【正文】 500萬噸，其中電氣工業(yè)占 ％，建筑設(shè)備占 ％，機(jī)械裝備占 ％，運(yùn)輸設(shè)備占 ％，軍用品占 ％，裝飾、顏料、貨幣等占 ％。銅還可制成耐高溫的航天航空導(dǎo)線。5H 2O)主要用于電鍍工業(yè)鍍銅及各種銅鹽生產(chǎn)的原料，化工催化劑，選礦浮選的活化劑，醫(yī)藥及農(nóng)藥的消毒，殺蟲劑，動(dòng)物飼 料添加劑。又因?yàn)槲覈?guó)銅資源潛力遠(yuǎn)低于鉛鋅資源潛力，所以，應(yīng)重視再生銅的回收工作。 盡管目前國(guó)際上沒有統(tǒng)一的“戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源”定義，但我們認(rèn)為戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源必須具備戰(zhàn)略資源和礦產(chǎn)資源雙重特征。 國(guó)內(nèi)銅礦產(chǎn)資源狀況 （一）累計(jì)查明資源儲(chǔ)量 據(jù)國(guó)土資源部全國(guó)礦產(chǎn)儲(chǔ)量數(shù)據(jù)庫 2020 年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，建國(guó)以來至 2020 年底，全國(guó)累計(jì)查明銅資源儲(chǔ)量 8972 萬噸。查明資源儲(chǔ)量中基礎(chǔ)儲(chǔ)量 2932 萬噸（其中儲(chǔ)量 1504 萬噸），資源量 4225 萬噸。 8 （四） 資源遠(yuǎn)景 中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局對(duì)我國(guó)以往礦產(chǎn)資源勘查、礦產(chǎn)評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)成果、以及地質(zhì)大調(diào)查開展以來取得的資源調(diào)查評(píng)價(jià)成果進(jìn)行了全面分析，初步定量預(yù)測(cè)，我國(guó)銅礦資 源 (小于 500米垂深 )的潛力大于 。而安泰科的數(shù)據(jù)則預(yù)計(jì)全年精煉銅產(chǎn)量由 09 年的 412 萬噸增長(zhǎng) %至 455 萬噸。故預(yù)計(jì)在后期向美國(guó)輸出銅管受阻的情況下， 國(guó)內(nèi)銅管產(chǎn)量或不會(huì)維持高增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。中國(guó)銅需求的大幅擴(kuò)張?jiān)谝欢ǔ潭壬戏从沉巳蛏a(chǎn)力 由成熟 10 經(jīng)濟(jì)體向中國(guó)的轉(zhuǎn)移，“世界工廠”對(duì)“中國(guó)需求”具有部分提振作用。 國(guó)際銅市場(chǎng)生產(chǎn)狀況 全球精煉銅產(chǎn)量在 2020 年維持了擴(kuò)張態(tài)勢(shì)，但產(chǎn)能利用率卻有所回落。北美的加拿大和墨西哥產(chǎn)能同比分別增加了 %及 %，但美國(guó)的精銅產(chǎn)出卻下降了 %。 國(guó)際銅市場(chǎng)消費(fèi)狀況 全球精煉銅的需求在近 3 年里已逐漸走出金融危機(jī)的 晦影，呈現(xiàn)出先低后高的態(tài)勢(shì)，而后期全球精銅消費(fèi)有望延續(xù)擴(kuò)張。歐洲及北美的精銅需求分別同比增加了 %及 %，而亞洲需求則沖至 %的歷史新高。 火法冶煉 火法冶煉一般是先將含銅百分之幾或千分之幾的原礦石 ，通過選礦提高到 20－ 30％，作為銅精礦，在密閉鼓風(fēng)爐、反射爐、電爐或閃速爐進(jìn)行造锍熔煉，產(chǎn)出的熔锍 (冰銅 )接著送入轉(zhuǎn)爐進(jìn)行吹煉成粗 12 銅，再在另一種反射爐內(nèi)經(jīng)過氧化精煉脫雜，或鑄成陽極板進(jìn)行電解，獲得品位高達(dá) ％的電解銅。濕法冶煉技術(shù)正在逐步推廣，預(yù)計(jì)本世紀(jì)末可達(dá)總產(chǎn)量的 20%，濕法冶煉的推出使銅的冶煉成本大大降低。臨沂是中國(guó)市場(chǎng)貿(mào)易博覽會(huì)、書圣國(guó)際文化節(jié)的永久舉辦地。 其中蘭山區(qū)位于山東省 東南部，東經(jīng) 118176。 交通運(yùn)輸條件 蘭山區(qū)的地理位置優(yōu)越，交通四通八達(dá)。距日照、嵐山、連云港三大港口 100 多公里。是沂蒙山區(qū)政治、經(jīng)濟(jì)、文化中心，省級(jí)歷史文 16 化名城，國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)的對(duì)外開放城市，也是臨沂市委、市人民政府所在地。秋季氣溫下降迅速，降水變率較大。地面溫度歷年均為 ℃，日照時(shí)數(shù)為 小時(shí)，日照百分率為 55%。累年極端最高氣壓為 （ 1970年 1月 5日），極端最低氣壓為 （ 1963年 6月 25日）。在山東煙臺(tái)及呈山頭附近，閃電活動(dòng)密度最小。西部、北部為山區(qū)，東部為丘陵，中南部為平原。 平均年水資源總 量 ， 枯水年水資源總量 ，特枯水年水資源總量 ，現(xiàn)有水利工程平水年可供水量 ，其中地表水可供水量 25億立方米。 臨沂電網(wǎng)位于山東電網(wǎng)西電東送南線通道。金屬類有金、銅、鋁、鐵、鈷、鋅、錳等，大部系復(fù)合共生礦床。煤儲(chǔ)量大，質(zhì)量好。石灰石分布廣 泛，儲(chǔ)量很大，其中石灰石 D 級(jí)儲(chǔ)量 億立方米，含氧化鈣 %，是生產(chǎn)水泥、石灰的主要原料，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用。 21 消費(fèi)市場(chǎng) 消費(fèi)市場(chǎng)廣闊，由于位于沿海地區(qū)，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，市場(chǎng)需求大。 22 3 火法 — 銅電解精煉 銅的電解精煉是將火法精煉銅鑄成陽極板，以電解產(chǎn)出的薄銅片（始極片）作為陰極，二者相間地裝入盛有電解液（硫酸銅與硫酸的水溶液）的電解槽中，在直流電的作用下，陽極銅進(jìn)行電化學(xué)溶解，陰極上進(jìn)行純銅的沉積。貴金屬的電位更正，不溶解，而進(jìn)入陽極泥。為保證電解液的潔凈度，配備了專用的 LAROX 凈化過濾機(jī)，循環(huán)系統(tǒng)每天抽取電解液循環(huán)量的約25%進(jìn)行凈化過濾。 24 常規(guī)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/m2。 圖 31 常規(guī)銅電解精煉工藝流程圖 25 周期反向電流電解 周期性短時(shí)間改變直流電流方向的電解方法。適于老廠擴(kuò)大生產(chǎn)能力和電價(jià)低廉地區(qū)采用。 不銹鋼陰極電解精煉工藝的主要優(yōu)點(diǎn)： （ 1）、高電流密度 （ 2）、極間距小 （ 3）、殘極率低 （ 4）、陰極周期短 （ 5）、蒸汽耗量低、 （ 6） 、機(jī)械化程度高，適用于大規(guī)模生產(chǎn)。另外，硫酸銅的分解電壓較低，砷、銻、鉛等在硫酸溶液中能生成難溶化合物，因而雜質(zhì)對(duì)陰極質(zhì)量的影響相對(duì)較小，而且貴金屬在硫酸溶液中也能得到叫完全的分離。 銅離子從陽極轉(zhuǎn)移到陰極的載體。 電解液的物理性質(zhì) —— 影響比電導(dǎo)的因素： H2SO4電解液溫度 雜質(zhì) CU2+ 酸度越大，電解液的導(dǎo)電性越好。 CU2+濃度不得小于 35g/L，否則雜質(zhì) AS、 Sb、 Bi可能在陰極析出， CU2+濃度升高時(shí)，電阻、槽電壓、電能消耗都會(huì)升高，嚴(yán)重時(shí)會(huì)有硫酸銅析出。從而控制陰極銅光澤度、平滑度、硬度和韌性。 （ NH2） 2CS 在純水中比較穩(wěn)定，溫度在 60℃ 80℃時(shí)幾乎不分解，濃度不隨時(shí)間變化而變化。氯離子作為添加劑，可使溶液中量很少的 AgCl 沉淀進(jìn)入陽極泥。 隨著電解的進(jìn)行，電解槽中電解液成分、添加劑、溫度等將會(huì)發(fā)生 變化。此外，中間進(jìn)液，一端出液，有利于電解液濃度、溫度以及添加劑的均勻分布，有利于陰極質(zhì)量。當(dāng)操作電流密度高時(shí)，必須采用較大的循環(huán)速度，以減少濃差極化。一般需大量 生產(chǎn)硫酸銅時(shí)用（ 1）、（ 2）和（ 3）；不需大量生產(chǎn)時(shí)，可用（ 4），小廠以（ 2）法為宜。 ℃ ）， K ??； F—— 傳熱表面（ m2 ）； t1 —— 電解液溫度（℃）； t2 —— 車間空氣溫度（℃） ； Q2= (6425) = KJ/h (3)電解槽外壁的輻射與對(duì)流熱損失 Q3 槽壁總面積 =400（ + 2+ 2） = Q=K（ t2t1)F 式中： t1 為槽壁溫度取 35℃； t2 為車間溫度取 25℃ K—— 對(duì)鋼筋混泥土槽壁 kJ/（ m2 本次設(shè)計(jì)取 3℃。 每塊陽極的重量 m= 2 5%10123 10219 6 %2 3 . 51 2 0 0 01 8 3 ??? ????? ?）（ Kg 陽極厚度 d=m/ Fn：陽極 溶解部分的單位面積， cm2 ：陽極銅比重 g/cm2 d= 103/ 98 96== Y 陽極尺寸為： 980 960 38 表 48 電解槽主要尺寸級(jí)指標(biāo) 項(xiàng)目 電解槽 項(xiàng)目 電解槽 內(nèi)尺寸 2700 1110 1275 陰極塊數(shù) 24 外尺寸 2900 1310 1375 同極中心距 100 陽極尺寸 980 960 電流密度 250 陰極尺寸 1000 1000 槽個(gè)數(shù) 400 陽 極塊數(shù) 23 39 5 主要設(shè)備的選擇 電解槽 通常電解槽由長(zhǎng)方形槽體和附設(shè)的工業(yè)管，排液斗、出液斗的液面調(diào)節(jié)堰板等組成。此外在鋼筋混凝土槽體底部還開設(shè)檢漏孔，以觀察內(nèi)襯是否破壞，鋼筋混凝土電解槽壁厚一般為100mm。 40 表 51 電解槽的分類 方式 分類方式 名稱 特點(diǎn) 按電解液的不同分類 水溶液電解槽 水溶液電解槽電解質(zhì)是水溶液。 復(fù)極式電解槽 兩端的電極分別與直流電源的正負(fù)極相連，成為陽極 或陰極。 隨著電解槽的大型化、電極間距的縮小及電流密度的提高，通常的電解槽供排液方式難以適應(yīng)生產(chǎn)要求，有的工廠即在電解槽底中央沿槽長(zhǎng)度方向設(shè)一個(gè)給液管，或在槽底量?jī)蓚?cè)設(shè)兩個(gè)平行的給液管，通過沿管均布的小孔給液。 另一種大型槽供液法為上供液、下排液。 陰、陽極加工設(shè)備 陽極加工處理，有機(jī)械和人工兩種情況，國(guó)內(nèi)外一些先進(jìn)的工廠陽極加工處理主要靠整形 幾組來完成。 電解液加熱器 電解液加熱多數(shù)廠采用鈦列管換熱器或鈦板換熱器，部分廠仍用浮頭列管式不透性石墨熱交換器。種板系統(tǒng)選用 60 ㎡的石墨加熱器 2 臺(tái)，無備用。 43 運(yùn)輸設(shè)備 運(yùn)輸中用到的設(shè)備有叉車，行車。 行車、 吊車 、天車都是人們對(duì) 起重機(jī) 的一個(gè)籠統(tǒng)的叫法，行車和現(xiàn)在我們所稱的起重機(jī)基本 一樣。 有色金屬電解要用直 流電 , 須用整流器將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姟? 44 主、輔設(shè)備一覽表 表 52 設(shè)備一覽表 序號(hào) 設(shè)備名稱 數(shù)量 備注 1 電解槽 150 個(gè) 下進(jìn)上出式 2 陽極加工設(shè)備 2 套 3 始極片加工設(shè)備 1 套 始極片又稱為陰極 4 陰極剝片機(jī) 1 臺(tái) 大型（ 500 塊 /h) 5 貯液槽 1 個(gè) 貯槽的容積約為電解槽內(nèi)電解液 總量的 20% 左右。電解工序產(chǎn)生的含酸廢氣主要來自三個(gè)區(qū)域 :①電解系統(tǒng)東區(qū)生產(chǎn)循環(huán)槽、上清液貯槽、陽極泥貯槽、生產(chǎn)高位槽、種板循環(huán)槽和種板高位槽 。另外，伴隨酸霧排 放過程不可避免地會(huì)有呈分子態(tài)的酸性氣態(tài)污染物如 SO2和 NOX等的排放，所以其排放過程和排放物成分比較復(fù)雜。③電解工段電銅洗滌機(jī)組及殘極洗滌機(jī)組。酸霧則是由空氣中的酸性化合物在有霧、重金屬飄塵或氮氧化物存在時(shí)發(fā)生一 系列化學(xué)反應(yīng)而生成的酸霧或鹽類氣溶膠。 常用有色金屬的電壓與電流值如下表。中、小型橋式起重機(jī)較多采用制動(dòng)器、減速器和電動(dòng)機(jī)組合成一體的“三合一”驅(qū)動(dòng)方式，大起重量的普通橋式起重機(jī)為便于安裝和調(diào)整，驅(qū)動(dòng)裝置常采用萬向聯(lián)軸器。 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化 組織 ISO/TC110 稱為工業(yè)車輛 。其優(yōu)點(diǎn)是可以避免因泵漏液腐蝕基礎(chǔ)及地面；并可防止泵密封不嚴(yán)使空氣進(jìn)入電解液。換熱器的傳熱面積通過熱平衡計(jì)算確定。陽極板的機(jī)械化加工工藝流程如下： 火法產(chǎn)出合格陽極 — 平板 — 銑耳 — 排板 — 上槽 42 所用到的設(shè)備有陽極加工設(shè)備，始極片加工設(shè)備，陰極剝片機(jī) 。此法能防止陽極泥上浮。出液漏斗內(nèi)設(shè)有調(diào)節(jié)電解槽液面高度隔板式三角堰板。 41 電解槽進(jìn)出液方式 電解槽進(jìn)出液直接影響槽內(nèi)銅離子、添加劑及溫度在電解液里的均勻性和金、銀的損失。 非水溶液電解槽 非水溶液電解槽在制取有機(jī)產(chǎn)品或電解有機(jī)物時(shí) ,常伴隨有各種復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng) ,使其應(yīng)用受到限制，工業(yè)化的不多。按電解液的不同分為水溶液電解槽、熔融鹽電解槽和非水溶液電解槽三類。此外在鋼筋混凝土槽體底部還開設(shè)檢漏孔，以觀察內(nèi)襯是否破壞，鋼筋混凝土電解槽壁厚一般為 80～ 120mm。 本設(shè)計(jì)選用以下技術(shù)條件： 電流密度 12020A，電流效率 96%，晝夜通電量為 ,備用系數(shù) 10%?！妫?k 取 Q3=（ 3525） = KJ/h （ 4） 循環(huán)管道內(nèi)溶液熱損失 Q4 電解液循環(huán)量 =25 60 400 =600m3/h Q=VrCp△ t 式中： Q—— 管道內(nèi)溶液熱損失（ kJ/h）； 35 V—— 電解液循環(huán)量（ L/h）； r—— 電解液密度（ kg/L）， r 取 1250 Cp—— 電解液比熱（ kJ/kg 30 4 計(jì)算 銅電解精煉物料平衡計(jì)算 計(jì)算條件 50000t 電解銅 /a 原始數(shù)據(jù)： 表 41 陽極成分（％） 元素 Cu As Sb Ni Bi Se Pb Fe Te Au Ag S Zn 含量 表 42 銅電解過程中各元素的分配率（％） 元素 進(jìn)入溶液 加入陽極泥 加入陰極 金 － 1 銀 － 98 2 銅 98 硒和碲 － 98 1 鉛 － 98 1 鎳 90 20 砷 70 30 微量