8%，
在
该工艺电解铜直接收率为98%，残铜率为16%，电解铜溶解率为1.95%，
一
阳极板1000×
44毫米，阴阳数分别为54片、55片，阴极为1029×
3.25毫米
不锈的
钢，生产电流密度为280A/m，电流效率为95%.
2个系统的西侧为中东系统装置，400槽，西系统320槽，每个20槽为一组，根据设备条件计算和选择玻璃钢浴槽混凝土衬里:
720，带组合吊架和酸盘式专用起重机2.
5
自动生产线可控硅整流器2，配有一个盖玻片钢罐25，高槽2，板式热交换器8，隔膜压滤机4.
传导的
装置配有平衡电流绝缘导电装置，滤布由聚丙烯微孔滤膜制成，1000A.
过程
对于净化选择通过真空蒸发、水冷结晶、带式过滤机生产诱导硫酸铜、铜和砷去除通过真空蒸发和冷却结晶，硫酸镍的生产.
键
单词:
电解的；
工艺设计矿石的平均品位为0.5%-1%
存款类型
由于斑岩矿石较少，砂岩矿床较多，溶剂萃取技术的推广受到限制。
大多数砂岩型铜矿适合地下开采，开采成本高。
2003年铜储量为4700万吨。
33.9年
有许多巨大的铜矿。
有20个铜矿，年产量超过10万吨，占世界总量的45%。
平均品位偏高，智利和秘鲁斑岩铜矿床品位为1%-2%；
刚果、赞比亚和波兰的砂岩矿床品位为2%-5%；
智利、美国、印度尼西亚等铜资源国的斑岩铜矿床占铜矿床总数和储量的80%以上。
溶剂萃取技术适用，使用成本相对较低。
尽管中国铜资源的保护水平与世界铜资源相似，但由于资源与竞争力的关系非常有限，中国铜资源的使用成本普遍高于世界。
在全球经济一体化的大趋势下，应充分考虑利用国外铜资源。
这不仅是平衡国内铜市场供需缺口的需要，也是市场经济运行的必然选择。
中国铜资源的特点是有大量的中小型矿床和少量的大型、超大型矿床。
这一特点使得我国铜矿建设规模普遍较小，经过几十年的集约开采，其资源储量大大减少，有的甚至几近枯竭。
尽管国家大力发展铜矿开采，但铜精矿产量（金属量）并未显著增加。
即使在国际上升的影响下，2004年中国铜精矿（金属量）产量仅为60.7万吨，同比增长4.1%。
另一方面，根据资源关系，我国铜精矿产量主要来自安徽、江西、湖北、宁夏和甘肃。
以2004年为例，这五个省的铜精矿产量占全国总产量的75%，与此相对应。
这五个省的铜储量也占全国总储量的58.50%，基本储量占全国总储量的59.84%，已确定的资源储量占全国总储量的近50%。
因此，这五个省是中国铜工业的重要原料基地。
除湖北和石南外，其他三个主要铜精矿生产省份的共同特点是:
铜储量相对较高，基础储量和已探明资源储量较好，具备提升资源储量水平的资源基础。
考虑到地质勘探促进了资源储量的升级，未来20年主要铜精矿生产省份的生产能力将保持稳定。
即使通过扩建新矿山和现有矿山，铜精矿产量也有望扩大。
然而，还应该注意到，中国的绝大多数铜储量已经开发，一些生产能力将在未来20年消失。
据估计，近年新建的铜陵冬瓜山铜矿、石南大红山铜矿一期工程等重点工程，只能弥补铜矿建成后的产能损失。
如果今后不增加大型铜矿项目建设，预计铜精矿产量不会有太大变化，基本保持每年60万吨铜精矿（金属）的水平。
1.5中国铜的生产和消费
1.5.1中国铜生产现状
据中国有色金属工业协会统计，2000年底中国精炼铜产量为137.11万吨，2005年达到260.0.4万吨，五年增长100多万吨，居世界第二位。
精铜消费量也呈现快速增长趋势，2000年达到190万吨，2005年达到368万吨，居世界第一。
中国铜工业技术改造步伐明显加快，装备水平大幅提高。
江西铜业集团公司、铜陵有色金属集团公司、云南铜业集团公司等重点铜冶炼企业先后引进奥托昆普闪速熔炼、诺兰达熔炼等一批先进技术和设备，使中国铜冶炼企业综合能耗大幅下降。
目前，中国铜企业的经济实力在不断提高。
2000年，中国铜冶炼企业（包括矿山、冶炼联营企业和独立冶炼企业）实现产品销售收入337亿元。
2005年，中国铜企业实现销售收入1098.6亿元。
受中国国内需求和铜产品产量增长的驱动，中国铜产品进口快速增长。
其中，铜原料大幅增加，特别是铜精矿和精炼铜进口量大幅增加。
从2000年到2005年，平均净进口量分别增加了17.49%和12.86%。
在中国政府的大力支持下，中国铜工业在国际经营和海外投资方面取得了初步进展。
目前，来自国内四家铜企业的四个品牌的精炼铜产品已在伦敦金属交易所（LME）注册，成为国际知名品牌。
目前，中国已获得海外投资权益，基本铜金属储量约650万吨，形成近8万吨/年的铜精矿（金属量）产能。
1.5.2铜消耗量
中国不仅是一个铜资源贫乏的国家，也是世界第二大铜消费国。
从2001年开始
从2005年到2005年，全球铜消费量增加了241.7
万吨，而中国的消费增量达到152.5
万吨，占全球增长的63%。
中国的铜消费行业主要推动了电力+电缆行业的发展。
发电量从80年到90年的年均增长率为7.5%，从90年到2000年的增长率为8.2%，从2000年到2005年的增长率为12%。
换句话说，在过去的五年里，中国的电力发展逐渐加快。
从2005年9月起，装机容量应该超过5万亿千瓦。
推动电力发展的主要产品是电线电缆，其中中国电线电缆占世界总量的20%。
电信电缆行业使用的铜量是铜的绝对量，去年约为310万铜。
这一数字表明，国内电线电缆行业占近60%，是目前中国使用的最大铜量。
至于未来的情况，电线、电缆的未来铜用量如何主要取决于中国的电力发展。
“十一五”期间，电力投资仍相对较大。
根据电力行业的数据，未来五年的投资约为3万亿元，其中电力、电站的模式占一半。
装机容量未来将增长7-8%，未来电力发展的增速应低于过去五年。
一般来说，它是不断增加的，所以对于电线、电缆行业的发展来说，这也是一个相对配套的发展。
7-8%的外观，所以电线、电缆行业有一个大约9%的增长的电力行业。
1.6铜的冶炼方法
从铜矿石或精矿中提取铜的方法很多，可分为两类:
火法和湿法。
1.6.1铜的湿法冶金
一般适用于低品位的氧化铜，产生的精铜称为电积铜。
湿法炼铜目前主要用于处理氧化铜。
氧化铜矿石有直接酸浸和氨浸（或还原焙烧后的氨浸）。
酸浸被广泛使用，氨浸仅限于处理含钙和镁高的结合氧化物矿石。
硫化矿石通常通过硫酸化焙烧-浸出或用氨或氯化物溶液直接浸出来处理。
（1）硫酸化焙烧浸出法是将精矿中的铜转化为可溶性硫酸铜并溶解掉；
（2）氨液浸出法是将铜转化为铜氨络合物溶解出来，浸出液在高压釜中用氢气还原制备铜粉，或用溶剂萃取-电沉积法制备电铜；
氯盐浸出法是将铜转化为铜-氯络合物进入溶液，然后进行隔膜电解得到电铜。
（1）氧化铜矿石酸浸过程中的氧化铜矿石一般不易被选矿富集，通常直接用稀硫酸溶液浸出。
所得溶液中铜的含量一般为1-5g/L。
铜可以通过硫化物沉淀、中和水解、铁屑置换和溶剂萃取-电沉积等方法提取。
近年来，萃取-电沉积技术发展迅速。
主要过程包括:
（1）使用对铜（LiX64）有选择性的肟螯合萃取剂
n、N510、N530等。
）并且铜进入有机相以与杂质如铁、锌分离。
（2）浓度较高
从H2SO4溶液中反萃取铜，得到含有约50g/L铜的溶液。
反萃取后的有机溶剂在洗涤后返回萃取过程中使用。
（3）电沉积硫酸铜溶液，得到电铜，返回电解溶液作为剥离剂。
生产流程如图1.4所示。
图1.4氧化铜矿石酸浸工艺
（2）硫化铜精矿的焙烧和浸出
硫化铜精矿经硫酸化焙烧后浸出，得到含铜浸出液，经电沉积得到电铜。
该方法适用于处理含钴、镍、锌等金属的硫化铜精矿，但铜回收率低，贵金属回收困难，电耗大，而且电解液中过量的酸必须中和，因此一般不使用。
（3）铜、铜矿开采后的坑内残矿为贫矿和废矿、露天剥离的废矿和铜矿表面的氧化矿。
通常，铜含量相对较低。
堆浸、原地浸出和池浸主要用于浸出氧化的铜，而其中所含的硫化铜通过细菌的氧化而溶解。
浸出液中的铜可以用铁代替得到海绵铜，也可以用溶剂萃取-电沉积法制备铜。
1.6.2铜的火法冶金
火法炼铜是熔化铜矿石（或煅烧、烧结块等。
）与溶剂一起在高温下，或者直接变成粗铜，或者首先变成锍（铜、铁、硫基熔体）,然后变成粗铜。
除了一些准备操作和电解精炼操作外，这种方法在高温下进行。
一般过程如图1.5所示:
图1.5火法炼铜的一般流程
火法冶金工艺的最大优点是适应性广，可用于处理各种铜矿石，特别是普通硫化矿和氧化矿。
将火法冶金和湿法冶金的特点与火法冶金和湿法冶金的特点进行了比较。
它们具有以下特点:
（1）后者熔炼设备简单，但杂质含量较高，是前者的有益补充。
（2）后者受矿石品位和类型的限制。
（3）前者的成本高于后者。
可见，湿法冶炼技术具有相当大的优势，但其应用范围有限。
并非所有的铜矿都可以用这种技术冶炼。
然而，通过技术改进，在过去几年中，越来越多的国家，包括美国、智利、加拿大、澳大利亚、墨西哥和秘鲁，已经将该工艺应用于更多的铜冶炼。
湿法冶金技术的改进及其应用的推广降低了铜的生产成本，提高了铜的生产能力，并在短时间内增加了社会资源的供给，导致社会总供给相对过剩，从而对价格产生拉动作用。
简而言之，火法冶金和湿法冶金各有利弊。
选择哪种方法应根据矿物的特性、当地的经济状况、交通状况、地理条件和气候条件，特别是矿物的特性（化学成分、相组成、铜含量、脉石组成等）。
）和当地经济条件（燃料、水、电等。
）。
1.7设计内容
在设计之初，在教师的指导下收集数据，以了解铜的性质、生产工艺和中国现有的铜生产工艺。
经过深入研究，我们到山东阳谷祥光进行现场实践，考察公司成熟的生产技术、厂房布局、相关技术参数等。
本设计收集了大量数据，为我们的设计提供了很好的参考。
实习结束后，回学校写论文，画画和其他相关工作。
1.7.1冶金计算
铜电解精炼的冶金计算包括电解过程中金属平衡、物料平衡和净液量的计算。
硫酸盐生产中物料平衡的计算。
硫酸消耗、电解槽热平衡和蒸汽消耗等。
1.7.2重要设备和辅助设备的计算
根据工艺流程的各主要工序，合理选择主要冶炼设备，计算主要尺寸，确定数量、产能、，计算中使用的数据应基于参考文献和生产实践数据。
应选择和计算辅助设备，以确定其规格和数量。
在选择和计算运输设备时，应说明和计算冶炼工艺流程、物料运输方式、运输和提升设备类型的选择依据、所采用的运输方法等主要工序之间的联系。
铜电解精炼主要设备和辅助设备的计算包括:
电解槽（普通槽和种板槽）的计算。
整流器和导电材料的计算和选择，电解液循环系统设备和管道的计算，车间运输设备和其他设备设施的计算和选择。
1.7.3图纸内容和要求
铜电解精炼车间的设计图纸包括:
工艺流程图、电解槽结构图、设备连接图和车间布局图，包括计算机辅助设计和手工绘制。
第二章
2.1铜电解精炼工艺简介
火法精炼生产的精炼铜的品位一般为99.2~99.7%，其中还含有0.3~0.8%的杂质。
为了提高铜的性能，使其满足各种应用的要求，并回收有价金属，特别是贵金属、铂族金属和分散金属，必须进行电解精炼。
铜冶炼厂的车间设计是以火法精炼生产的阳极板为原料，通过电解精炼生产电解铜，富集贵金属和其他有价元素。
设计的主要内容包括:
工艺流程、设备选型和主要技术经济指标。
中国在铜电解精炼设计中采用了大型电解槽、全套机械化极板操作线、大型可控硅整流器、多功能专用起重机和钛板换热器等新设备，以及电解液平行流循环、诱导除砷等新技术。
工艺流程包括电解精炼和电解液净化。
以铜阳极板为阳极，纯铜起始板或不锈钢板为阴极，硫酸铜和硫酸溶液为电解液，极板按一定的极距交替排列在电解槽中，通入直流电，阳极不断溶解，电解铜沉淀在阴极上。
在电解过程中，阳极铜中的贵金属和硒、碲等有价元素进入阳极泥，沉积在电解槽底部，定期排放，送至阳极泥车间提取贵金属。
大部分杂质如镍、砷、锑、铋进入电解液，其中一些需要从循环液中提取纯化。
电解精炼有常规电解、循环逆流电解和永久阴极电解。
（1）常规电解。
阴极采用纯铜启动极片，电源为恒流，电流密度为220-280a/m2。
它具有技术成熟、产品质量稳定、功耗低的特点。
（2）周期性反向电流电解。
短时间内周期性改变直流方向的电解方法。
电解的阴极和阳极与常规电解相同，并周期性地暂时反向以克服阳极钝化，电流密度达到300~350A/m2。
它可以强化生产，节约投资，缩短电解铜的生产周期。
缺点是电流效率低和比传统电解消耗更高的功率。
适合老厂扩大产能和低电价地区。
1869年，英国首次将铜电解精炼用于工业生产，随后在世界范围内广泛使用。
20世纪70年代出现了周期性反向电流电解和不锈钢永久阴极电解等新的电解方法。
随着生产技术的不断提高和电解板操作机械化、自动化程度的逐步提高，铜电解精炼生产的规模越来越大。
到20世纪80年代，世界上最大的单一电解铜生产厂已经达到40万吨/年（3）永久阴极电解。
与传统电解不同，阴极是永久性的
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