铜电解车间设计.docx

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第一章 总论

1.1 概述

1.1.1 设计任务

本次设计的任务由昆明理工大学材料与冶金工程学院下达。

论文的题目：

“设计年产5万吨高级阴极铜（GB/T467—1997）的电解车间”（厂址选在安宁市昆明钢铁股份有限公司西南20公里处）。

本设计采用传统的始极片电解法。

设计指导思想

本次设计的指导思想：

以创造更多的经济效益为出发点，参照国内现有的工艺水平及设备，尽可能做到使生产设备高效、方便和实用性，保证生产及设备的经济化和市场化。

同时，尽量利用国外的先进生产经验和技术，从节约投资，有利于环境保护，充分利用厂址周边的有效资源，加强劳动保护等方面考虑，设计出投资少、见效快、质量高、污染小的铜电解车间来。

1.1.3 设计特点

1.2建立铜电解车间的必要性

1.2.1铜的用途

铜是现代工业发展和经济发展中重要的基础性原材料，广泛用于机械制造，包括农业机械、建筑机械、采矿机械、工业机械、商业与服务行业机械、电力电气输送设备、家用电器、计算机与电子产品、航行、测量、电子医疗控制仪器、精密仪器、交通设备制造（包括摩托、汽车、飞机、舰船和火车等）。

铜消费量的高低在一定程度上反映了一个国家的经济发展的状况和水平。

铜的电导率高，仅次于银，高纯阴极铜（A级铜）主要用作电线电缆和电器工业产品的原料。

因此铜在电子、电子技术、电机制造等工业部门应用最广，用量最大。

铜的导热性能好，因此常铜制造加热器、冷暖器与热交换器等。

铜的延展性能好，易于成型和加工，在飞机、船舶、汽车等制造业多用来生产各种零部件。

铜的耐腐蚀性较强，盐酸和稀硫酸对铜不起作用，在化学、制糖和酿酒工业中多被用来制造真空器、蒸馏器、酿造锅阀门及管道等。

铜能与锌、锡、铝、镍、和铍等形成多种重要合金。

黄铜（铜锌合金）、青铜（铜锡合金）用于制造轴承、活塞、开关、油管、换热器等。

铝青铜（铜铝合金）抗震能力很强，可用于制造需要强度和韧性。

铜镍合金中的蒙奈尔合金以抗蚀性著称，多用于制造阀、泵、高压蒸汽设备。

铍青铜（含铍铜合金）的力学性能超过高级优质钢，广泛用于制造各种机械部件、工具和无线电设备。

铜的化合物是电镀、原电池、农药、颜料、染料、和触媒等工农业生产的重要原料。

1.2.2铜的市场预测及产品销售情况

1.2.2.12006年我国有色金属工业回顾

回顾2006年是我国“十一五”的开局之年，有色金属工业开局良好。

有色金属产品产量持续增长，经济效益大幅度提高，进出口贸易总额平稳增长，固定资产投资结构结构进一步改善。

2006年，规模以上有色金属工业企业（不包括独立黄金企业，下同）完成工业增长值（《快报》数值，下同）3580.5亿元，按可比价格计算比2005年增长23.0%,增幅比全国规模以上企业工业增加值的增幅高6.4个百分点。

2006年有色金属工业发展呈现以下几个主要特点：

（1）产品产量快速增长。

全年，10种有色金属产量为1917.01万吨，同比增长17.48%，连续5年稳居世界第一；比2005年净增近300万吨，净增量几近于1992年全年的总产量。

其中铜材产量

为506.54万吨，同比增长8.51%。

表1-12006年全国铜企业阴极铜产量排序（单位：

吨）

序

号

企业名称

12月份产量

月环比（%）

2006年产量

同比（%）

01

铜陵有色集团（含张家港铜业）

40538

-10.99

544798

21.71

02

江西铜业集团公司

36078

-1.40

583443

5.17

03

云南铜业股份有限公司

27920

-10.95

400100

12.50

04

金川集团有限公司

18905

11.21

205379

27.96

05

大冶有色金属公司

15499

-3.41

203760

14.86

（2）经济效益大幅提高。

有色金属工业规模以上企业全年主营业收入超过13000亿元，实现利税超过1600亿元，实现利润翻了一番，达到1100亿元。

（3）价格持续高位运行。

2006年有色金属产平价格几乎全线飘红，特别是主要有色金属品种价格全部都在高位运行，有的品种还屡创历史新高。

2006年以来，受全球经济平稳增长带动铜消费回升、高铜价引发的罢工事件接连不断、交易所铜库存维持在历史低水平、石油价格振荡走高等利好因素的影响，不断有新的资金涌入金属市场，共同推动了铜价格在前五月里快速大幅上涨，LME三个月期铜的价格从年初的4400美元/吨左右大幅上涨至5月11日的历史新高8800美元/吨。

在触及8800美元/吨的历史高点之后，铜价进入技术性调整，回调幅度达到自三月份连续上涨以来的50%左右，最低跌至6440美元/吨，。

自6月底7月初铜价重新返回7000美元/吨之后，数次在8000美元/吨处遭到强劲的阻力，从而开始了长达近半年的区间振荡。

不过随着LME铜库存从10月下旬开始持续回升，给铜价带来沉重压力，铜价终于在11月10日跌破了区间振荡的下方7000美元/吨的支撑位，12月底又跌破6500美元

/吨，并有向5000美元/吨靠拢的趋势。

2006年LME当月期铜和三个月期铜的平均价分别为6721美元/吨和6637美元/吨，各比2005年大幅上涨82.7%和89.4%；SHFE当月期铜和三个月期铜2006年的平均价分别为62170元/吨和61617元/吨，各比2005年上涨78.6%和84.7%，涨幅小于国际市场。

（4）技术装备水平提升。

铜冶炼在山东阳谷新建的祥光铜业采用了最先进的闪速熔炼和闪速精炼装置。

先进加工设备的投产，大大提升了我国有色金属加工工业的技术装备水平。

（5）资源进口多数攀升。

2006年除铜精矿实物量进口同比下降11%外，铝土矿、铅精矿、锌精矿、镍精矿进口都大幅增长。

1.2.2.2中国铜市场分析

（1）2007年全球经济增速趋缓。

2006年世界经济继续处于周期性扩张高点，国际货币基金组织（IMF）数据显示，2006年第1季度和2季度世界经济同比分别增长4.7%和4.5%（折年率，下同）。

世界经济连续4年增长4%以上，这是1971年以来的首次。

不过，受全球货币政策趋紧影响，2007年世界经济转向软着陆。

2006年8月以来，国际市场原油价格出现大幅下跌态势，10月3日跌破60美元/桶，于7月中旬每桶78美元的高位相比，跌幅超过20%，此后油价在振荡中持续保持低位运行。

石油价格的下跌，预示着全球需求的放缓。

IMF预测，2007年世界经济增长4.9%，略低于2006年，但仍保持较高的增速。

从IMF对全球主要铜消费国家和地区的经济增长预测看，2007年除了中国台湾的GDP增长率将提高0.2个百分点以及中国、俄罗斯的增幅将持平以外，其余均将出现回落，其中美国将从2006年的3.4%降至2.9%；日本从2.7%降至2.1%；德国从2.0%降至1.3%。

全球及主要铜消费地区经济增速的回落，将给精铜的消费增长带来不利。

（2）2007年国内外市场供求预测

据安泰科统计，2007年全球依然缺乏大型铜矿项目的投产，铜精矿的新建或扩建产能能够给

全球提供大约43.2万吨的新增铜产量，再加上现有的产能提高产量，预计2007年全球的铜精矿含铜产量将比2006年增加65万吨左右，达到1260万吨，比2006年增长5.3%。

冶炼方面，2007年能投入的新增产能预计为70万吨，精炼能力约为80万吨，完全能够消化新增的铜精矿产量。

因此，2007年全球铜精矿市场的供应仍将保持紧张，加工费难有起色。

尽管我们预计2007年全球的铜精矿产量增幅大于2006年，但在冶炼厂铜精矿库存降至低水平的情况下，精铜产量的增幅将出现回落，预计将增长3.4%至1802万吨。

2007年全球及主要铜消费地区的经济增长放缓将对铜消费增长形成不利，而高铜价带来的替代消费仍将存在，因此预计全球的精矿消费增幅将回落至1.3%，消费量为1788万吨。

因而，2007年铜市场将出现约13.5万吨的供应过剩。

表1-22007年全球及中国市场精铜供求关系预测（万吨）

全球市场

2006年

2007年

产量

1743.7

1802.1

消费量

1766.1

1788.6

供求平衡

-22.4

13.5

中国市场

产量

297.0

327.0

进口量

80.0

88.0

出口量

25.5

2.0

消费量

380.0

400.0

供求平衡

-28.5

13.0

中国市场方面，2007年随着江西铜业、山东祥光铜业冶炼项目的建成投产，将给国内带来40万吨/年的粗炼产能增长和50万吨/年精炼产能增长，国内的精铜产量增长仍将取决铜精矿的供应状况，根据一些企业的增产计划，预计2007年国内的精铜产量将增加30万吨左右至327万吨，增幅较2006年减缓。

受益于国内经济的稳定增长，精铜需求量仍有望保持2006年的增长速度速度，预计消费量将达到400万吨左右，因此国内仍存在约73万吨的供应缺口需要靠进口来满足。

此外，国内可能还会进口一些铜来补充库存，因此进口量将于2007年出现回升。

（3）2007年铜价预测

如上文所述，预计2007年全球铜市场将会出现一定量的供应过剩，从而可能引起交易所铜库存的上升，给铜价带来压力，但过剩量不是很大，而且随着中国对库存铜的消耗，2007年将重返市场采购，因此铜价仍能保持在较高的水平。

预计2007年伦铜的走势将以顶部盘整为主，LME三个月期铜价格主要波动区间位于5000美元/吨～8000美元/吨，全年平均价预计为6600美元/吨，与2006年相当；SHFE期铜价格将有望改变2006年一直疲软的状态，但仍会持续受到人民币升值的压力，预计LME三个月的平均价预计为61300元/吨。

1.3厂址选择论证

确定厂址

铜电解精炼已有120多年的发展历史。

世界上第一家铜电解精炼厂是英国于1869年建成的埃尔金顿（Elkington）工厂。

到20世纪80年代，全世界铜电解精炼能力已达1200万t/a，年产量和消费量在1000万t左右。

自20世纪50年代以来，由于大功率可控硅整流器和始极片加工机组的开发，以及自动控制和电子计算机技术在铜电解中的推广应用，铜电解精炼向大型化、机械化和自动化方向发展的步伐加快，现世界年产电解铜能力达到40万t每年的工厂有5家（1992年统计），年产电解铜能力超过15万t的工厂有30多家（1992年统计）。

世界铜矿资源比较丰富，中国是世界上铜矿较多的国家之一。

总保有储量铜6243万吨，居世界第七位。

探明储量中富铜矿占35%。

铜矿分布广泛，主要分布在江西、西藏、云南、甘肃、安徽等地。

云南省是中国铜生产基地之一，中国西南铜生产中心，在全国铜行业位居第三位，

与江西、安徽形成中国铜业三分天下的局面。

目前我省铜矿山生产能力9万t，居全国第二。

尤其2003年以来，云铜集团先后对迪庆羊拉铜矿、普朗铜矿，思茅景谷地区铜矿进行地质勘探，成果喜人，仅羊拉铜矿就探明铜金属量50万t，远景100万t以上，普朗铜矿首采矿段探明铜金属量78万t，控制铜资源3OO万t以上，远景500万t以上。

且云南省地处祖国西南边陲，与越南、老挝、缅甸等国接壤，待开发市场前景巨大。

云南省是水力资源丰富大省，从云南丰富的铜资源，丰富的水力资源，地理位置来看，可见，云南省铜产业竞争优势明显，应抓住时机坚定不移做大做强铜产业。

本设计根据以上情况分析，将厂址选在安宁市。

厂址说明

安宁市位于昆明以西28公里。

它是昆明通往滇西8个州市及