產(chǎn)20萬噸電解銅的銅電解車間設(shè)計(jì)

1、產(chǎn) 20 萬噸電解銅的銅電解車間設(shè)計(jì)江西工業(yè)大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)年產(chǎn) 20 萬噸電解銅的銅電解車間設(shè)計(jì)摘要本文的主要內(nèi)容是在目前的銅電解工藝中， 選擇了與陽谷祥光銅 業(yè)有限公司相結(jié)合的投資節(jié)約方案。效果是迅速的，過程是成熟的， 為了被推進(jìn)，但它必須是可靠的，而不是盲目地推進(jìn)。電解過程采用 永久性不銹鋼陰極電解。 選擇的工藝條件為 :銅回收率為 99.8%，銅直 接回收率為 98%，殘極率為 16%，電解銅溶解率為 1.95%，陽極板為 100096044mm ， 陽 極 和 陰 極 數(shù) 分 別 為 54 和 55 ， 陰 極 為 102910103.25mm 不銹鋼，電流密度生產(chǎn)為 280

2、A/m，電流效率為 95%。電解車間分為兩個系統(tǒng)，一個為東系統(tǒng)，一個為西系統(tǒng)，中間 為一個單元，東系統(tǒng) 400 罐，西系統(tǒng) 320罐，每 20 罐為一組。該設(shè) 備是根據(jù)工藝條件計(jì)算選擇的 :720臺混凝土內(nèi)襯玻璃鋼電解槽， 2 臺 帶組合吊架和接酸板的專用吊車。五個自動化生產(chǎn)單元， 2 個可控硅 整流器， 25個全玻璃鋼帶蓋儲罐， 2個高位儲罐， 8個板式換熱器和 4個隔膜壓濾機(jī)。導(dǎo)電裝置采用平衡電流型絕緣導(dǎo)電裝置，濾布采用 聚丙烯 1000A 微孔膜復(fù)合濾布。凈化工藝采用真空蒸發(fā)、水冷結(jié)晶、 帶式過濾生產(chǎn)硫酸銅， 誘導(dǎo)法去除銅和砷， 真空蒸發(fā)冷凍結(jié)晶法生產(chǎn) 硫酸鎳。關(guān)鍵詞 :電解銅；電解；凈

3、化；工藝流程設(shè)計(jì)隨著年產(chǎn) 20 萬噸電解銅的電解車間設(shè)計(jì)摘要本文的主要內(nèi)容是目前 在銅電解過程中， 選擇陽谷祥光銅業(yè)有限公司投資組合， 獲得有效快 速、成熟的技術(shù)，而且要先進(jìn)可靠，不能盲目抽象技術(shù) .電解的永久不銹鋼陰極電解的工藝選擇工藝條件的選擇是 : 銅回收率為99.8%，在該工藝電解銅直接收率為 98%，殘銅率為 16%，電解銅溶解率 為 1.95%，陽極板 100096044 毫米，陰陽數(shù)分別為 54 片、55 片，陰極為102910103 .25 毫米不銹的鋼，生產(chǎn)電流密度為 280A / m，電流效率為 95%.電解的2 個系統(tǒng)的西側(cè)為中東系統(tǒng)裝置， 400 槽，西系統(tǒng) 320 槽

4、，每個20 槽為一組，根據(jù)設(shè)備條件計(jì)算和選擇玻璃鋼浴槽混凝土襯里 :720， 帶組合吊架和酸盤式專用起重機(jī) 2.5自動生產(chǎn)線可控硅整流器 2，配有一個蓋玻片鋼罐 25，高槽 2， 板式熱交換器 8，隔膜壓濾機(jī) 4.傳導(dǎo)的裝置配有平衡電流絕緣導(dǎo)電裝置，濾布由聚丙烯微孔濾膜制成，1000A.過程對于凈化選擇通過真空蒸發(fā)、 水冷結(jié)晶、 帶式過濾機(jī)生產(chǎn)誘導(dǎo)硫 酸銅、銅和砷去除通過真空蒸發(fā)和冷卻結(jié)晶，硫酸鎳的生產(chǎn) .鍵單詞 :電解銅；電解的；凈化；工藝設(shè)計(jì)礦石的平均品位為 0.5%-1% 存款類型由于斑巖礦石較少， 砂巖礦床較多， 溶劑萃取技術(shù)的推廣受到限 制。大多數(shù)砂巖型銅礦適合地下開采，開采成本高。

5、 2003 年銅儲量 為 4700 萬噸。 33.9 年有許多巨大的銅礦。有 20 個銅礦，年產(chǎn)量超過 10 萬噸，占世界 總量的 45%。平均品位偏高，智利和秘魯斑巖銅礦床品位為 1%-2%；剛果、 贊比亞和波蘭的砂巖礦床品位為 2%-5%；智利、美國、印度尼西亞 等銅資源國的斑巖銅礦床占銅礦床總數(shù)和儲量的 80%以上。溶劑萃取 技術(shù)適用， 使用成本相對較低。 盡管中國銅資源的保護(hù)水平與世界銅 資源相似， 但由于資源與競爭力的關(guān)系非常有限， 中國銅資源的使用 成本普遍高于世界。 在全球經(jīng)濟(jì)一體化的大趨勢下， 應(yīng)充分考慮利用 國外銅資源。 這不僅是平衡國內(nèi)銅市場供需缺口的需要， 也是市場經(jīng) 濟(jì)

6、運(yùn)行的必然選擇。 中國銅資源的特點(diǎn)是有大量的中小型礦床和少量 的大型、超大型礦床。這一特點(diǎn)使得我國銅礦建設(shè)規(guī)模普遍較小，經(jīng) 過幾十年的集約開采，其資源儲量大大減少，有的甚至幾近枯竭。盡 管國家大力發(fā)展銅礦開采，但銅精礦產(chǎn)量 （金屬量 ）并未顯著增加。即 使在國際上升的影響下， 2004 年中國銅精礦 （金屬量 ）產(chǎn)量僅為 60 .7 萬噸，同比增長 4.1%。另一方面，根據(jù)資源關(guān)系，我國銅精礦產(chǎn)量 主要來自安徽、江西、湖北、寧夏和甘肅。以 2004 年為例，這五個 省的銅精礦產(chǎn)量占全國總產(chǎn)量的 75%，與此相對應(yīng)。 這五個省的銅儲 量也占全國總儲量的 58.50%，基本儲量占全國總儲量的 59

7、.84%，已 確定的資源儲量占全國總儲量的近 50%。因此，這五個省是中國銅工 業(yè)的重要原料基地。 除湖北和石南外， 其他三個主要銅精礦生產(chǎn)省份 的共同特點(diǎn)是 :銅儲量相對較高，基礎(chǔ)儲量和已探明資源儲量較好， 具備提升資源儲量水平的資源基礎(chǔ)。 考慮到地質(zhì)勘探促進(jìn)了資源儲量 的升級，未來 20 年主要銅精礦生產(chǎn)省份的生產(chǎn)能力將保持穩(wěn)定。即 使通過擴(kuò)建新礦山和現(xiàn)有礦山，銅精礦產(chǎn)量也有望擴(kuò)大。然而，還應(yīng) 該注意到， 中國的絕大多數(shù)銅儲量已經(jīng)開發(fā)， 一些生產(chǎn)能力將在未來 20 年消失。據(jù)估計(jì)，近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， 只能彌補(bǔ)銅礦建成后的產(chǎn)能損失。 如果今后不 增

8、加大型銅礦項(xiàng)目建設(shè)， 預(yù)計(jì)銅精礦產(chǎn)量不會有太大變化， 基本保持 每年 60萬噸銅精礦 （金屬）的水平。1.5 中國銅的生產(chǎn)和消費(fèi)中國銅生產(chǎn)現(xiàn)狀 據(jù)中國有色金屬工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計(jì)， 2000 年底中國精煉銅產(chǎn)量為137 .11萬噸，2005年達(dá)到 260 .0.4 萬噸，五年增長 100多萬噸，居 世界第二位。精銅消費(fèi)量也呈現(xiàn)快速增長趨勢， 2000 年達(dá)到 190 萬 噸， 2005 年達(dá)到 368萬噸，居世界第一。中國銅工業(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)公司等重點(diǎn)銅冶 煉企業(yè)先后引進(jìn)奧托昆普閃速熔煉、 諾蘭達(dá)熔煉等一批先進(jìn)技術(shù)

9、和設(shè) 備，使中國銅冶煉企業(yè)綜合能耗大幅下降。目前，中國銅企業(yè)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力在不斷提高。 2000 年，中國銅冶 煉企業(yè) （包括礦山、冶煉聯(lián)營企業(yè)和獨(dú)立冶煉企業(yè) ）實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品銷售收入 337億元。 2005年，中國銅企業(yè)實(shí)現(xiàn)銷售收入 1098 .6億元。受中國國內(nèi)需求和銅產(chǎn)品產(chǎn)量增長的驅(qū)動， 中國銅產(chǎn)品進(jìn)口快速 增長。其中，銅原料大幅增加，特別是銅精礦和精煉銅進(jìn)口量大幅增 加。從2000年到 2005年，平均凈進(jìn)口量分別增加了 17.49%和12.86%。在中國政府的大力支持下， 中國銅工業(yè)在國際經(jīng)營和海外投資方 面取得了初步進(jìn)展。 目前，來自國內(nèi)四家銅企業(yè)的四個品牌的精煉銅 產(chǎn)品已在倫敦金屬交易所

10、（LME） 注冊，成為國際知名品牌。目前，中 國已獲得海外投資權(quán)益， 基本銅金屬儲量約 650 萬噸， 形成近 8 萬噸 /年的銅精礦 （金屬量 ）產(chǎn)能。銅消耗量 中國不僅是一個銅資源貧乏的國家，也是世界第二大銅消費(fèi)國。從 2001 年開始從 2005 年到 2005 年，全球銅消費(fèi)量增加了 241.7萬噸，而中國的消費(fèi)增量達(dá)到 152.5萬噸，占全球增長的 63%。 中國的銅消費(fèi)行業(yè)主要推動了電力 +電纜行業(yè)的發(fā)展。發(fā)電量從80 年到 90 年的年均增長率為 7.5%，從 90 年到 2000 年的增長率為 8.2%，從 2000 年到 2005 年的增長率為 12%。換句話說，在過去的 五

11、年里，中國的電力發(fā)展逐漸加快。從 2005年 9月起，裝機(jī)容量應(yīng) 該超過 5 萬億千瓦。 推動電力發(fā)展的主要產(chǎn)品是電線電纜， 其中中國 電線電纜占世界總量的 20%。電信電纜行業(yè)使用的銅量是銅的絕對 量，去年約為 310 萬銅。這一數(shù)字表明，國內(nèi)電線電纜行業(yè)占近 60%， 是目前中國使用的最大銅量。至于未來的情況， 電線、 電纜的未來銅用量如何主要取決于中國 的電力發(fā)展。 “十一五 ”期間，電力投資仍相對較大。根據(jù)電力行業(yè)的 數(shù)據(jù)，未來五年的投資約為 3 萬億元，其中電力、電站的模式占一半。 裝機(jī)容量未來將增長 7-8%，未來電力發(fā)展的增速應(yīng)低于過去五年。 一般來說，它是不斷增加的，所以對于電

12、線、電纜行業(yè)的發(fā)展來說， 這也是一個相對配套的發(fā)展。 7-8%的外觀，所以電線、電纜行業(yè)有 一個大約 9%的增長的電力行業(yè)。1.6 銅的冶煉方法 從銅礦石或精礦中提取銅的方法很多，可分為兩類 :火法和濕法。銅的濕法冶金一般適用于低品位的氧化銅， 產(chǎn)生的精銅稱為電積銅。 濕法煉銅 目前主要用于處理氧化銅。氧化銅礦石有直接酸浸和氨浸 （或還原焙 燒后的氨浸 ）。酸浸被廣泛使用，氨浸僅限于處理含鈣和鎂高的結(jié)合氧化物礦石。硫化礦石通常通過硫酸化焙燒 -浸出或用氨或氯化物溶液直接浸出來處理。 (1)硫酸化焙燒浸出法是將精礦中的銅轉(zhuǎn)化為可 溶性硫酸銅并溶解掉； (2) 氨液浸出法是將銅轉(zhuǎn)化為銅氨絡(luò)合物溶解

13、 出來，浸出液在高壓釜中用氫氣還原制備銅粉，或用溶劑萃取-電沉積法制備電銅；氯鹽浸出法是將銅轉(zhuǎn)化為銅 -氯絡(luò)合物進(jìn)入溶液，然 后進(jìn)行隔膜電解得到電銅。氧化銅礦石酸浸過程中的氧化銅礦石一般不易被選礦富集， 通常直接用稀硫酸溶液浸出。 所得溶液中銅的含量一般為 1-5g/L。銅 可以通過硫化物沉淀、中和水解、鐵屑置換和溶劑萃取 - 電沉積等方 法提取。近年來，萃取 -電沉積技術(shù)發(fā)展迅速。主要過程包括 :(1) 使用 對銅(LiX64) 有選擇性的肟螯合萃取劑n、N510、N530 等。)并且銅進(jìn)入有機(jī)相以與雜質(zhì)如鐵、鋅分離。濃度較高從 H2SO4 溶液中反萃取銅，得到含有約 50g/L 銅的溶液。

14、反萃 取后的有機(jī)溶劑在洗滌后返回萃取過程中使用。 (3)電沉積硫酸銅溶 液，得到電銅，返回電解溶液作為剝離劑。生產(chǎn)流程如圖 1.4 所示。圖 1.4 氧化銅礦石酸浸工藝(2)硫化銅精礦的焙燒和浸出 硫化銅精礦經(jīng)硫酸化焙燒后浸出， 得到含銅浸出液， 經(jīng)電沉積得 到電銅。該方法適用于處理含鈷、鎳、鋅等金屬的硫化銅精礦，但銅 回收率低，貴金屬回收困難，電耗大，而且電解液中過量的酸必須中 和，因此一般不使用。銅、銅礦開采后的坑內(nèi)殘礦為貧礦和廢礦、露天剝離的廢礦 和銅礦表面的氧化礦。通常，銅含量相對較低。堆浸、原地浸出和池 浸主要用于浸出氧化的銅， 而其中所含的硫化銅通過細(xì)菌的氧化而溶 解。浸出液中的銅

15、可以用鐵代替得到海綿銅，也可以用溶劑萃取-電沉積法制備銅。銅的火法冶金火法煉銅是熔化銅礦石 (或煅燒、燒結(jié)塊等。 )與溶劑一起在高溫 下，或者直接變成粗銅，或者首先變成锍 (銅、鐵、硫基熔體 ),然后變 成粗銅。除了一些準(zhǔn)備操作和電解精煉操作外， 這種方法在高溫下進(jìn) 行。一般過程如圖 1.5 所示:圖 1.5 火法煉銅的一般流程 火法冶金工藝的最大優(yōu)點(diǎn)是適應(yīng)性廣，可用于處理各種銅礦石， 特別是普通硫化礦和氧化礦。將火法冶金和濕法冶金的特點(diǎn)與火法冶金和濕法冶金的特點(diǎn)進(jìn) 行了比較。它們具有以下特點(diǎn) :(1)后者熔煉設(shè)備簡單，但雜質(zhì)含量較 高，是前者的有益補(bǔ)充。 (2)后者受礦石品位和類型的限制。

16、(3)前者 的成本高于后者。可見，濕法冶煉技術(shù)具有相當(dāng)大的優(yōu)勢，但其應(yīng)用 范圍有限。并非所有的銅礦都可以用這種技術(shù)冶煉。然而，通過技術(shù) 改進(jìn)，在過去幾年中，越來越多的國家，包括美國、智利、加拿大、 澳大利亞、墨西哥和秘魯， 已經(jīng)將該工藝應(yīng)用于更多的銅冶煉。濕法 冶金技術(shù)的改進(jìn)及其應(yīng)用的推廣降低了銅的生產(chǎn)成本， 提高了銅的生 產(chǎn)能力， 并在短時間內(nèi)增加了社會資源的供給， 導(dǎo)致社會總供給相對過剩，從而對價格產(chǎn)生拉動作用簡而言之， 火法冶金和濕法冶金各有利弊。 選擇哪種方法應(yīng)根據(jù) 礦物的特性、當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)狀況、交通狀況、地理?xiàng)l件和氣候條件，特 別是礦物的特性 （化學(xué)成分、相組成、銅含量、脈石組成等 ）

17、。）和當(dāng)?shù)?經(jīng)濟(jì)條件 （燃料、水、電等。 ）。1.7 設(shè)計(jì)內(nèi)容在設(shè)計(jì)之初，在教師的指導(dǎo)下收集數(shù)據(jù)，以了解銅的性質(zhì)、生產(chǎn) 工藝和中國現(xiàn)有的銅生產(chǎn)工藝。 經(jīng)過深入研究， 我們到山東陽谷祥光 進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)踐，考察公司成熟的生產(chǎn)技術(shù)、廠房布局、相關(guān)技術(shù)參數(shù) 等。本設(shè)計(jì)收集了大量數(shù)據(jù)，為我們的設(shè)計(jì)提供了很好的參考。實(shí)習(xí) 結(jié)束后，回學(xué)校寫論文，畫畫和其他相關(guān)工作。冶金計(jì)算銅電解精煉的冶金計(jì)算包括電解過程中金屬平衡、 物料平衡和凈 液量的計(jì)算。硫酸鹽生產(chǎn)中物料平衡的計(jì)算。硫酸消耗、電解槽熱平 衡和蒸汽消耗等。1.7.2重要設(shè)備和輔助設(shè)備的計(jì)算根據(jù)工藝流程的各主要工序， 合理選擇主要冶煉設(shè)備， 計(jì)算主要 尺寸，

18、確定數(shù)量、產(chǎn)能、 ，計(jì)算中使用的數(shù)據(jù)應(yīng)基于參考文獻(xiàn)和生產(chǎn) 實(shí)踐數(shù)據(jù)。應(yīng)選擇和計(jì)算輔助設(shè)備，以確定其規(guī)格和數(shù)量。在選擇和計(jì)算運(yùn)輸設(shè)備時， 應(yīng)說明和計(jì)算冶煉工藝流程、 物料運(yùn) 輸方式、運(yùn)輸和提升設(shè)備類型的選擇依據(jù)、 所采用的運(yùn)輸方法等主要 工序之間的聯(lián)系。銅電解精煉主要設(shè)備和輔助設(shè)備的計(jì)算包括: 電解 槽 （普通槽和種板槽 ）的計(jì)算。整流器和導(dǎo)電材料的計(jì)算和選擇，電解 液循環(huán)系統(tǒng)設(shè)備和管道的計(jì)算， 車間運(yùn)輸設(shè)備和其他設(shè)備設(shè)施的計(jì)算 和選擇。 1.7.3 圖紙內(nèi)容和要求銅電解精煉車間的設(shè)計(jì)圖紙包括 :工藝流程圖、電解槽結(jié)構(gòu)圖、 設(shè)備連接圖和車間布局圖，包括計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和手工繪制。第二章銅電解精煉工藝簡介火法精煉生產(chǎn)的精煉銅的品位一般為 99.299.7%，其中還含有 0.30.8%的雜質(zhì)。為了提高銅的性能，使其滿足各種應(yīng)用的要求，并 回收有價金屬，特別是貴金屬、鉑族金屬和分散金屬，必須進(jìn)行電解 精煉。銅冶煉廠的車間設(shè)計(jì)是以火法精煉生產(chǎn)的陽極板為原料， 通過電 解精煉生產(chǎn)電解銅， 富集貴金屬和其他有價元素。 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包 括:工藝流程、設(shè)備選型和主要技術(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)械化極板操作線、 大型可控硅整流器、 多功能專用起重機(jī)和鈦板換熱器等新設(shè)備，以及電解液平行流循環(huán)、 誘導(dǎo)除砷等新技術(shù)。工藝流程包括電解精煉和電解液