【正文】 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。由于銅對(duì)硫的親和力大，故在冰銅吹煉時(shí)FeS先氧化造渣，剩下的Cu2S（稱白鈹）被吹煉成粗銅。它高溫穩(wěn)定，在2200℃以上才完全分解，在1060℃以下時(shí)則部分或全部變?yōu)?。ySi2(6) 硫酸銅CuSO4，自然界的硫酸銅為天藍(lán)色三斜晶體系結(jié)晶的膽礬。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)。銅的電位序中是+，比氫高，是電位較正的金屬。全球陸地上的銅礦資源量可能要比先前公布的16億噸多。%1%礦床類型 斑巖礦少，砂卡巖礦多，使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，開采成本高。即使受國(guó)際上漲的影響，2004我國(guó)銅精礦(金屬量)，%。 中國(guó)銅產(chǎn)業(yè)技術(shù)改造步伐明顯加快，裝備水平大幅提高。在中國(guó)政府的大力支持下，中國(guó)銅工業(yè)在國(guó)際化經(jīng)營(yíng)和境外投資取得初步進(jìn)展。推動(dòng)電力發(fā)展主要是電線、電纜主要大產(chǎn)品，其中中國(guó)電線、電纜在全球占的份額是20%。一般適于低品位的氧化銅，生產(chǎn)出的精銅稱為電積銅。②用濃度較高的 H2SO4溶液反萃銅，得到含銅約50g/L的溶液。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?？傊鸱ê蜐穹掋~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(guó)現(xiàn)有的銅生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)工藝。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。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(guó)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。(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)。以火法精煉產(chǎn)出的陽(yáng)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)。(1)常規(guī)電解。適于老廠擴(kuò)大生產(chǎn)能力和電價(jià)低廉地區(qū)采用。以后美國(guó)、加拿大和聯(lián)邦德國(guó)等精煉廠也應(yīng)用了這一方法。結(jié)晶后液再經(jīng)電解產(chǎn)出黑銅粉。 銅電解精煉的工藝流程圖銅電解精煉，在陽(yáng)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。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。(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。電解液需要凈化，以除去它在電解過程中積累的雜質(zhì)。(2) 脫銅和砷銻，結(jié)晶后的母液用不溶陽(yáng)極電解回收銅和處砷銻：同時(shí)也再生了硫酸。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。陰極是在始極槽（即種板槽)內(nèi)電解制成，稱始極片，～㎜。同極中心距80～110㎜。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。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(yáng)極泥沉降且液溫比較均勻，故常被采用。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。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。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(yáng)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。179。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(yáng)極鈍化、防止陰極產(chǎn)生樹枝狀結(jié)晶。所以電解液溫度一般控制在5862℃為宜，當(dāng)采用300安/米178。目前國(guó)內(nèi)工廠采用上進(jìn)液、下出液的循環(huán)方式較多。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。當(dāng)電流密度采用300安/米178。殘極率是指生產(chǎn)出殘極量占消耗陽(yáng)極量的百分比。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。深度為：。h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%。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。槽間導(dǎo)電板：取半圓形銅棒Φ54mm，542/8=。蓋板通常采用木材外包軟聚氯乙烯塑料。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。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。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㎜。本設(shè)計(jì)中：一個(gè)普通電解槽陽(yáng)極重：㎏。車間一般設(shè)有陽(yáng)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。內(nèi)襯鉛皮或5㎜硬聚氯乙烯塑料。本設(shè)計(jì)按國(guó)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。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。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。（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。4）崗位吹風(fēng)和通風(fēng)換氣。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。陽(yáng)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(zhǎng)和寬，m； h—放出清亮電解液后，洗槽前后在槽中陽(yáng)極泥漿高度； —每晝夜洗槽數(shù)目； —陽(yáng)極泥漿數(shù)量，取2～3； K—陽(yáng)極泥槽充滿系數(shù)。+100+=，陽(yáng)極塊重330㎏，用5t的叉車搬運(yùn)時(shí)的最大載重可達(dá)到。起重機(jī)荷重應(yīng)考慮車間最大操作荷重，通常一槽陽(yáng)極和吊架之和為最大操作荷重。則所以選用Φ400㎜硬聚氯乙烯管。計(jì)算平均溫度差：℃℃℃計(jì)算傳熱面積：所以選用列管式鈦熱交換器6臺(tái)，其中1臺(tái)備用。設(shè)高位槽槽面配置高度為9，則 ：考慮到酸泵的效率及揚(yáng)程保險(xiǎn)，選用5臺(tái)型酸泵，其中一臺(tái)備用。集液槽通常配置在地面一下。用四塊銅板疊成，每塊尺寸。中和終液含銅：120； 中和過程溶液體積縮率70％；％；硫酸銅平均結(jié)晶率60％；％；一次結(jié)晶液體縮率81％；硫酸銅結(jié)晶水返回中和系統(tǒng)；銅回收率98％。全車間需補(bǔ)充熱量為：根據(jù)以上計(jì)算可列出電解精煉熱平衡如表75所示表75 電解精煉熱平衡熱收入熱支出電流通過電解液產(chǎn)生的熱量電解槽液面水蒸發(fā)熱損失加熱器補(bǔ)充的熱量電解槽液面輻射與對(duì)流熱損失電解槽外壁的輻射與對(duì)流熱損失循環(huán)管道內(nèi)溶液熱損失9585000合計(jì)合計(jì)本論文銅凈化的過程采用中和結(jié)晶，脫銅電解，電熱濃縮生產(chǎn)粗硫酸鎳流程。a. 電解槽液面水蒸氣發(fā)熱損失為q1電解槽總液(含電極）表面積：(m2電解槽長(zhǎng)度為：。硫酸電位消耗量一般為46公斤/噸。(3)化學(xué)溶解 陰極銅在硫酸中的化學(xué)溶解速度決定用溶液溫度、硫酸濃度、銅離子濃度、三價(jià)鐵離子濃度以及溶液氧含量。一般同極中心局以采用80110毫米為宜，考慮實(shí)際情況選用100毫米。因此，一般以采用 220240安/米178。但與陽(yáng)極泥沉淀方向相反，造成陽(yáng)極泥沉淀困難。但溶液溫度過高，會(huì)使蒸汽消耗量增大，車間酸霧增多。一般用量為1540克/噸。生產(chǎn)實(shí)踐表明，電解液中有害雜質(zhì)允許含量如下表61所示。它使通過電解槽的直流電周期性地短時(shí)間反向，從而消除或減輕陰陽(yáng)極附近Cu2+濃度差，可大大提高電流密度和生產(chǎn)率。電能消耗即生產(chǎn)一噸電銅的耗電量KW它與生產(chǎn)率、電耗和生產(chǎn)成本緊密相聯(lián)。有時(shí)還在電解液中加入少量絮凝劑以加速懸浮的陽(yáng)極泥沉淀。電解液還加入添加劑以改善陰極質(zhì)量。陽(yáng)極壽命為20～30天，陰極壽命是陽(yáng)極的1/2～1/3。上方的兩耳分別搭在導(dǎo)電板和槽沿的瓷磚上。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41）。結(jié)晶設(shè)備有帶式水冷連續(xù)結(jié)晶機(jī)和水冷機(jī)械攪拌間歇結(jié)晶機(jī)。它們還生成極細(xì)的絮狀SbAsO4和BiAsO4砷酸鹽，漂浮在電解液中，機(jī)械的粘附在陰極上。氧、硫、硒、碲、為穩(wěn)定化合物存在的元素。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(huì)在陰極析出。脫銅后的溶液生產(chǎn)粗硫酸鎳結(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。一是硫酸銅結(jié)晶脫銅電解。和常規(guī)電解不同，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成品?？蓮?qiáng)化生產(chǎn)，節(jié)省投資，縮短電解銅在產(chǎn)周期。鎳、砷、銻、鉍等雜質(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。3 銅電解精練工藝流程的確定火法精煉產(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)。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(wàn)元， 這不僅大大增加投資，而且影響建設(shè)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。廠址選擇適當(dāng)與否，對(duì)企業(yè)的建設(shè)速度、建廠投資、生產(chǎn)發(fā)展、經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境保護(hù)及工農(nóng)關(guān)系等會(huì)帶來重大影響。硫酸耗量，電解槽熱平衡及蒸汽消耗等。不過通過技術(shù)改良，這幾年已經(jīng)有越來越多的國(guó)家，包括美國(guó)、智利、加拿大、澳大利亞、墨西哥及秘魯?shù)?，將該工藝?yīng)用于更多的銅礦冶煉上。浸出液中的銅可用鐵置換得海綿銅，或者用溶劑萃取電積法制取電銅。近年來，萃取電積法發(fā)展較快。78%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(zhǎng)9%。%，%，2000年到2005年是12%，也就是說中國(guó)電力發(fā)展在近五年發(fā)展速度逐漸加快。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。如果今后不增加大型銅礦床工程建設(shè)，估計(jì)銅精礦產(chǎn)量不會(huì)有多大的變化，基本維持在年產(chǎn)銅精礦(金屬量)60萬(wàn)t的水平。該特點(diǎn)使得我國(guó)銅礦山建設(shè)規(guī)模普遍偏小，且經(jīng)過幾十年的強(qiáng)化開采，它們的資源儲(chǔ)量在大幅度減少，有的甚至己接近枯竭。表17 我國(guó)的銅資源現(xiàn)狀與國(guó)外的銅資源現(xiàn)狀比較比較項(xiàng)目 國(guó)內(nèi)國(guó)內(nèi)資源儲(chǔ)量 2003年銅儲(chǔ)量為1787萬(wàn)噸保障程度 礦床規(guī)模 大型銅礦少，中小型礦多；金屬量在500萬(wàn)噸以上的只有2個(gè)。諾里爾斯克地區(qū)和科拉半島的銅鎳礦床（占俄羅斯總儲(chǔ)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（%)，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(chǔ)量（75%）作為伴生組分產(chǎn)于其他礦床中?；ず歪t(yī)藥容器、反應(yīng)釜、紙漿濾網(wǎng)。銅還有各種換熱設(shè)備如熱交換器、冷凝器、散熱器的關(guān)鍵材料，被廣泛應(yīng)用于電站輔機(jī)、空調(diào)、制冷、汽車水箱、太陽(yáng)能集熱器柵板、海水淡化以及醫(yī)藥、化工、冶金等各種換熱場(chǎng)合。氯化銅不穩(wěn)定，加熱至340℃即分解生成白色粉末的氯化亞銅：CuCl2=Cu2Cl2+Cl2。它們?cè)诟邷叵路纸獬煞€(wěn)定的2Cu2OCuO2也不溶于水，但溶于HCl、H2SOFeClFeClFe2(SO4)、NH4OH、等溶劑中，這些反應(yīng)