【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 解成堿式硫酸錫進(jìn)入陽(yáng)極泥中。 SnSO4 + 1/2O2 + H2SO4 = Sn(SO4)2 + H2O Sn(SO4)2 + 2H2O = Sn(OH)2SO4 + H2SO4 Sn(OH)2SO4 沉淀時(shí)可吸附 As、 Sb 的化合物，有利于電解，但過(guò)多會(huì)粘附在陰極上，降低陰極質(zhì)量。 第三類(lèi)：負(fù)電性金屬 Ni、 Fe、 Zn。 Fe 和 Zn 溶于電解液中， Ni 可電化學(xué)溶解于電解液中，但有一些不溶性化合物如 NiO 和鎳云母等，易在陽(yáng)極表面形成不溶性的薄膜，使槽電壓升高，甚至?xí)痍?yáng)極鈍化。 鋅、鐵和錫都是在火法精煉中容易除去的雜質(zhì)，在陽(yáng)極中含量很低。鋅在陽(yáng)極溶解時(shí)，全部成為硫酸鋅進(jìn)入電解液；鐵以 Fe2O3 形式存在于銅晶體間的縫隙中，陽(yáng)極溶解時(shí)絕大部分以二價(jià)形式進(jìn)入電解液；錫在陽(yáng)極溶解時(shí)最終水解為溶解度不大的堿式鹽，沉入槽底成為陽(yáng)極泥。鉛主要生成 PbSO4 進(jìn)入陽(yáng)極泥。 鎳是火法精煉時(shí)難以除去的雜質(zhì)。為了提高冶煉流程中鎳的綜 合利用率，火法精煉時(shí)，力求將鎳最大限度地以金屬鎳的形式保存在陽(yáng)極泥中，即調(diào)銅保鎳。實(shí)踐表明，鎳在陽(yáng)極上的溶解與陽(yáng)極含氧量有很大的關(guān)系。陽(yáng)極含氧量低，鎳絕大部分進(jìn)入溶液；陽(yáng)極含氧量高，則鎳很大部分進(jìn)入陽(yáng)極泥。 電位第四類(lèi)：與銅相近的 As、 Sb 和 Bi 砷、銻、鉍的電位與銅比較接近，在正常的電解過(guò)程中易形成 SbAsO4和 BiAsO4等漂浮陽(yáng)極泥，一般很難在陰極析出。陽(yáng)極溶解時(shí)，這些元素一部分則在電解液中積累。 為了避免陽(yáng)極銅中的雜質(zhì)砷、銻、鉍進(jìn)入陰極，保證電解過(guò)程能產(chǎn)出合格的陰極銅特別是高純陰極銅，應(yīng)采取如下措施： 1)粗銅在火法精煉時(shí)，應(yīng)盡可能地將這些雜質(zhì)除去； 2)控制電解液中適當(dāng)?shù)乃岫群豌~離子濃度，防止雜質(zhì)的水解和抑制雜質(zhì)離子的放電。 3)維持電解液有足夠高的溫度（ 60～ 650C）以及適當(dāng)?shù)难h(huán)速度和循環(huán)方式。 4)電流密度不能過(guò)高。目前采用的常規(guī)電解方法，電解密度以不能超過(guò)300A/m2為宜。 5)加強(qiáng)電解液的凈化，保證電解液中較低的砷、銻、鉍濃度。一般維持電解液中砷為 1～ 5g/L，最高不超過(guò) 13g/L；銻為 ～ ，不超過(guò) ；鉍一般為 ～ ，不超過(guò) 。 6)加強(qiáng)電解液的過(guò)濾。實(shí)踐證明，保證電解液中漂浮陽(yáng)極泥含量低于 20～30mg/L，有利于高純陰極銅的正常生產(chǎn)。 7)向電解液中添加配比適當(dāng)?shù)奶砑觿?，保證陰極銅表面光滑、致密，減少漂浮陽(yáng)極泥或電解液對(duì)陰極銅的污染。 第二章 廠址的選擇與論證 [] 廠址選擇要根據(jù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)計(jì)劃和工業(yè)布局的要求進(jìn)行。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(lái)重大影響。 廠址選擇的一般原則是：應(yīng)符合工業(yè)布局及區(qū)域性總體規(guī)劃和城市建設(shè)規(guī)劃的 要求；要盡可能利用城鎮(zhèn)設(shè)施，解約資源；要靠近原材料、水、電供應(yīng)充足和產(chǎn)品銷(xiāo)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，留有發(fā)展余地；要有適當(dāng)?shù)淖匀坏匦魏瓦m宜的工程地質(zhì)、水災(zāi)、地震等條件及較好的協(xié)作條件等。 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(wèn)題： （ 1）環(huán)境保護(hù)和節(jié)約用地問(wèn)題 有色冶金生產(chǎn)特點(diǎn)之一是無(wú)一例外地產(chǎn)出大量造成環(huán)境污染的“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，安排好“三廢”處理 場(chǎng)地和廢渣堆放場(chǎng)地，要有良好的自然通風(fēng)條件，并應(yīng)考慮廠址附近居民點(diǎn)、城市發(fā)展規(guī)劃、農(nóng)牧漁業(yè)及旅游勝地、自然資源保護(hù)區(qū)等問(wèn)題。 （ 2）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)，因此希望廠址附近有充分的水源和電源。以供電為例，廠址距離電源每增加 1km，就需增加外部高壓輸電線投資 3～ 4 萬(wàn)元，如自行建設(shè)火電站，每千瓦的投資達(dá) 1000 元以上，這不僅大大增加投資，而且影響建設(shè)進(jìn)度，所以冶金企業(yè)應(yīng)盡可能選擇在供電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)供電半徑之內(nèi)。 （ 3）原材料供應(yīng)及交通運(yùn)輸條件 有色金屬冶煉是連續(xù)性的，物料吞吐量一般較大，大型冶煉廠每晝夜要處理千噸物料，產(chǎn)出數(shù)百?lài)嵵辽锨嵁a(chǎn)品，若不及時(shí)“吞吐”，勢(shì)必影響生產(chǎn)，因此在選擇廠址時(shí)，必須充分考慮交通運(yùn)輸問(wèn)題。為了減少運(yùn)輸費(fèi)用，在保證良好的運(yùn)輸條件下，應(yīng)使廠址盡可能接近原材料基地和銷(xiāo)售市場(chǎng)。我國(guó)銅、鉛、鋅、錫的生產(chǎn)， 50%以上的產(chǎn)量靠近原料基地，有的還組成了采、選、冶聯(lián)合企業(yè)。 （ 4）工業(yè)布局 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(lái)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)。 此外，所選廠址的地耐力應(yīng)不低于 ～ ，地下水位最高也要低于基礎(chǔ)地面 ，廠址最低洼處要高于歷年最高洪水位 以上；不能選在厚度較大的 III 級(jí)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)，廠址底下不宜有用礦物藏或以開(kāi)采的礦坑和溶洞等。 冶煉廠一般是機(jī)械化自動(dòng)話(huà)水平比較高的現(xiàn)代化企業(yè)，為保證企業(yè)生產(chǎn)順利進(jìn)行，必須有充足的設(shè)備及備件供應(yīng)，要有強(qiáng)有力的機(jī)械加工和維修能力。若廠址附近具備這些條件，便可發(fā)揮專(zhuān)業(yè)協(xié)作的優(yōu)越性，減少輔助設(shè)施投資和降低生產(chǎn)成本。工廠在建設(shè)過(guò)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(chǎng)地是否具備等，都對(duì)建設(shè)進(jìn)度起著一定的作用。在廠址選擇時(shí)，應(yīng)充分考慮廠址附近是否具備這些條件，那種片面強(qiáng)調(diào)“小而全”不重視專(zhuān)業(yè)化協(xié)作的做法是不恰當(dāng)?shù)摹? 廠址選擇與論證 擬設(shè)計(jì)一銅電解精煉車(chē)間，年產(chǎn)量 26 萬(wàn) t/a，冶煉廠也江西銅業(yè)集團(tuán)貴溪冶煉廠，廠址為江西省貴溪市。 江銅集團(tuán)貴溪冶煉廠 是 國(guó)內(nèi)規(guī)模最大技術(shù)最先進(jìn)的閃速煉銅工廠，經(jīng)過(guò) 20年的消化吸收、跟蹤發(fā)展和創(chuàng)新突破，不僅成為了國(guó)內(nèi)最大煉銅廠，而且生產(chǎn)規(guī)模已經(jīng)進(jìn)入世界前 10 強(qiáng)，生產(chǎn)成本達(dá)到了世界最低。 江銅貴溪冶煉廠是國(guó)家 六五 期間 22 個(gè)成套引進(jìn)項(xiàng)目之一，它的成功引進(jìn)一舉縮小了與世界先進(jìn)煉銅國(guó)家 20 年的技術(shù)差距。截至到 2020 年 12 月 31日， 20 年來(lái)，貴溪冶煉廠安全生產(chǎn) 7924 天，共生產(chǎn)陰極銅 萬(wàn)噸，黃金 噸，白銀 噸，硫酸 萬(wàn)噸，三氧化二砷 噸。 貴溪市位于江西省東北部，信江中游。區(qū)位優(yōu)越，交通便利，其境內(nèi)浙贛、皖贛、鷹廈三條鐵路橫穿東西，縱貫?zāi)媳保?15 個(gè)火車(chē)站連珠成串，境內(nèi)營(yíng)運(yùn)里程達(dá) 公里。公路四通八達(dá)， 3 206 國(guó)道縱橫境內(nèi)，上海至瑞麗高速公路穿境而過(guò)，高速掛線一期工程已建成通車(chē)，乘車(chē)貴溪至南昌 小時(shí)，達(dá)上海 小時(shí)，到杭州 4 小時(shí)。 廠址接近原材料基地和銷(xiāo)售市場(chǎng)，符合工業(yè)布局總體規(guī)劃及城市建設(shè)規(guī)劃的要求，并考慮廠址附近居民點(diǎn)、城市發(fā)展規(guī) 劃、農(nóng)牧漁業(yè)及旅游勝地、自然資源保護(hù)區(qū)等問(wèn)題。更有火力發(fā)電站 以供應(yīng) 26萬(wàn)噸 /年電解銅生產(chǎn)的需要。 全市水運(yùn)通暢，千里信江直通鄱陽(yáng)湖。它位于擁有豐富的銅礦石資源的德興、鉛山、東鄉(xiāng)三者的中心地帶，距離三者的路程的總和最短。同時(shí)，貴溪還擁 有 華 東 地 區(qū) 重 要 的 火 電 廠 之 一 的 貴 溪 火 電 廠 。 通過(guò)對(duì)貴溪的介紹 與了解 ， 因而可以得出 ，江銅集團(tuán)將冶煉廠選址 在 貴溪市是合理且科學(xué)的 ， 其具備以下優(yōu)勢(shì) ： (1) 交通優(yōu)勢(shì)，貴溪擁有便利的交通，這樣就有利于基建時(shí)的設(shè)備運(yùn)輸和建成投產(chǎn)后的原材輸送與產(chǎn)品的銷(xiāo)售。有利于產(chǎn)品生產(chǎn)與市場(chǎng)的銷(xiāo)售的對(duì)接。 (2) 地利優(yōu)勢(shì)，貴溪處于中國(guó)最的露天銅礦 ——德興銅礦等三大 銅礦的中心地帶，又有便利的交通與之相接，非常便于銅精礦的運(yùn)輸且節(jié)約運(yùn)輸成本。 (3) 水資源優(yōu)勢(shì)，貴溪境內(nèi)河流縱橫，境內(nèi)擁有江西第三大河流 ——信江橫貫東西，為貴溪冶煉廠的生產(chǎn)提供了非常豐富的水資源支持。 （ 4）豐富的電力優(yōu)勢(shì)，我們知道銅冶煉是一個(gè)非常耗電的領(lǐng)域，特別是銅的電解工序。因此，擁有豐富的電力資源是必不可少的，而處于貴溪市的貴溪火電廠就為其提供了豐富的電力資源來(lái)保障貴溪冶煉廠的正常生產(chǎn)。 綜合整體 來(lái) 看 ，貴溪冶煉廠選址貴溪是一個(gè) 科學(xué) 的選址，它節(jié)約了投資成本，整合 優(yōu)化 了資源的配置，為我國(guó)的銅行業(yè) 的健康發(fā)展做出了重大的貢獻(xiàn)。但是，它也存在一些問(wèn)題， 例 如環(huán)保方面，由于其處 于 信江的中游的沿江地帶，如果一旦發(fā)生事故，造成重 金屬 泄露勢(shì)必會(huì)造成非常嚴(yán)重的重金屬污染。 第三章 電解精煉及凈化流程的選擇與論證 [4] 火法精煉產(chǎn)出的精銅品位一般為 % ～ %，另外還含有 % ～ %的雜質(zhì)。電解精煉的目的就是進(jìn)一步脫除火法精煉難以除去的、對(duì)銅的導(dǎo)電性能和機(jī)械性能有損害的雜質(zhì)，將銅的品位提高到 %以上，并且回收火法精煉銅中的有價(jià)元素，特別是貴，金屬、鉑族金屬和稀散金屬。 陽(yáng)極銅（ %） 不銹鋼陰極板 陰極銅陽(yáng)極機(jī)組電解槽陰極 殘極剝片機(jī)組 殘極機(jī)組上清液 陽(yáng)極泥漿上清液儲(chǔ)槽Lorpx過(guò)濾機(jī)地坑濃密機(jī)溢流液 底泥漿手動(dòng)壓濾機(jī) 自動(dòng)壓濾機(jī)濾渣 濾液 濾液 陽(yáng)極泥一車(chē)間凈液工段凈化后液加熱器高位槽分配包循環(huán)儲(chǔ)槽計(jì)量槽溶解槽添加劑濾液殘極回收 圖 銅電解精煉的工藝流程圖 銅的電解精煉是將火法精煉銅鑄成陽(yáng)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(yáng)極銅進(jìn)行電化學(xué)溶解，陰極上進(jìn)行純銅的沉積。由于化學(xué)性質(zhì)的差異，貴金屬和部分雜質(zhì)進(jìn)人陽(yáng)極泥，大部分雜質(zhì)則以離子形態(tài)保留在電解液中，從而實(shí)現(xiàn)了銅與雜質(zhì)的分離。 電解工序的流程選擇與論證 銅電解工藝有三種方案可供選用，即傳統(tǒng)電解法、永久陰極電解法和周期反向電流電解法。 傳統(tǒng)電解法 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。該法在世界各國(guó)均已有多年生產(chǎn)歷史，工藝成熟可靠，電耗低。特別是采用了機(jī)械化、自動(dòng)化水平高的陰陽(yáng)極加工機(jī)組，并采用新技術(shù)適當(dāng)提高了陰陽(yáng)極板的垂直度以后，陰極銅產(chǎn)品質(zhì)量得到顯著的改善。 但是傳統(tǒng)法的始極片制作工藝復(fù)雜，不僅需要獨(dú)立的生產(chǎn)系統(tǒng)，而且制作過(guò)程中勞動(dòng)強(qiáng)度過(guò)大。除此之外，這種工藝流程自身還存在兩個(gè)難以克服的缺點(diǎn)：（ l）電解精煉過(guò) 程中存在 “極限電流密度 ”，電解精煉時(shí)的實(shí)際電流密度必須低于極限電流密度，否則就會(huì)使陰極銅沉積表面粗糙，甚至形成 “枝晶 ”，造成電解槽短路，使電解過(guò)程能耗大大增加，并且影響正常生產(chǎn)過(guò)程和產(chǎn)品質(zhì)量。（ 2）容易形成 “陽(yáng)極鈍化 ”，在正常電壓下陽(yáng)極不能溶解，必須提高電壓使鈍化膜在更高的電壓下被破壞并溶解，不僅影響正常生產(chǎn)，還會(huì)造成電能浪費(fèi)和陰極銅的化學(xué)成分不穩(wěn)定，進(jìn)而影響產(chǎn)品的質(zhì)量和物理性能。 周期反向電流電解法 周期性短時(shí)間地改變電解槽電流方向的一種銅電解精煉方法。銅電解常用的電流密度為 200～ 250A／ m2，如為增加電解銅產(chǎn)量而采用更大的電流密度時(shí)，勢(shì)必會(huì)發(fā)生陽(yáng)極鈍化 (見(jiàn)電解鈍化 )，引起陰極沉積不良。采用周期反向電解， 可在電流密度提高到 400A／ m電解銅產(chǎn)量增加 15％的條件下，得到質(zhì)量合格的電解銅。 周期反向電解早在 1948 年就已用于電鍍生產(chǎn)。 20 世紀(jì) 60 年代，由于市場(chǎng)對(duì)銅的需求量上升，日本、瑞典、贊比亞和中國(guó)等為了增加銅的產(chǎn)量，對(duì)此進(jìn)行了深入研究，日本等國(guó)的一些煉銅廠已推廣應(yīng)用了這種方法。 周期反向電解 的核心是電流的反向。直流電反向后，正常生產(chǎn)時(shí)的陽(yáng)極板瞬間變成了陰極，極板附近的銅離子又重新電積到極板上，降低了這一區(qū)域的銅離子濃度，暫時(shí)消除了極板表面處硫酸銅飽和并結(jié)晶析出的趨向，避免發(fā)生陽(yáng)極鈍化現(xiàn)象；而在原來(lái)的陰極，由極性變化，已析出的銅又電化溶解，這種溶解最先出現(xiàn)在電流較集中的極板表面凸起處，使陰極變得光滑，起到了提高陰極板的物理性能和降低雜質(zhì)含量的作用。 永久陰極電解法（ IAS） 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。 1979 年澳大利亞精 煉銅公司首先將此法用于銅電解精煉工業(yè)生產(chǎn)，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。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，短路發(fā)生率低，陰極質(zhì)量高。 永久陰極法 傳統(tǒng)大極板法 技術(shù)指標(biāo) Norddeutsche Affinerie AG 格魯波冶煉廠 國(guó)內(nèi)某廠 精煉廠（ ISA 法） （ Kidd 法） 生產(chǎn)能力 /(萬(wàn) t/a) 15 陽(yáng)極板尺寸 /mm 905 950 54