【文章內(nèi)容簡介】 旱分明；秋季溫涼，降水稀少；冬季較長，初雪偏早?！?，年降水總量1900mm左右。表21為貴溪氣候分析表。表21 貴溪氣候分析表月份1月3月4月5月6月8月9月10月11月12月平均溫度(℃)平均最高溫度(℃)極端最高溫度(℃)平均最低溫度(℃)極端最低溫度(℃)平均降水量（mm）降水天數(shù)(d)平均風(fēng)速（m/s）氣象站位置：176。，海拔52m，交通便利?？者\：南昌昌北機場，位于江西省南昌市昌北新區(qū)，與昌九高速公路相連，貴溪至昌北機場約180公里，貴溪至臺北直線距離約560公里。鐵路：浙贛、皖贛、鷹廈、杭昌長高速鐵路客運專線四條鐵路縱橫境內(nèi)，縱貫?zāi)媳保?5個火車站連珠成串。是國內(nèi)重要的交通樞紐，也是華東地區(qū)最大的鐵路貨運編組站，鐵路密度和火車站密度居全國前列。　公路：3206國道縱橫境內(nèi)，滬昆、濟廣高速公路橫貫東西、通達南北，公路交通網(wǎng)絡(luò)密集。公路四通八達，3206國道縱橫境內(nèi)，上海至瑞麗高速公路穿境而過，高速掛線一期工程已建成通車，，到杭州4小時，市、鄉(xiāng)、村公路網(wǎng)絡(luò)相通。全市水運通暢，千里信江直通鄱陽湖。海港：鷹潭（貴溪）的銅產(chǎn)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟基地“貴溪港”項目正式運營，并在積極籌建鐵路專用線。進口原料主要經(jīng)九江口岸入港，也可經(jīng)上海、寧波、廈門口岸入港，與主要出口海港將實現(xiàn)海鐵聯(lián)運。土地肥沃，農(nóng)業(yè)資源豐富。，品位極高 已探明儲量的有金、銀、鉛、鋅、鈾、瓷土、石膏、硅石、花崗巖等30余種，其中冷水銀礦儲量為全國之最，雷溪石膏礦為華東之冠，上祝瓷土礦儲量、品位列江西省之最，花崗巖品種繁多，儲量達64萬立方米。工業(yè)發(fā)達，經(jīng)濟實力雄厚。駐有中央、省屬10多家大中型企業(yè)，有中國300強工業(yè)企業(yè)之一的江西銅業(yè)集團公司；有亞洲最大、世界排名第十位、中國現(xiàn)代化程度最高的銅冶煉廠——貴溪冶煉廠，陰極銅產(chǎn)量達40萬噸，享譽“中國銅都”之稱；有裝機容量50萬千瓦的華東電網(wǎng)主力電廠——貴溪電廠，2004年11月已開工建設(shè)投資27億元、裝機容量60萬千瓦的二期工程；有全國四大磷胺廠之一，年產(chǎn)24萬噸復(fù)合化肥廠；有銀鋅儲量“華東之最”的銀礦及國家大型建筑企業(yè)首鋼四建，中國有色十五冶等。全市地方工業(yè)迅速崛起。按照“五高”要求規(guī)劃建設(shè)了10平方公里貴溪市工業(yè)園，已投產(chǎn)企業(yè)35家，形成了銅材、光電子、建材、化工、醫(yī)藥食品等五大支柱產(chǎn)業(yè)。其中，南方照明公司、竹輝公司被列入國家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)企業(yè)，一批名、優(yōu)、特、高、精、新產(chǎn)品打入國際市場。城市優(yōu)美，人居環(huán)境適宜。具有工業(yè)、交通、商貿(mào)、信息、旅游等諸多優(yōu)勢和較強輻射功能，是贛東北地區(qū)中心城市。城市基礎(chǔ)設(shè)施完善，道路循環(huán)互通；城市空氣清新，主要指標達標；完成了老城區(qū)主要街道改造和城南區(qū)開發(fā)，已初步形成“顯山、露水、綠色”的生態(tài)城市。全市河流眾多，水量充沛。我市現(xiàn)有山塘水庫10236座，其中中型水庫6座，小（一）型水庫18座，小（二）型水庫126座，境內(nèi)除信江干流外，流域面積在50平方公里以上的主要支流有11條，全市水能源蘊藏量23萬千瓦，可開發(fā)量11萬千瓦。綜上所述，將廠址設(shè)在貴溪合理。第三章 電解精煉及凈化流程的選擇與論證銅電解精煉的原理【6】如下：圖31 銅電解精煉原理陽極反應(yīng)： Cu2e＝Cu2+ ＝+； (31) H2O2e＝1/2O2+2H+ ＝+； (32) 2e＝SO2+1/2O2 ＝+； (33) Me－2e＝Me2+ E0Me/Me2＋＜； (34)式中Me代表Fe、Ni、Pb、As、Sb等比Cu更負電性的金屬，它們從陽極上溶解進入溶液。H2O和SO42失去電子的反應(yīng)由于其電位比銅正，故在正常情況下不會發(fā)生。貴金屬的電位更正，不溶解，而進入陽極泥。 陰極反應(yīng)：Cu2+＋2e＝Cu =+ (35) 2H++2e=H2 =0V (36)Me2＋＋2e＝Me E0Me/Me2＋＞0. 34V (37)在這些反應(yīng)中，具有標準電位比銅正、濃度高的金屬離子才可能在陰極上被還原，但它們在陽極不溶解，因此只有銅離子還原是陰極的主要反應(yīng)。電解過程中還形成一價銅離子Cu+并建立下列平衡： (38) 上式在不同溫度下的平衡數(shù)據(jù)列在表31中。表31 的平衡數(shù)據(jù)溫度/℃Ek(v)Cu/()/ gl1 / gl1253342255527010089可見，平衡的Cu+濃度是很小的。但是它的存在，與硫酸作用進行Cu2SO4+1/2O2+H2SO4=2CuSO4+H2O反應(yīng)，結(jié)果使電解液中的H2SO4不斷減少，而Cu2+又不斷增加，并按Cu2SO4= CuSO4+Cu反應(yīng)生成銅粉進入陽極泥，使其中的貴金屬含量下降。在電極與電解液界面上還進行銅的化學(xué)溶解反應(yīng)： (39)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)的銅電解法用純銅薄片作為陰極片，這種方法歷史悠久，工藝成熟。20世紀70年代以來，相繼出現(xiàn)了幾種新的電解生產(chǎn)技術(shù)。1963年，周期反向電流電解技術(shù)首次應(yīng)用于工業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)。永久性不銹綱陰極電解分為ISA法和KIDD法，艾薩法是由澳大利亞Mount ISA公司在1978年研制成功并投入生產(chǎn)，KIDD法是加拿大鷹橋公司在1986年開發(fā)成功。下面分別對這幾種電解方法進行簡要的簡述和比較。周期反向電流電解法【6】是隨著高電流密度電解的成功使用應(yīng)運而生的，是強化生產(chǎn)的有效措施。常規(guī)電解法中，在電流密度高于250A/m2時，陽極鈍化和電銅質(zhì)量惡化現(xiàn)象就較為明顯。通過整流器產(chǎn)生的周期反向電流可以消除由于電流密度提高而帶來的陽極鈍化的影響，從而達到強化生產(chǎn)、保證電銅質(zhì)量的目的。與傳統(tǒng)電解法比較，在相同的生產(chǎn)能力下電解槽少、廠房面積小、投資省、蒸汽單耗降低。其缺點是隨著電流密度的提高，電能消耗增加（據(jù)統(tǒng)計，約增加30%），電流效率降低，整流設(shè)備成本高。1962年保加利亞銅精練廠成功地進行了周期反向電流電解的工業(yè)試驗。采用周期反向電流電解，陽極鈍化現(xiàn)象在電流密度高達550～650 A/m2時才開始出現(xiàn)。此后這個方法在國外銅電解精練生產(chǎn)中得到了一定程度的發(fā)展。根據(jù)生產(chǎn)實踐，一般認為350A/m2的電流密度是周期反向電流電解的最佳電流密度。高于此值時，電銅的化學(xué)組分雖可符合標準，但表現(xiàn)不好。周期反向電流電解的優(yōu)點為：（1）因電流密度高，同樣的生產(chǎn)規(guī)模，所需電解槽數(shù)及廠房面積均相應(yīng)減少，可節(jié)省建設(shè)投資。處于生產(chǎn)中的銅積壓量較少，占用流動資金少，資金周轉(zhuǎn)快。（2）特別適用于對常規(guī)電解精練工廠挖潛增產(chǎn)，在已有的工廠對電解供電系統(tǒng)作必要改造，即可大幅度提高生產(chǎn)能力。由于電流密度高，槽電壓一般高于常規(guī)電解法。此外，電流效率也略低于常規(guī)電解法。因此，周期反向電流電解的電能消耗要比常規(guī)電解高出30%左右。表32 電解精練主要技術(shù)經(jīng)濟指標指標名稱單位傳統(tǒng)法周期反向電解永久陰極電解電流密度A/m2220～250300～400280～330電流效率%96～9790～9595～98直流電耗kwh/t Cu250～280360～500260～280硫酸消耗kg/t Cu4～104～104～10蒸汽消耗t/t Cu～1～水耗t/t Cu2～3殘極率%18～2018～2016～18傳統(tǒng)電解法目前在多數(shù)電解銅廠使用。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。特別是采用了機械化、自動化水平高的陰陽極加工機組，并采用新技術(shù)適當提高了陰陽極板的垂直度以后，陰極銅產(chǎn)品質(zhì)量得到顯著的改善。常規(guī)電解精煉工藝流程見圖32。圖32 常規(guī)電解精煉工藝但是傳統(tǒng)法的始極片制作工藝復(fù)雜，不僅需要獨立的生產(chǎn)系統(tǒng)，而且制作過程中勞動強度過大。除此之外，這種工藝流程自身還存在幾個難以克服的缺點： （l）電解精煉過程中存在“極限電流密度”，電解精煉時的實際電流密度必須低于極限電流密度，否則就會使陰極銅沉積表面粗糙，甚至形成“枝晶”，造成電解槽短路，使電解過程能耗大大增加，并且影響正常生產(chǎn)過程和產(chǎn)品質(zhì)量。（2）容易形成“陽極鈍化”，在正常電壓下陽極不能溶解，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)，還會造成電能浪費和陰極銅的化學(xué)成分不穩(wěn)定，進而影響產(chǎn)品的質(zhì)量和物理性能。（3）始極片的生產(chǎn)與制作工作量占整個電解工作量的一半，又由于始極片薄軟，平直度難以保證，電解工程易造成短路，只得采用較大的同極距和較底的電流密度，從而影響生產(chǎn)能力。此外，種板槽及其單獨的循環(huán)系統(tǒng)，使廠房面積加大，建筑費用提高。（4）作業(yè)時需要打排列、拍片子、照缸、提放液位等操作，出裝槽作業(yè)自動化程度低，需大量的手工操作，操作工的勞動強度較大。在高雜質(zhì)、高陽極率情況下，陰極銅板面質(zhì)量控制難度較大。（5）陰極懸垂度受始極片生產(chǎn)、加工、裝槽質(zhì)量影響較大，環(huán)節(jié)多、與人員關(guān)系非常密切，懸垂度較差，且陰極周期長。（ISA）永久陰極電解法是針對傳統(tǒng)電解法需要生產(chǎn)并加工始極片的缺點而研制開發(fā)的，并得到了快速發(fā)展，目前該法生產(chǎn)的電解銅已占世界總產(chǎn)量的30%。其主要優(yōu)點是。（1）由于使用永久不銹鋼陰極，省去了始極片的生產(chǎn)制作及相應(yīng)的組裝陰極作業(yè)，使生產(chǎn)工序簡化。（2）由于永久陰極強度高、平直度好，可縮短同極距，減少短路，提高電流密度。因此，既可保證產(chǎn)品質(zhì)量，又能提高電銅產(chǎn)量。（3）陰極周期短，銅的積壓量少，加快資金周轉(zhuǎn)。（4）機械化程度高，操作人員少。（5）采用較高的電流密度（320A/m2）和較小的極距（105mm）進行生產(chǎn)，單位面積產(chǎn)能高，因此，電解槽數(shù)、廠房面積及防腐面積比傳統(tǒng)電解法少30%左右，配套設(shè)備也少。（6）電銅單塊質(zhì)量輕，相同重量ISA銅表面積是傳統(tǒng)法的3倍，加大了表面粘附雜質(zhì)對銅質(zhì)量的影響。由于使用不銹鋼永久陰極，且機械化程度高，因此一次性投資較大。ISA法電解由于電流密度高，極距小，從而可以減少電解槽數(shù)量和廠房面積。但是永久性不銹鋼陰極價格昂貴，一次性投資大。因此總的基建投資將略高于常規(guī)電解的投資。永久性不銹鋼陰極的極板用316L不銹鋼板制作，其表面粗糙度為2B。用304不銹鋼異型鋼管焊接在鋼板上，代替?zhèn)鹘y(tǒng)電解法的陰極導(dǎo)電棒，起到吊掛陰極并導(dǎo)電的作用。不銹鋼表面有一層永久性的很薄的氧化層，可以很好地解決沉積銅的粘附性和剝離性之間的矛盾。既能使沉積的電銅不會從陰極上掉落于電解槽內(nèi)，又可以容易地從陰極上剝離下來。不銹鋼板的兩個側(cè)邊用聚氯乙稀的擠壓件包邊，并用高熔點的蠟密封其間的縫隙。不銹鋼板的底邊則用高熔點蠟蘸邊。從永久陰極上剝?nèi)‰娊忏~，日本三井金屬礦業(yè)公司MESCO公司開發(fā)了專門用于ISA法電解的陰極剝離機組。其功能包括受板、洗滌、剝片、電解銅堆垛、稱重、打字、捆包、陰極側(cè)邊噴蠟，陰極底邊蘸蠟，陰極排板等。ISA電解法自1979年首次在澳大利亞湯斯維爾PTY精練有限公司用于工業(yè)生產(chǎn)以來，發(fā)展甚快，目前已在30余家工廠推廣應(yīng)用。其約有1/3的工廠用于電解精煉，2/3的工廠用于電解沉積。表32為ISA電解精煉工廠生產(chǎn)數(shù)據(jù)。表33 ISA電解精煉工廠生產(chǎn)數(shù)據(jù)工廠名稱澳大利亞湯斯維爾公司美國銅山公司白松冶煉廠奧地利布利赫勒格冶煉廠德國北德精煉公司精煉能力/kta11925050320電解槽數(shù)量/個10242781561080每槽陽極數(shù)44575757陽極重量/Kg315285280350陽極壽命/d21211422每槽陰極數(shù)43565656陰極周期/d7776～8陰極重量/kg432422552502極距/mm959910095電流密度/Am2260226304315電流效率/%9594～969698槽電壓/mV260～320300～400350330殘極率/%18141812～16電耗/kwht1 Cu290321330300鑒于上述所說，可以得出以下結(jié)論：（1）ISA法電解比傳統(tǒng)法電解工藝流程簡化，生產(chǎn)環(huán)節(jié)少，手工操作少，便于生產(chǎn)管理。（2）ISA法電解可以采用較高的電流密度和較小的極距進行生產(chǎn)，單位面積產(chǎn)能高，廠房面積占地小、電解槽數(shù)少、防腐面積少，配套設(shè)備也少。（3）在低雜質(zhì)情況下，ISA法陰極銅的質(zhì)量更具優(yōu)越性。（4）在高雜質(zhì)情況下，夾邊條上會粘附具有導(dǎo)電性能的結(jié)垢，造成陰極銅邊緣長粒子，對陰極銅的整體質(zhì)量影響較大。但高雜質(zhì)情況下老電解陰極銅的板面質(zhì)量也難