電解銅的銅電解車間設(shè)計(jì)

電解銅的銅電解車間設(shè)

計(jì)完整文檔

（可以直接使用，可編輯完整文檔，歡迎下載）

電解銅的銅電解車間設(shè)計(jì)

目錄

1前言......................................................0

1.1銅的性質(zhì)...........................................0

銅的物理性質(zhì).......................................0

銅的化學(xué)性質(zhì).......................................2

銅的主要化合物的性質(zhì)...............................2

L2銅的用途...........................................3

L3銅資源狀況.........................................4

世界銅資源.........................................4

中國資源...........................................6

1.4中國銅的生產(chǎn)狀況和消費(fèi).............................7

中國銅的生產(chǎn)狀況...................................7

銅的消費(fèi)...........................................8

銅的濕法冶金.......................................9

銅的火法冶金......................................10

1.6銅的新技能........................錯(cuò)誤!未定義書簽。

一種采取溶劑萃取凈化銅電解液的要領(lǐng)本錯(cuò)誤!未定義書簽。

疏散強(qiáng)化型電解銅箔及其制造要領(lǐng)?????錯(cuò)誤!未定義書簽。

硫化礦細(xì)菌浸出....................錯(cuò)誤!未定義書簽。

1.7設(shè)計(jì)的內(nèi)容........................................11

冶金盤算..........................................11

重要設(shè)備及幫助設(shè)備盤算............................11

制圖內(nèi)容和要求....................................11

2廠址選擇.................................................13

3.1銅電解精煉流程簡述................................15

3.2銅電解精煉的理論底子.............................17

陽極歷程..........................................17

陰極歷程..........................................17

陽極上雜質(zhì)........................................18

3.3電解液的凈化......................................19

4銅電解精煉的主要設(shè)備選擇.................................20

5銅電解技能指標(biāo)...........................................23

5.1銅電解的條件.....................................23

電解液組成........................................23

添加劑............................................23

電解液溫度........................................24

電解液循環(huán)........................................24

電流密度..........................................24

同極中心距........................................25

5.2陽極壽命和陰極周期................................25

6主要經(jīng)濟(jì)技能指標(biāo).........................................26

6.1電流效率..........................................26

6.2殘極率............................................26

6.3銅電解采取率......................................26

6.4槽電壓............................................26

6.5直流電能電位消耗..................................27

6.6硫酸單位消耗.....................................27

6.7蒸汽單位消耗.....................................27

7電解精煉冶金盤算.........................................28

7.1電解槽設(shè)計(jì)盤算...................................28

商品電解槽總數(shù)....................................28

電解槽的極板數(shù)....................................28

每槽陽極片數(shù)......................................29

種板電解槽數(shù)......................................29

7.2物料平衡盤算......................................30

7.3銅電解精煉熱平衡盤算.............................33

熱收入............................................34

熱支出............................................34

5.4凈液量的盤算......................................36

7.5硫酸鹽生產(chǎn)物料平衡盤算...........................37

盤算銅料參加量....................................37

盤算硫酸銅產(chǎn)物產(chǎn)量................................38

一次母液體積......................................38

5.6脫銅電解物料平衡盤算..............................39

7.7粗硫酸鍥生產(chǎn)盤算.................................39

8銅電解精煉的主要生產(chǎn)設(shè)備的選用...........................41

8.1整流器及導(dǎo)電銅質(zhì)料的盤算.........................41

直流電源..........................................41

槽邊導(dǎo)電排........................................43

槽間導(dǎo)電板........................................44

短路棒............................................45

8.2電解液循環(huán)系統(tǒng)設(shè)備及管道盤算.....................45

集液槽............................................45

電解液循環(huán)泵......................................45

高位槽............................................46

加熱器............................................46

供液管............................................47

電解液循環(huán)管......................................47

陽極片剝機(jī)........................................48

8.3車間運(yùn)輸設(shè)備盤算及選擇............................48

起重機(jī)............................................48

叉車..............................................48

8.4其他設(shè)備及設(shè)施...................................49

種種幫助槽子......................................49

陽極泥放出與收集..................................49

9環(huán)保步伐.................................................50

9.1情況掩護(hù).........................................50

9.2寧靜生產(chǎn).........................................51

10車間定員................................................52

附圖.......................................................54

參考文獻(xiàn)...................................錯(cuò)誤!未定義書簽。

專題：銅陽極鈍化機(jī)理及影響因素.............錯(cuò)誤!未定義書簽。

致謝.....................................錯(cuò)誤!未定義書簽。

1前言

1.1銅的性質(zhì)

1.1.1銅的物理性質(zhì)

銅是人類最早發(fā)明的陳腐金屬之一，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，元素標(biāo)記Cu,原子量63.54,比重8.92,熔點(diǎn)1083Co。

純銅呈淺玫瑰色或淡赤色。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、錦、鉆、鎂、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，白銅是銅鉆鍥合金。

銅在地殼中的克拉克值為0.01%,世界銅儲量約5000xl()4t,主要儲于智利、

美國、俄羅斯、利比亞、加拿大、秘魯、波蘭、菲律賓等國度。別的洋底銃結(jié)

核中亦有富厚的銅。全球主要產(chǎn)銅國度是智利、美國、俄羅斯。已知的含銅礦

物有250多種，口］主要產(chǎn)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含銅主要供給礦物

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CuFeSa34.5

斑銅礦CibFeSz63.3

輝銅礦Cu2s79.8

銅藍(lán)CuS66.4

硫碎化物和硫碑銅礦Cu3Ass448.3

硫錦化物碑黝銅礦(C-Fe)12As4s1357.0

黝銅礦(CugFe)12sb4S]352.1

氧化物赤銅礦CU2O88.8

黑銅礦CuO79.8

碳酸鹽孔雀石

CUCO3CU(OH)257.3

藍(lán)銅礦2CUCO3CU(OH)255.1

硫酸鹽銅靛巖CuSO4

膽磯CUSO4-5H2O

+3

銅葉綠磯CuFe4(SO4)6(OH)2-2H2O

硅酸鹽硅孔雀石CuSiO3-2H2O36.0

除了主要礦物外，銅礦中還含有少量的其他金屬，如鉛、鋅、鍥、鐵、碑、

錦、鈿、硒、錦、鴇、鋁、鉆、銃等，并含有金銀等貴金屬和稀有金屬，它們

在冶煉歷程中分別進(jìn)入差別的產(chǎn)物中，所以煉銅工場通常設(shè)有綜合采取這些金

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)也處理懲罰自然銅精礦，但很次要。氧化礦可與硫化礦

一起處理懲罰。未經(jīng)選礦的氧化礦可直接用濕法或離析法等要領(lǐng)處理懲罰。

我國銅資源漫衍很廣，險(xiǎn)些遍及全國各地。一般來說，我國硫化礦的品味

較低。礦物的性質(zhì)也比力龐大，原生礦與次生礦交錯(cuò)雜亂，并有大量多金屬伴

生，處理懲罰也比力龐大，且需特別重視綜合采取問題。

5

銅的蒸汽壓很小，在熔點(diǎn)溫度下僅為9xlO-Pa0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)器性能和電工性能。

1.1.2銅的化學(xué)性質(zhì)

銅在干燥的空氣中不起變革，但在含有二氧化碳的濕潤空氣中則能氧化形

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

350C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。

(1)化銅CuS,天然硫化銅為綠色或棕玄色無定形不穩(wěn)定化合物銅藍(lán)，比重

為4.68,中性或還原性氣氛中加熱即剖析為CU2S和S2。Cu2S不溶于水、稀硫

酸和苛性鈉中，但能溶于氟化鉀和熱硝酸中。

(2)化亞銅CU2S,天然的硫化亞銅為輝銅礦，藍(lán)玄色無定形或結(jié)晶形，比

重為5.76,熔點(diǎn)為1135c.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°C下則氧化放出S02。赤熱Cu2s的可逐漸被CO2氧化和遲鈍地但

能完全的被H2分解。CO能氧化Cu2So

以Cu2s和FeS為主的共熔體稱為冰銅。由于銅對硫的親和力大，故在冰銅

吹煉時(shí)FeS先氧化造渣，剩下的Cu2s(稱白被)被吹煉成粗銅。

Cu2s不溶于水和險(xiǎn)些不溶于稀硫酸，與濃硫酸作用生成CuSO4、CuS和SO2,

溶解于濃鹽酸時(shí)放出H2SoCu2s可溶于NEUOH、HNO3、Fe2(SCU)、FeCh、CuCh

中。

(3)氧化銅CuO,天然氧化銅為玄色無光芒的黑銅礦，比重為6.3?6.4。它

不穩(wěn)定，遇熱即剖析。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FeCL、FeCh、NHQH、Fe2(SCU)、(NH4)2CO3

及種種稀酸中。

(4)氧化亞銅CuO、C11O2,天然氧化亞銅稱為赤銅礦，比重為6.11,熔點(diǎn)

為1235℃o它高溫穩(wěn)定，在2200C以上才完全剖析，在1060℃以下時(shí)則部分或

全部變?yōu)?。CuCh也易被H2、C、CO、CxHy和Zn、Fe或其它對氧親和力強(qiáng)的

元素所還原。高溫時(shí)進(jìn)行的反響：2Cu2O+Cu2s=6Cu+SO2是冰銅吹煉成粗銅的

理論底子。該反響在450C開始至1100C完成。吹煉時(shí)，由于銅對硫的親和力

大于鐵，而鐵對氧的親和力大于銅，是反響CuOzFeSKuzS+FeO向右進(jìn)行到底。

因此在冰銅中的FeS未完全氧化造渣以前，理論上Cu2s是不會被氧化的。

CuO2也不溶于水,但溶于HC1、H2s04、FeCL、FeCb、Fe2(SO4)>NHQH、

等溶劑中，這些反響為濕法冶金所應(yīng)用。

(5)硅酸銅xCun-ySi2-zH2O自然界中的硅酸銅有硅孔雀石CuOSiOZHzO和

透視石CuO￡iOH2。。它們在高溫下剖析成穩(wěn)定的2Cu2OSiO2，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、鐵硫化物剖析，并能

溶于濃硝酸、稀醋酸、鹽酸和硫酸中。

(6)硫酸銅CuS04,自然界的硫酸銅為天藍(lán)色三斜晶體系結(jié)晶的膽磯。無水

硫酸銅為白色粉末，加熱時(shí)剖析成CuO和SO3(SO2+O2)o

硫酸銅易溶于水，鐵、鋅等可從硫酸銅中置換出銅。

(7)氯化銅CuCb,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℃即剖析生成

白色粉末的氯化亞銅：CuC12=Cu2C12+C12o

1.2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/(Qmm2)o

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20C時(shí)的導(dǎo)電量公認(rèn)為100%?，F(xiàn)

在的銅煉技能已經(jīng)可以生產(chǎn)出同品級銅的導(dǎo)電量比這個(gè)國際標(biāo)準(zhǔn)超過

4%~5%o

(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/(m.k),導(dǎo)熱性僅次于銀。加之銅比金、銀儲量更富厚，代價(jià)更

自制，因此被制成電線電纜、接插件端子、匯流排、引線框架等種種產(chǎn)物，遍

及用于電子電氣、電訊和電子行業(yè)。銅另有種種換熱設(shè)備如熱互換器、冷凝器、

散熱器的要害質(zhì)料，被遍及應(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、冶金等種種換熱場合。

(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+0.34V,比氫高，是電位較正的金屬。銅在淡水中的腐化速度也很低(約

0.05mm/a)o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。銅極耐大氣腐化，其在外貌可形成一層主要有堿式硫酸銅組成

的掩護(hù)薄膜，即銅綠，其化學(xué)身分為CUS04*CU(OH)2及CUSO4*3CU(OH)2。因此

銅材被用于修建屋屋面板、雨水管、上下管道、管件;化工和醫(yī)藥容器、反響釜、

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(耐腐化性)、裝

飾、獎(jiǎng)牌、獎(jiǎng)杯、雕塑和工藝品(耐蝕性色澤典雅)等。

1.3銅資源狀況

1.3.1世界銅資源

全球陸地上的銅礦資源量可能要比先前宣布的16億噸多。在深海中也蘊(yùn)藏

著富厚的銅礦資源，資源量可能達(dá)7億噸。據(jù)2005年統(tǒng)計(jì)數(shù)字，全球銅礦儲量

4.7億噸，底子儲量為9.4億噸。生產(chǎn)銅礦最多的前5個(gè)國度是，智利、美國、

印度尼西亞、秘魯和澳大利亞，2003年分別生產(chǎn)銅礦490萬噸、112萬噸、97.9

萬噸、83.1萬噸、83.0萬噸，全球銅礦資源漫衍及主要國度產(chǎn)量見表1-6。

表17全球銅礦資源漫衍及主要國度產(chǎn)量

銅礦產(chǎn)量儲量底子儲量

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

其他國度1400160060000110000

世界總值1360014500470000940000

注：e為預(yù)計(jì)值。資料來源：U.S.G910gimlSurvey,MinerdCommtySuImlmries,January

2005.

憑據(jù)銅的證實(shí)儲量，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)和科拉半島的銅銀礦床（占俄羅斯總儲量的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（占俄羅斯總儲量的28.6%）,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

儲量（75%）作為伴生組分產(chǎn)于其他礦床中。（占世界銅儲量的60%以上）主

要漫衍在美洲、大洋洲和東南亞諸國，層狀銅礦床（約莫20%）多漫衍在非洲國

度（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），往往漫衍在加拿大、日本、哈薩克斯坦、澳大利亞、阿

富汗、俄羅斯。

132中國資源

目前，中國己生長成為全球最大的銅消費(fèi)國、銅加工制造業(yè)基地、銅底子

產(chǎn)物輸出國，實(shí)現(xiàn)了中國銅產(chǎn)業(yè)的連續(xù)快速生長，對促進(jìn)百姓經(jīng)濟(jì)生長、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結(jié)果，并且在世界銅行業(yè)內(nèi)充

當(dāng)了重要腳色。盡管如此，站在科學(xué)生長觀的高度，認(rèn)真審視我國銅產(chǎn)業(yè)財(cái)產(chǎn)

鏈，就能夠清晰地發(fā)明，銅資源依然是制約我國銅財(cái)產(chǎn)順利生長的“瓶頸”因素。

因此，對銅資源問題必須引起我們的高度存眷。

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，為此國度每年要花大量外匯。為了確保百姓經(jīng)濟(jì)生長對銅

產(chǎn)物的消費(fèi)需要，保障銅資源的長期穩(wěn)定寧靜供給，研究制定我國銅資源的生

長戰(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)狀與外洋的銅資源現(xiàn)狀比力

比力項(xiàng)目國內(nèi)國內(nèi)

資源儲量2003年銅儲量為1787萬噸2003年銅儲量為47000萬噸。

保障水平30.5年33.9年

礦床范圍大型銅礦少，中小型礦多；金巨型，大型銅礦多，銅礦年產(chǎn)在10萬噸

屬量在500萬噸以上的只有2以上的有20個(gè)，其產(chǎn)量約占世界總量的45%o

個(gè)。

平均品位偏高，智利與秘魯斑巖型銅礦品位

礦石質(zhì)量平均品位偏低，絕大多數(shù)斑巖為剛果，贊比亞及波蘭的砂頁礦床

礦平均品位為0.5%?砂頁巖型品位為2%-5%；智利，美國及印度尼西亞等

礦的平均品位為0.5%-1%銅資源國度的斑巖型銅礦無論是礦床數(shù)量和

儲量均占80%以上，適宜使用溶劑萃取技能,

礦床類型斑巖礦少，砂卡巖礦多，使

使用本錢偏低

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，開采本錢高。

盡管我國銅礦資源的保障水平與世界銅礦資源的保障水平相仿，但是因資

源的干系，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)充實(shí)考慮利用外洋的銅礦資源，這不但是平衡國

內(nèi)銅市場供需缺口的需要，并且也是市場經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的一定選擇。

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

我國銅礦山建立范圍普遍偏小，且經(jīng)過幾十年的強(qiáng)化開采，它們的資源儲量在

大幅度淘汰，有的甚至己靠近枯竭。雖然國度花大氣力生長銅礦業(yè)，但是銅精

礦（金屬量）生產(chǎn)量并無顯著增加;縱然受國際上漲的影響，2004我國銅精礦（金屬

量）產(chǎn)量也僅有60.7萬噸，比上年增長4.1%。另一方面，基于資源票賦干系，

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%與此對應(yīng)，這五個(gè)省的銅儲量也

占到全國的58.50%,底子儲量占到全國的59.84%,查明資源儲量快要占到全國

的50%o因此，這五個(gè)省是我國銅產(chǎn)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)大省的配合特點(diǎn)是：它們的銅儲量保障水平都比力高，且底子

儲量及查明資源儲量都不錯(cuò)，具備資源儲量級別升級的資源底子?？紤]到地質(zhì)

勘查促進(jìn)資源儲量級別升級情況，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)量另有望擴(kuò)張。但

是也應(yīng)看到，我國銅儲量絕大部分都已被開發(fā)，在未來20年內(nèi)另有一部分產(chǎn)能

要消失，預(yù)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立,

預(yù)計(jì)銅精礦產(chǎn)量不會有多大的變革,根本維持在年產(chǎn)銅精礦（金屬量）60萬t的水

平。

1.4中國銅的生產(chǎn)狀況和消費(fèi)

據(jù)中國有色金屬產(chǎn)業(yè)協(xié)會提供的統(tǒng)計(jì)資料顯示，2000年底中國精煉銅產(chǎn)量

為137.11萬噸，2005年達(dá)260.04萬噸，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

到達(dá)368萬噸，居世界第一位。

中國銅財(cái)產(chǎn)技能改革步調(diào)明顯加快，裝備水平大幅提高。江西銅業(yè)團(tuán)體公

司、銅陵有色金屬團(tuán)體公司、云南銅業(yè)團(tuán)體公司等主干銅冶煉企業(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

冶煉綜合能耗出現(xiàn)相當(dāng)幅度的下降。

目前，中國銅企業(yè)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力不絕提高。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)物銷售收入337億元人民幣。2005年，中

國銅企業(yè)已實(shí)現(xiàn)銷售收入1098.6億元人民幣。

在中國國內(nèi)銅產(chǎn)物需求增長和產(chǎn)量增加的發(fā)動(dòng)下，中國銅產(chǎn)物進(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17.49%和12.86%。

在中國政府的大力大舉支持下，中國銅產(chǎn)業(yè)在國際化經(jīng)營和境外投資取得

開端進(jìn)展。目前，中國國內(nèi)4家銅企業(yè)4個(gè)牌號的精煉銅產(chǎn)物已在倫敦金屬生

意業(yè)務(wù)所（LME）注冊，成為國際認(rèn)可的品牌。目前，中國在境外已得到投資權(quán)

益銅金屬底子儲量約650萬噸，形成了近8萬噸/年的礦銅精礦（金屬量）產(chǎn)能。

我國既是銅資源較貧乏的國度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241.7萬噸，而中國的消費(fèi)增量就到達(dá)152.5萬

噸，占全球增量的63%。

中國銅消費(fèi)行業(yè)主要是發(fā)動(dòng)了電力、電纜行業(yè)的生長。發(fā)電情況在80年到

90年年平均增長速度是7.5%,90-2000年增長是8.2%,2000年到2005年是12%,

也就是說中國電力生長在近五年生長速度逐漸加快。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)電力生長主要是電線、電纜主要大產(chǎn)物，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)占了快要60%,

這是國內(nèi)目前最大的用銅的情況。

對付未來的情況來看，電線、電纜未來用銅情況怎么樣，主要看中國電力

生長情況。十一五期間電力投資照舊比力大，憑據(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)、電站一半的格式。裝機(jī)容量未來增長7-8%,這

個(gè)速度未來電力生長增長速度應(yīng)該比已往五年要放慢了?？傮w來說是增長，所

以對電線、電纜行業(yè)生長情況來看，這個(gè)也是生長相對匹配的。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%。

1.5銅的冶煉要領(lǐng)

從銅礦石中或精礦提取煉銅的要領(lǐng)較多，總括起來分火法和濕法兩大類。

1.5.1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

用于處理懲罰氧化銅礦。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，氨浸限于處理懲罰含鈣鎂較高的結(jié)合性氧化礦。處理懲罰

硫化礦多用硫酸化焙燒-浸出大概直接用氨或氯鹽溶液浸出等要領(lǐng)。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

為銅氨絡(luò)合物溶出，浸出液在高壓釜內(nèi)用氫還原，制成銅粉，大概用溶劑萃取-

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

閡電解得電銅。

(1)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

要領(lǐng)提取銅。近年來，萃取-電積法生長較快。其主要?dú)v程包羅：①用對銅有選

擇性的質(zhì)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)疏散。②用濃度較高的H2s04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，返回萃取歷程使用。

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1.2o

圖1.2氧化銅礦酸浸法流程

(2)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

法適于處理懲罰含有鉆、銀、鋅等金屬的硫化銅精礦，但銅的采取率低，采取

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懲罰，所以一般

不采取。

（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，多采取堆浸、就地浸出和池浸等要領(lǐng)，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，大概用溶劑萃取-電積法制取電銅。

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1.3：

硫化銅?。ê珻u為

銅精丁（含Cu為18%-30%）

電制含Cu為99.99%）

圖1.3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，對種種差別的銅礦均能處理懲罰，特別

是對一般硫化礦和富氧化礦很適用。

火法和濕法兩種工藝的特點(diǎn)比力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，是前者的有益增補(bǔ)。

（2）后者有局限性，受制于礦石的品位及類型。

（3）前者的本錢要比后者高。

可見，濕法冶煉技能具有相當(dāng)大的優(yōu)越性，但其適用范疇卻有局限性，并

不是所有銅礦的冶煉都可采取該種工藝。不外通過技能改進(jìn)，這幾年已經(jīng)有越

來越多的國度，包羅美國、智利、加拿大、澳大利亞、墨西哥及秘魯?shù)?，將?/p>

工藝應(yīng)用于更多的銅礦冶煉上。濕法冶煉技能的提高及應(yīng)用的推廣，低落了銅

的生產(chǎn)本錢，提高了銅礦產(chǎn)能，短期內(nèi)增加了社會資源供給，造成社會總供給

的相對過剩，對代價(jià)有拉行動(dòng)用。

總之，火法和濕法煉銅都各有利弊，選用哪種要領(lǐng)，應(yīng)憑據(jù)礦物的特點(diǎn)，

本地的經(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)憑據(jù)礦物特

點(diǎn)（化學(xué)身分，物相組成，含銅量，脈石組成等）和本地經(jīng)濟(jì)條件（燃料，水,

1.7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?/p>

煉鋅廠現(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)擺設(shè)、有關(guān)技能參數(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)行論文的撰寫及畫圖等相關(guān)事情。

171冶金盤算

銅電解精煉冶金盤算包羅：電解歷程金屬平衡和物料平衡，凈液量的盤算。

硫酸鹽生產(chǎn)物料平衡盤算。硫酸耗量，電解槽熱平衡及蒸汽消耗等。

172重要設(shè)備及幫助設(shè)備盤算

憑據(jù)工藝流程各個(gè)主要?dú)v程，公道地選擇主要冶煉設(shè)備和確定個(gè)數(shù)、容量、

對其主要尺寸加以盤算，盤算中采取的數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)有憑據(jù)地引用文獻(xiàn)和生產(chǎn)實(shí)踐

資料。

幫助設(shè)備應(yīng)進(jìn)行選擇和盤算，確定其規(guī)格和數(shù)量。

運(yùn)輸設(shè)備的選擇和盤算時(shí)，應(yīng)說明冶煉工藝流程各主要工序的聯(lián)系，物料

運(yùn)輸方法，運(yùn)輸及提升設(shè)備型號選擇依據(jù)及采取的運(yùn)輸要領(lǐng)并進(jìn)行盤算。

銅電解精煉主要設(shè)備和幫助設(shè)備盤算包羅：電解槽的盤算（普通槽和種板

槽）。整流器及導(dǎo)電質(zhì)料的盤算和選擇，電解液循環(huán)系統(tǒng)設(shè)備及管道盤算，車間

運(yùn)輸設(shè)備盤算與選擇，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)的圖紙包羅：工藝流程圖、電解槽結(jié)構(gòu)圖、設(shè)備連接

圖和車間平面擺設(shè)圖共三張，其中包羅CAD和手工繪制。

2廠址選擇

廠址選擇要憑據(jù)百姓經(jīng)濟(jì)建立籌劃和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的要求進(jìn)行。廠址選擇適當(dāng)

與否，對企業(yè)的建立速度、建廠投資、生產(chǎn)生長、經(jīng)濟(jì)效益、情況掩護(hù)及工農(nóng)

干系等會帶來重大影響。

廠址選擇的一般原則是：應(yīng)切合產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)及區(qū)域性總體籌劃和都市建立籌

劃的要求；要盡可能利用城鎮(zhèn)設(shè)施，節(jié)約資源；要靠近原質(zhì)料、水、電供給富

裕和產(chǎn)物銷售便利的地方，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，留有生長余地；要有適當(dāng)?shù)淖匀坏匦魏瓦m宜的工程地質(zhì)、水文、

地動(dòng)品級條件及較好的協(xié)作條件等［9］。

在進(jìn)行廠址選擇時(shí)，應(yīng)憑據(jù)有色生產(chǎn)的特點(diǎn)，應(yīng)充實(shí)論證以下幾個(gè)問題：

(1)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)問題

建立一座有色冶金廠，對全國的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、一個(gè)區(qū)或一個(gè)都市的公道生長、

各個(gè)產(chǎn)業(yè)區(qū)之間的經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)以及農(nóng)業(yè)生長等起著重要的作用，應(yīng)憑據(jù)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)

“大疏散，小會合、多搞小城鎮(zhèn)”的目標(biāo)，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)籌劃，使之切合產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)總體籌劃及

都市建立籌劃的要求。

(2)原質(zhì)料供給及交通運(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)

必須充實(shí)考慮交通運(yùn)輸問題。為了淘汰運(yùn)輸用度，在包管良好的運(yùn)輸條件下，

進(jìn)行廠址盡可能靠近原質(zhì)料基地和銷售市場。

(3)供水、供電條件

有￡冶煉F—最是大量用水和耗電多的企業(yè)。因此希望廠址四周有充實(shí)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，這不但大大增加投資，并且影響建立進(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)情況掩護(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)出大量造成情況污染的“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，擺設(shè)好“三廢”處理懲罰園地和廢渣堆放園地，

要有良好的自然通風(fēng)條件，并應(yīng)考慮廠址四周居民點(diǎn)、都市生長籌劃、農(nóng)木漁

業(yè)及旅游勝地、自然資源掩護(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，廠址地動(dòng)品級的差別會對修建結(jié)構(gòu)以及底

子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)和根本烈度為9

級以上的地動(dòng)區(qū)。

別的，所選廠址的地耐力應(yīng)不低于147.l-196.lkPa,地下水位最高也要低

于底子地面0.5m,廠址最低洼處要高于歷年最高大水位0.5m以上；不能選在

厚度較大的III級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)器化自動(dòng)化水平比力高的現(xiàn)代化企業(yè)，為包管企業(yè)生產(chǎn)順

利進(jìn)行，必須有富裕的設(shè)備及備品備件供給，要有強(qiáng)有力的機(jī)器加工和維修能

力。若廠址四周具備這些條件，便可發(fā)揮專業(yè)協(xié)作的優(yōu)越性，淘汰幫助設(shè)施投

資和低落生產(chǎn)本錢。工場在建立歷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，施工力量和施工園地是否具備等，都對建立進(jìn)度起

著一定的作用。在廠址選擇時(shí)，應(yīng)充實(shí)考慮廠址四周是否具備這些條件，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，離原料供給地近，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簡直定

3.1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，使其到達(dá)種種應(yīng)用的要求，同時(shí)采取其中的有價(jià)金

屬，特別是貴金屬、伯族金屬和稀散金屬，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)容包羅：工藝流程、設(shè)備

選擇和主要技能經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。中國在銅電解精煉設(shè)計(jì)中采取了大型電解槽、全套

機(jī)器化極板作業(yè)線、大型可控硅整流器、多成果專用起重機(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)法脫碑等新技能。

工藝流程包羅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，陽極不絕溶解，便在陰極上析出電解銅。

電解歷程中，陽極銅中的貴金屬和硒、硅等有價(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。銀、碑、錦、鋅等雜質(zhì)大部分進(jìn)

入電解液，需從循環(huán)液中抽取一部分進(jìn)行凈化處理懲罰。

電解精煉有通例電解、周期反向電流電解和永久陰極電解可供選用。

(1)通例電解。以純銅始極片為陰極，電源為恒向直流電，電流密度為220~

280A/m2o其特點(diǎn)是技能成熟，產(chǎn)物質(zhì)量穩(wěn)定，電耗低。

(2)周期反向電流電解。周期性短時(shí)間改變直流電流偏向的電解要領(lǐng)。電解

陰極及陽極和通例電解相同，周期性短暫反向，是為了克服陽極鈍化，電流密

度達(dá)300?350A/n?。，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，電耗高于通例電解。適于老廠擴(kuò)大生產(chǎn)能力和電價(jià)低廉地區(qū)采

取。銅電解精煉于1869年在英國首先用于產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)，隨后在世界上得到遍及應(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)技能不絕完善，電解極板作業(yè)等機(jī)器化和自動(dòng)化水平逐步提高，

銅電解精煉生產(chǎn)范圍日趨大型化。到80年代，世界上最大單一生產(chǎn)電解銅的工

場生產(chǎn)范圍已到達(dá)40萬t/a。

(3)永久陰極電解。和通例電解差別，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制品。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產(chǎn)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)用了這一要領(lǐng)。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，短路產(chǎn)生率低，陰極質(zhì)量

iWjo

電解液凈化為撤除電解液中的雜質(zhì)，并調(diào)解其銅身分而進(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)物方案確定。一般包羅

脫銅，脫碑、睇、祕和脫鍥等。

脫銅方案有兩個(gè)。一是硫酸銅結(jié)晶脫銅電解。憑據(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，返回熔煉工序處理懲罰，本設(shè)計(jì)采取第二個(gè)方案。

電解液中的碑、錦、鈿等雜質(zhì)常在脫銅電解后期進(jìn)入黑銅粉。采取誘導(dǎo)法

脫碑技能，碎的脫除率可達(dá)90%,此法還可抑制神化氫氣體產(chǎn)生。也可采取萃

取和離子滲析等要領(lǐng)直接從電解液中撤除碑、錦和鈿等雜質(zhì)。

脫銅后的溶液生產(chǎn)粗硫酸鍥結(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)濃縮法銀的脫除率高，但硫酸損失大，勞動(dòng)條件差，一般

適用于范圍小的工場；冷凍結(jié)晶法無廢氣排放，但投資較大，適于范圍大的工

場選用。憑據(jù)上面的理論依據(jù)選用如下圖3.1銅電解精煉的工藝流程圖

圖3.1銅電解精煉的工藝流程圖

3.2銅電解精煉的理論底子

3.2.1陽極歷程

銅電解精煉，在陽極上進(jìn)行氧化反響:

Cu-2e=Cu2+用,°產(chǎn)=S34V

M'-2e=M'2+<0.34V

+

H2O-2e=2H+^O2%嚕=L229V

SO^-2e=SO}+^O2%/Q=2.42V

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)一步低落，從而它們將優(yōu)先進(jìn)入電解液。由于陽極主要身

2

分是銅，所以陽極的主要反響將是銅溶解形成C/+的反響。至于H2O和SO4-

失去電子的氧化反響，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等電位改正貴金屬、粕族金屬和稀有金屬，更是不

能溶解，而落到電解槽底部。

在陰極上進(jìn)行的還原反響：

Cu2++2e=G/璟…=0.34V

+

2H+2e=H2

M'2++2e=M'4心<0.34V

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)',不會在陰極析出。

電解歷程中還形成一價(jià)銅離子Cu+并創(chuàng)建下列平衡：

28=Cu2++CuK=Q］產(chǎn)/Cj

上式在差別溫度下的平衡數(shù)據(jù)列在表3-1中。

表3-12Cu+=Cir++Cu的平衡數(shù)據(jù)

溫Ek(v)Cu/(0.5molCuSO4)C

CCu2'g，-3ar-Kxl()4

CCu2+g/l)X10

度℃

*

250.3161.037334225

550.3551.0043.72707.3

1000.3531.008911.20.012

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+I/2O2+H2so4=2CUSCU+H2O反響，結(jié)果使電解液中的H2so4不絕淘汰，

而Cu2+又不絕增加，并按Cu2s04=CuS04+Cu反響生成銅粉進(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)溶解反響：

Cu+l/202+H2s。4=CuS04+Cu

憑據(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，金銀和柏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)器夾

帶來的結(jié)果。Ag2so4可溶于電解液中，但當(dāng)參加少量氯離子(HC1)時(shí)則形成

AgCl進(jìn)入陽極泥。

氧、硫、硒、疏、為穩(wěn)定化合物存在的元素。它們以CU2S、CU2。、CinTe、

CinSe、Ag2Se、AgzTe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PbS04沉淀。錫以

S/+進(jìn)入電解液后氧化成。

+

Sn"[SnS04+|o2+H2SO4=Sn(SO4)2+H2O]

并按Sn(SO4)+2H2O=Sn(OH)2s04+H2s04水解沉淀進(jìn)入陽極泥中。

(3)負(fù)電性的銀、鐵、鋅，陽極中的鐵和鋅含量極微，電解時(shí)它們與金屬銀

一道溶入電解液中。一些不溶性化合物如氧化亞銀和鍥云母會在陽極外貌形成

不溶薄膜，使槽電壓升高或引起陽極鈍化。

(4)電位與銅相近的神、睇、祕電解時(shí)，它們可能在陽極上析出。它們還生

成極細(xì)的絮狀SbAsCU和BiAsCU碑酸鹽，漂浮在電解液中，機(jī)器的粘附在陰極

上。其粘附量相當(dāng)于神睇放電析出的兩倍，并且睇進(jìn)入陰極的數(shù)量比碑大，因

此睇的危害更為突出。

電解液需要凈化，以撤除它在電解歷程中積聚的雜質(zhì)。

3.3電解液的凈化

從上面的討論得知，隨著電解歷程的進(jìn)行，電解液內(nèi)的銅和負(fù)電性元素逐

漸增加，硫酸逐漸淘汰，添加劑逐漸積聚。為此，每天抽出一定量的電解液進(jìn)

行凈化處理懲罰，同時(shí)增補(bǔ)等量新液，以保持電解液原有的組成范疇。凈化的

目的在于采取其中的銅、鉆、鍥，撤除有害的碑和錦，以及能使硫酸返回適用。

凈化歷程的順序如下：

(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：

Cu+H、SC)4+—O-,=CuSO4+H-,0

中和設(shè)備為中斷的中和槽或連續(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，冷卻即析出膽磯結(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)器攪拌間歇結(jié)晶機(jī)。

用電積法可直接產(chǎn)出硫酸和銅。

(2)脫銅和碑錦，結(jié)晶后的母液用不溶陽極電解采取銅和處碑錦：

CuSOq+H-,O—H-,SO^+CuH—

同時(shí)也再生了硫酸。至電解后期，Ci?+低至8g/l下，神、錦、鈿與銅一起

放電得含碑黑銅，并有大量氫放出。黑銅須返回到火法精煉中處理懲罰。除神

儲液可用萃取法或化學(xué)法。

(3)生產(chǎn)粗硫酸鍥，脫銅和脫碑鎖的母液含有40?50g/lNi和300g/lH2so4,

再經(jīng)蒸發(fā)濃縮使NiSCM達(dá)飽和，然后冷卻結(jié)晶疏散。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；若含種睇等雜質(zhì)高，則須再蒸發(fā)濃縮，使其以無水硫酸鹽析出，疏散后溶

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3.0?5.0m、寬為0.85-

1.2m、高為L0?1.5m的鋼筋混凝土的長方形無蓋槽子，內(nèi)襯鉛皮或聚氯乙烯