【正文】 中：q—電解液流量，； V—電解液流速。則所以選用Φ400㎜硬聚氯乙烯管。充滿程度為50%。起重機(jī)荷重應(yīng)考慮車間最大操作荷重，通常一槽陽極和吊架之和為最大操作荷重。 故起重機(jī)最大操作荷重為：。+100+=，陽極塊重330㎏，用5t的叉車搬運(yùn)時(shí)的最大載重可達(dá)到。本設(shè)計(jì)采用的各種輔助槽子有：酸洗槽2個(gè)，尺寸同普通電解槽，內(nèi)襯3㎜的冷軋不銹鋼板。陽極泥流槽的容積可按下式計(jì)算： （810）式中：4—考慮到澄清時(shí)間和洗水，廢水?dāng)?shù)量后，取用的系數(shù)； —電解槽內(nèi)長和寬，m； h—放出清亮電解液后，洗槽前后在槽中陽極泥漿高度； —每晝夜洗槽數(shù)目； —陽極泥漿數(shù)量，取2～3； K—陽極泥槽充滿系數(shù)。沉淀室底液用離心機(jī)過濾，濾液及上清液返回電解液物集槽，濾餅送金銀車間處理。其次，電解槽內(nèi)的電解液由于跑、冒、漏而產(chǎn)生的廢水，集液槽滲漏的電解液都會(huì)嚴(yán)重腐蝕車間地面。殘極、等含鎳物料返回火法精煉制取陽極；陽極泥送鎳鹽廠處理回收硫磺，鈷渣送故系統(tǒng)生產(chǎn)電鈷。4）崗位吹風(fēng)和通風(fēng)換氣。設(shè)計(jì)中嚴(yán)格遵守有關(guān)的安全技術(shù)規(guī)程、規(guī)范。（2）防腐蝕電解、凈液車間均作防腐處理,對(duì)于氣相腐蝕部位采用防腐涂料進(jìn)行防護(hù),對(duì)于液相腐蝕部位鋪設(shè)耐酸瓷磚。各車間的管理應(yīng)按車間。10 車間定員配置原則：對(duì)生產(chǎn)崗位的定員主要是指崗位的性質(zhì)和勞動(dòng)數(shù)量來選定。對(duì)可能產(chǎn)生的噪聲、酸霧毒害、機(jī)械傷害等，在設(shè)計(jì)中考慮針對(duì)性的技術(shù)措施。照明上對(duì)高大廠房采用分區(qū)控制方式 , 且采用高效光源 ,有利節(jié)電。2）廠房屋頂增設(shè)大頁窗，以加強(qiáng)對(duì)流通風(fēng)。本設(shè)計(jì)按國家規(guī)定的“三同時(shí)”原則，為保護(hù)環(huán)境，對(duì)主要污染物采取有效的治理措施，實(shí)現(xiàn)污染物達(dá)標(biāo)排放。其容積為：有效內(nèi)尺寸：根據(jù)以上計(jì)算，可列出設(shè)備清單如表82。內(nèi)襯鉛皮或5㎜硬聚氯乙烯塑料。中性隔離槽（皂液槽）2個(gè)，尺寸同普通電解槽，內(nèi)襯鋼板。車間一般設(shè)有陽極洗液槽1個(gè)，殘極洗刷槽1個(gè)，陰極成品洗滌槽1個(gè)，中性隔離劑槽1個(gè)，這些輔助槽的尺寸和制造材料，可以和電解槽相同或稍大一些。陽極、陰極成品和殘極的的廠內(nèi)運(yùn)輸可使用叉車，其運(yùn)輸能力可按下式確定： 噸/(臺(tái)本設(shè)計(jì)中：一個(gè)普通電解槽陽極重：㎏。本設(shè)計(jì)年產(chǎn)電解銅150000噸，所以采用一臺(tái)大型剝片機(jī)就可以。②進(jìn)出液支管：電解槽的進(jìn)出液支管，參照經(jīng)驗(yàn)及標(biāo)準(zhǔn)聚氯乙烯管規(guī)格，選用進(jìn)液支管內(nèi)徑Φ30㎜，出液支管內(nèi)徑Φ40㎜。為了減少通過電解液的漏電損失，出液分管應(yīng)做的大些，其中電解液充滿程度約為70%。供液管只起中間過道作用，一個(gè)供液管可以向一列、兩列或整個(gè)車間供液，以車間模式而定。計(jì)算條件：根據(jù)電解槽的熱平衡計(jì)算，需供給的熱量Q=，蒸汽溫度t進(jìn)=120℃；蒸汽冷凝水溫度t進(jìn)=90℃；電解液進(jìn)口溫度t進(jìn)=56℃；電解液出口溫度t進(jìn)=64℃；選用列管式鈦熱交換器，傳熱系數(shù)取690W/(m2其容量可按5～10分鐘車間電解液循環(huán)量計(jì)算，充滿程度為80%～85%，由于配置在高處，應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，故一般采用鋼筋混凝土內(nèi)襯鉛板。其選擇按下式： （84） （85）式中：—電解液循環(huán)泵的流量，； —揚(yáng)程，； —電解槽總數(shù)，1420個(gè)； —每個(gè)電解槽的電解液循環(huán)速度，30； —高位槽槽面，取9； —電解液密度。蓋板通常采用木材外包軟聚氯乙烯塑料。通常采用鋼筋混凝土制成，壁厚為200～250㎜，內(nèi)襯鉛板和軟聚氯乙烯塑料板。槽間導(dǎo)電板：取半圓形銅棒Φ54mm，542/8=。導(dǎo)電排截面積可按下式計(jì)算： （81）式中：—導(dǎo)電截面積，； —總電流，； —允許電流密度，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)12000A的電解槽的導(dǎo)電排允許電流密度。二級(jí)電銅產(chǎn)量：黑銅板，粉量：黑銅板，粉含雜質(zhì)質(zhì)量：脫銅電解過程增酸：脫銅終夜含酸：在硫酸銅生產(chǎn)過程中鎳的回收率為98%；粗硫酸鎳含Ni %； 回收酸含 Ni 6%；Cu g/l；H2SO4 1100 g/l；進(jìn)入粗硫酸鎳生產(chǎn)中的鎳量為：；忽略蒸發(fā)過程的酸損失不計(jì)，回收酸的體積應(yīng)為：粗硫酸鎳產(chǎn)量為：77凈液過程主要物料平衡表序號(hào)物料名稱物料量CuNiAsSbBi%%%%%進(jìn)入不潔電解液1400050700456 加入銅料537小計(jì)123756產(chǎn)出二級(jí)電銅244硫酸銅粗硫酸鎳黑銅板粉70回收酸6損失誤差08 銅電解精煉的主要生產(chǎn)設(shè)備的選用目前一般都采用硅整流器，根據(jù)電流和電壓等條件進(jìn)行選擇。銅的脫除采用在電解工序電解槽中增加不溶陽極的方法脫除，故凈液量以鉍元素所需的量計(jì)算取14000m3/a。在凈化過程中銅、鎳、砷、銻、鉍和鐵的脫出率分別為98%、75%、85%、85%、85%、和80%。℃)，當(dāng)槽壁溫度為35℃，車間室溫為25℃時(shí)，.d. 循環(huán)管道內(nèi)溶液熱損失為電解液的循環(huán)量為： （77）式中：—電解液循環(huán)量，； —電解液密度，； —電解液熱容量，KJ/(kgh火法精煉后陽極成分見表71。深度為：。為了使陽極均勻溶解和統(tǒng)一裝起槽，一般以為電解槽中陽極比陰極多一片，因此每槽陽極片數(shù)為：22+1=23片。如采用鉛蛇形管加熱的工廠，而某廠改用石墨熱交換器以后，蒸汽單位消耗量已降至1噸/噸左右。%左右，%。殘極率是指生產(chǎn)出殘極量占消耗陽極量的百分比。影響電流效率的主要因素有：(1)短路 由于電極放置不正或陰極上產(chǎn)生樹枝狀結(jié)晶而引起短路。當(dāng)電流密度采用300安/米178。但極距過小會(huì)引起陽極泥對(duì)陰極的污染，電銅表面粗糙，貴金屬的損失有所增加，管理不善還會(huì)降低電流效率。近年來，一些工廠為了挖掘生產(chǎn)潛力，在普通電解槽中采用300350安/米178。但隨著電流密度的增大，槽電壓上升，電流效率下降，電能消耗也相應(yīng)增大。目前國內(nèi)工廠采用上進(jìn)液、下出液的循環(huán)方式較多。上述兩種循環(huán)方式各有有缺點(diǎn)。所以電解液溫度一般控制在5862℃為宜，當(dāng)采用300安/米178。減少極化。電解液中的氯離子可以使溶入電解液中的鉛、銀離子生產(chǎn)沉淀，同時(shí)還可以防止陽極鈍化、防止陰極產(chǎn)生樹枝狀結(jié)晶。硫脲一般加入量為2050克/噸。179。電解液中的硫酸含量也不恩那個(gè)提的過高，因硫酸銅的溶解度隨著硫酸濃度的增加而降低，因此硫酸的含量高不宜大于230kg/m179。5 銅電解技術(shù)指標(biāo)電解液為硫酸銅的硫酸溶液，其組成的選擇與陽極成分，電流密度和電解的技術(shù)條件等因素有關(guān)，一般含銅4050kg/m179。h/t銅,本設(shè)計(jì)電流效率為98%。電能消耗正比于槽電壓而反比于電流效率，且電流密度增大時(shí)槽電壓也相應(yīng)增大。5H2O，以及NiO和Cu2O等來不及脫落而使陽極鈍化；而在陰極上Cu2+由于貧化而出現(xiàn)粗超結(jié)晶，甚至沉積銅粉。提高電流密度可增大銅產(chǎn)量，但同時(shí)也會(huì)增大槽電壓和電能消耗，導(dǎo)致增大循環(huán)速度和金銀損失。過去用蛇形鉛管加熱電解液，本次采用傳熱效率高和蒸汽消耗少的浮頭列管式石墨列管熱交換器。循環(huán)方式有上進(jìn)下出和上出下進(jìn)兩種，前者有利于陽極泥沉降且液溫比較均勻，故常被采用。添加劑是導(dǎo)電性較差的表面活性物質(zhì)，它容易吸附在突出的晶粒表面上而形成分子薄膜，抑制陰極上活性區(qū)域的迅速發(fā)展，使電銅表面光滑，改善陰極質(zhì)量。H2SO4可提高電解液的導(dǎo)電性，但硫酸濃度的升高，會(huì)使電解液中的CuSO4溶解度降低。表41 陰陽極和電解液組成元 素陰極（%）陽極（%）電解液（g/l)～40～60～～—0～～—0～0～—～～1～30～—～0～～4元 素陰極（%）陽極（%）電解液（g/l）0～～0～0～～0～0～—0～0～—～0～—0～0～———～——160～210電解液中Cu2+過低時(shí)可能有其他雜質(zhì)析出；Cu2+過高時(shí)又會(huì)增大電解液電阻和可能在陽極表面出現(xiàn)CuSO4同極中心距80～110㎜。放入0～20℃的水中時(shí)，始極片即從鈦板上脫落。陰極是在始極槽（即種板槽)內(nèi)電解制成，稱始極片，～㎜。輸電電路用復(fù)聯(lián)法，即槽內(nèi)極間電路并聯(lián)、槽間電路串聯(lián)。電解槽放在鋼筋混凝土立柱架起的橫梁上，槽底四角墊有電絕緣的瓷磚或橡膠板。(3) 生產(chǎn)粗硫酸鎳，脫銅和脫砷銻的母液含有40～50g/lNi和300g/lH2SO4，再經(jīng)蒸發(fā)濃縮使NiSO4達(dá)飽和，然后冷卻結(jié)晶分離。(2) 脫銅和砷銻，結(jié)晶后的母液用不溶陽極電解回收銅和處砷銻：同時(shí)也再生了硫酸。凈化過程的順序如下：(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：中和設(shè)備為間斷的中和槽或連續(xù)的鼓泡塔。電解液需要凈化，以除去它在電解過程中積累的雜質(zhì)。一些不溶性化合物如氧化亞鎳和鎳云母會(huì)在陽極表面形成不溶薄膜，使槽電壓升高或引起陽極鈍化。(2) 在電解液中形成不溶化合物的鉛和錫，電解時(shí)鉛以PbSO4沉淀。陰極銅中含有這些金屬使由于陽極泥機(jī)械夾帶來的結(jié)果。表31 的平衡數(shù)據(jù)溫度℃Ek(v)Cu/()g/lCCu2+g/l）255510038934227025可見，平衡的Cu+濃度使很小的。另外，如Ag、Au、Pt等電位更正貴金屬、鉑族金屬和稀有金屬，更是不能溶解，而落到電解槽底部。 銅電解精煉的工藝流程圖銅電解精煉，在陽極上進(jìn)行氧化反應(yīng)： 式中M′只指Fe、Ni、Pb、As、SB等比Cu更負(fù)電性的金屬。采用誘導(dǎo)法脫砷技術(shù)，砷的脫除率可達(dá)90％，此法還可抑制砷化氫氣體發(fā)生。結(jié)晶后液再經(jīng)電解產(chǎn)出黑銅粉。一般包括脫銅，脫砷、銻、鉍和脫鎳等。以后美國、加拿大和聯(lián)邦德國等精煉廠也應(yīng)用了這一方法。到80年代，世界上最大單一生產(chǎn)電解銅的工廠生產(chǎn)規(guī)模已達(dá)到40萬t／a。適于老廠擴(kuò)大生產(chǎn)能力和電價(jià)低廉地區(qū)采用。周期性短時(shí)間改變直流電流方向的電解方法。(1)常規(guī)電解。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，陽極不斷溶解，便在陰極上析出電解銅。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)。工廠在建設(shè)過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，施工力量和施工場地是否具備等，都對(duì)建設(shè)進(jìn)度起著一定的作用。(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，廠址地震等級(jí)的不同會(huì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)以及基礎(chǔ)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)和基本烈度為9級(jí)以上的地震區(qū)。(3)供水、供電條件 有色冶煉廠一般是大量用水和耗電多的企業(yè)。在進(jìn)行廠址選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)有色生產(chǎn)的特點(diǎn)，應(yīng)充分論證以下幾個(gè)問題：(1)工業(yè)布局問題 建設(shè)一座有色冶金廠，對(duì)全國的工業(yè)布局、一個(gè)區(qū)或一個(gè)城市的合理發(fā)展、各個(gè)工業(yè)區(qū)之間的經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)以及農(nóng)業(yè)發(fā)展等起著重要的作用，應(yīng)根據(jù)工業(yè)布局“大分散，小集中、多搞小城鎮(zhèn)”的方針，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)規(guī)劃，使之符合工業(yè)布局總體規(guī)劃及城市建設(shè)規(guī)劃的要求。銅電解精煉車間設(shè)計(jì)的圖紙包括：工藝流程圖、電解槽構(gòu)造圖、設(shè)備連接圖和車間平面布置圖共三張，其中包括CAD和手工繪制。輔助設(shè)備應(yīng)進(jìn)行選擇和計(jì)算，確定其規(guī)格和數(shù)量。銅電解精煉冶金計(jì)算包括：電解過程金屬平衡和物料平衡，凈液量的計(jì)算?？傊?，火法和濕法煉銅都各有利弊，選用哪種方法，應(yīng)根據(jù)礦物的特點(diǎn)，當(dāng)?shù)氐慕?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)根據(jù)礦物特點(diǎn)（化學(xué)成分，物相組成，含銅量，脈石組成等）和當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)條件（燃料，水，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。 （3）前者的