【文章內(nèi)容簡介】 中，除江西銅基地的資源相對充足外，白銀銅基地資源已經(jīng)枯竭；云南銅基地的易門、牟定已列入關閉礦山，東川、大姚保有儲量嚴重不足；中條山銅基地已經(jīng) “三礦變一礦 ”，其中蓖子溝、胡家峪銅資源已經(jīng)枯竭，銅礦峪資源雖保有一定儲量，但品位太低；大冶銅基地的 5 座銅礦山中，xxx 大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 2 有兩座資源已經(jīng)枯竭；銅錄山、豐山洞等礦山也已出現(xiàn)資源危機。 近幾年來隨著銅礦找礦、勘探需求的增長，地質(zhì)工作的 機制也在發(fā)生變化，如有的企業(yè)對礦山二輪找礦給予噸金屬級補貼，或與地勘隊伍建立雙贏的長期合作機制，對有前景的區(qū)域投資組織專家進行區(qū)域地質(zhì)論證和技術攻關，大的礦山和冶煉企業(yè)逐步成為銅資源勘探投資的主體。 銅的消費現(xiàn)狀 1998 年中國開放銅民用消費市場以來，精銅消費量逐年不斷增加，年平均增長率約為 %。 2020 年，中國超過美國成為世界上精銅消費量第一大國，之后一直保持 “霸主 ”地位。據(jù)安泰科 07 年 3 月提供的數(shù)據(jù)， 2020 年全球精銅消費量達到 ，而中國精銅消費量為 380萬噸，約占全球消費總量的 %。但由于銅價的大幅上揚，在汽車運輸、家電、建筑等行業(yè)，銅需求受到一定程度的抑制甚至替代，從而使得 2020 年國內(nèi)銅消費增長速度繼續(xù)放緩。有色金屬工業(yè)協(xié)會的數(shù)據(jù)顯示， 2020 年中國銅加工材產(chǎn)量為 萬噸，同比增長 %，增幅較 05 年同期的 %繼續(xù)回落。 2020 年中國精銅消費量同比增長 %，增幅也低于 05 年的 %。 中國銅礦產(chǎn)量不是特別高，但精銅產(chǎn)量上升很快， 1998～ 2020 年年 平均增長率約為 %。精銅產(chǎn)量位世界第二，僅次于智利。 2020 年全球精銅產(chǎn)量為 萬噸，而中國精銅產(chǎn)量為 萬噸，約占全球產(chǎn)量的 %。這主要是由于銅價的上漲，國內(nèi)幾乎所有主要的銅生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)量都有所增長。中國的進口量和出口量也是逐年增加，在庫存釋放、產(chǎn)量快速增加、需求增速回落等多種因素的共同影響下， 2020 年國內(nèi)精銅進口出現(xiàn)大幅降落，據(jù)中國海關總署統(tǒng)計，2020 年國內(nèi)精銅進口量為 萬噸，同比大幅減少了 %。 受銅價大幅上漲的刺激， 2020 年中國的銅精礦含銅產(chǎn)量增幅繼續(xù)擴大，達到 萬噸，居世界第 6 位，比 05 年同比增長了 %， 成為近年來增幅最大的一年。銅精礦產(chǎn)量的增長主要來自銅陵有色集團公司、金川集團公司、新疆阿舍勒銅業(yè)公司、云南楚雄礦冶公司和巴彥二淖爾西部銅業(yè)公司，這些公司 2020年的銅精礦含銅產(chǎn)量分別比上年增長了 %、 %、 %、 %和 %，達到 萬噸、 萬噸、 萬噸、 萬噸和 萬噸，總計增加產(chǎn)量 萬噸，為 2020 年中國銅精礦產(chǎn)量增長貢獻了大部分力量。 2020 年，精銅產(chǎn)量達到 20 萬噸的企業(yè)數(shù)量由 2020 年的 3 家（銅陵、江銅、云銅）增加為 5 家（銅陵、江銅、云銅、大冶、金川）。 10 萬噸以上的企業(yè)數(shù)量也從 6 家增至 7 家。銅陵有色集團精銅產(chǎn)量突破 50 萬噸至 萬噸，占全國總產(chǎn)量的 %，居全國銅生產(chǎn)企業(yè)精銅產(chǎn)量之首。產(chǎn)量超過 20 萬噸的 5 家企業(yè)產(chǎn)量占全國總產(chǎn)量 %。產(chǎn)量超過 10 萬噸的 7 家企業(yè)總產(chǎn)量占全國總產(chǎn)量的 %。表中所列的 14 家企業(yè)除白銀有色和上海大昌 2 家企業(yè) 06 年的產(chǎn)量較xxx 大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 3 05 年有小幅減少外，其他 12 家企業(yè)均增加了產(chǎn)量 。 14 家 06 年產(chǎn)量超過 5 萬噸的企業(yè)產(chǎn)量之和占全國總產(chǎn)量的比例也從 05 年的 %上升到了 06 年的%。 銅冶煉技術 世界銅冶煉發(fā)展 自 20 世紀 60 年代以來，世界銅冶煉 【 1】 技術有了長足的進步，主要表現(xiàn)在： （ 1） 傳統(tǒng)的冶煉工藝迅速的被新的強化冶煉工藝所取代，到目前為止世界上大約有 110 座大型冶煉廠，其中采用傳統(tǒng)工藝的冶煉廠僅剩下 1/3，其余 2/3的工廠已采用新的強化工藝進行銅的生產(chǎn)?，F(xiàn)在，奧托昆普閃速熔煉和各種熔池熔煉工藝，已經(jīng)成為主流煉銅工藝。 （ 2） 氧氣利用更為廣泛，富氧濃度大大提高。 （ 3） 各煉銅廠的裝備水平和自動化水平都大大提高。 （ 4） 計算機 DCS 集散控制系統(tǒng)已為更多的冶煉廠采用，使得冶煉工藝的控制更為精準。 （ 5） 冶金工藝參數(shù)的測定更為先進，測定的數(shù)據(jù)更為可靠，如艾薩爐熔池，溫度直接連續(xù)測定的實現(xiàn)可使熔池溫度控制在 177。 5℃左右。有價金屬的綜合回收率進一步提高，綜合能耗進一步降低，勞動生產(chǎn)率進一步提高，冶金環(huán)境進一步改善。 （ 6） 濕法煉銅工藝有了更大的發(fā)展。 我國銅冶煉技術發(fā)展現(xiàn)狀 近幾十年來我國的銅工業(yè)發(fā)生了翻天覆地的變化，火法冶煉 的 技術得到了迅速的發(fā)展。貴溪冶煉廠和金隆公司的閃速熔煉爐 在 經(jīng)過改造，技術水平有了 很 大的提高。云銅已采用艾薩法 代替電爐熔煉，金昌冶煉廠和侯馬冶煉廠已采用奧斯邁特法生產(chǎn)銅，特別是艾薩法一次順利投產(chǎn)成功，各項指標均達到世界同類工藝的先進水平。葫蘆島東方銅業(yè)用浸沒頂吹熔煉工藝代替密封鼓風爐熔煉工藝，我國自行開發(fā)的白銀煉銅法也取得較大的進展，大冶的諾蘭達爐自投產(chǎn)以來，運轉一直正常。 除了火法冶煉外，近年來我國濕法冶煉也取得較大的進展。從 1983 年我國建成第一座萃取電積工廠以來，現(xiàn)在已有 200 個工廠采用萃取電積工藝處理銅礦或銅精礦生產(chǎn)陰極銅，德興銅礦用細菌浸出廢銅礦石產(chǎn)出高純陰極銅，為我國低品位硫化礦的處理闖出了一條新路。 廢銅冶煉技術方面，經(jīng)過十年的艱辛努力，四川德陽東方電工機械有限責任公司技術人員于 2020 年推出了我國第一條 UL+Z－ 1800+255/14 型全廢銅連鑄連軋機組生產(chǎn)線，該條生產(chǎn)線結合了美國、法國、意大利等公司的先進經(jīng)驗，一經(jīng)xxx 大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 4 推出即制造出了符合國家相關標準的低氧光亮銅桿，年產(chǎn)量可達 5 萬噸，此生產(chǎn)線將我國 100%廢銅料加工成高質(zhì)量光亮銅桿的夢想變成了現(xiàn)實。 中國銅 冶煉 技術改造步伐明顯加快，裝備水平大幅提高。江西銅業(yè)集團公司、銅陵有色金屬集團公司、云南銅業(yè)集團公司等骨干銅冶煉企業(yè)，先后引進了奧托昆普閃速熔煉、諾蘭達 熔煉等一批先進工藝和裝備，使得中國銅冶煉 行業(yè) 綜合能耗呈現(xiàn)下降。目前，中國銅 行業(yè) 的經(jīng)濟實力不斷提高。 2020 年，中國銅冶煉企業(yè) (含礦山、冶煉聯(lián)合企業(yè)和獨立冶煉企業(yè) )實現(xiàn)產(chǎn)品銷售收入 337 億元人民幣。2020 年，中國銅企業(yè)已實現(xiàn)銷售收入 億元人民幣。在中國 國內(nèi)銅產(chǎn)品需求增長和產(chǎn)量增加的帶動下，中國銅產(chǎn)品進口快速增長。其中銅原料部分增加顯著，特別是銅精礦和陰極銅的進口量增幅很大， 2020 年～ 2020 年兩者凈進口量平均分別增長了 %和 %。 在中國政府的大力支持下，中國銅工業(yè)在國際化經(jīng)營和 境外投資取得初步進展。截至 2020 年， 在 國內(nèi) 4 家銅企業(yè) 4 個牌號的精煉銅產(chǎn)品已在倫敦金屬交易所 (LME)注冊，成為國際認可的品牌。中國在境外已獲得投資權益銅金屬基礎儲量約 650 萬噸，形成了近 8 萬噸 /年的銅精礦 (金屬量 )產(chǎn)能。 銅在火法精煉產(chǎn)出的精銅品位一般為 %～ %，另外還含有 %～%的雜質(zhì)，使其滿足不了工業(yè)對銅的性質(zhì)的要求。電解精煉的目的就是進一步脫除火法精煉難以除去的、對銅的導電性能和機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元素，特別是貴金屬、鉑族金屬和稀散金屬。 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，陽極銅進行電化學溶解，陰極上進行純銅的沉積。由于化學性質(zhì)的差異，貴金屬和部分雜質(zhì)進人陽極泥，大部分雜質(zhì)則以離子形態(tài)保留在電解液中，從而實現(xiàn)了銅與雜質(zhì)的分離。 20 世紀 70 年代以來，銅電解精煉技術進展很大。除周期反向電流（ PRC）電解，永久性不銹鋼陰極－ ISA 法和 KIDD 法等新工藝外， 在出裝槽自動化、檢側和大功率可控硅整流設備方面都有相當?shù)倪M步，使過程向大型化、高效率和低消耗方面發(fā)展。 永久性不銹鋼陰極技術在銅電精煉過程中的應用，不再用種板槽生產(chǎn)始極片而全部用來生產(chǎn)陰極銅，以及避免了由于各種原因造成始極片變形引起極間短路的可能，使得極間距可以進一步減小，從而提高了電流密度和電解槽的利用率；永久性不銹鋼陰極的應用也為進一步提高出裝槽的自動化程度創(chuàng)造了條件。KIDD 工藝是對 ISA 法的繼承與發(fā)展，與 ISA 相比 KIDD 的最大不同點在于陰極底部不涂蠟，消除了涂蠟的不良影響，減少運行成本，不會使表面 粘附陽極泥和xxx 大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 5 長粒子，不會在陰極上形成薄膜。永久陰極銅電解技術的工業(yè)應用至今已有 20余年歷史，到 1998 年，使用永久陰極銅電解技術生產(chǎn)的精銅產(chǎn)量已占世界總產(chǎn)量的 40%以上。 在銅電解過程中，電解液中銅和雜質(zhì)含量逐漸增加，添加劑含量不斷積累，而硫酸的含量則逐漸減少，從而使電解液成分偏離所需的條件控制范圍。所以必須定時定量地抽取電解液進行凈化處理，并用等量的新液替換，調(diào)整電解液組成；同時也回收有價金屬雜質(zhì)。常規(guī)凈化方法有：（ 1）加銅中和或直接濃縮法生產(chǎn)硫酸銅；（ 2）電解沉積法；（ 3）中和、濃縮生產(chǎn)硫酸銅，電解法除 As、 Sb，冷凍結晶生產(chǎn)硫酸鎳；（ 4）高酸結晶法生產(chǎn)硫酸銅，電解除 As、 Sb、 Bi，電熱蒸發(fā)生產(chǎn)粗硫酸鎳。一般需大量生產(chǎn)硫酸銅時用（ 1）、（ 2）和（ 3）；不需大量生產(chǎn)時，可用（ 4），小廠以（ 2）法為宜。新的凈化方法有：（ 1）滲析法（陰離子交換膜）；（ 2）萃取法；（ 3）共沉淀法：（ 4）氧化法除 As、 Sb、 Bi。 xxx 大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 6 第二章 廠址選擇 廠址選擇原則 廠址選擇 【 2】 要根據(jù)國民經(jīng)濟建設計劃和工業(yè)布局的要求進行。廠址選擇適當與否，對企業(yè)的建設速度、建廠投資、生產(chǎn)發(fā)展、經(jīng)濟效益、環(huán)境保護及工農(nóng)關系等會帶來重大影響。 廠址選擇的一般原則是：應符合工業(yè)布局及區(qū)域性總體規(guī)劃和城市建設規(guī)劃的要求；要盡可能利用城鎮(zhèn)設施，節(jié)約資源；要靠近原材料、水、電供應充足和產(chǎn)品銷售便利的地方，有較好的交通運輸條件；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?shù)淖匀坏匦魏瓦m宜的工程地質(zhì)、水文、地震等級條件及較好的協(xié)作條件等。 在進行廠址選擇時，應根據(jù)有色生產(chǎn)的特點，應充分論證以下幾個問 題： 工業(yè)布局問題 建設一座有色冶金廠，對全國的工業(yè)布局、一個區(qū)或一個城市的合理發(fā)展、各個工業(yè)區(qū)之間的經(jīng)濟協(xié)調(diào)以及農(nóng)業(yè)發(fā)展等起著重要的作用，應根據(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)結合，城鄉(xiāng)結合，有利生產(chǎn)，方便生活 ”的原則，進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)劃及城市建設規(guī)劃的要求。 原材料供應及交通運輸條件 有色金屬冶煉是連續(xù)性的，物料吞吐量一般很大。因此在進行廠址選擇時必須充分考慮交通運輸問題。為了減少運輸費用，在保證良好的運輸條件下，進行廠址盡可能接近原材料基地和銷售市場。 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一公里，就需增加外部高壓輸電線投資 3～ 4 萬元，這不僅大大增加投資，而且影響建設進展，所以冶金企業(yè)盡可能的選擇在供電網(wǎng)經(jīng)濟供電半徑之內(nèi)是至關重要的。 環(huán)境保護和節(jié)約用地問題 有色冶金生產(chǎn)特點之 一是無一例外地產(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 ”治理工程設計外，在選擇廠址時，必須盡量考慮在主導風向和主要水流的下游位置，安排好 “三廢 ”處理場地和廢渣堆放場地，要有良好的自然通風條件，并應考慮廠址附近居民點、城市發(fā)展規(guī)劃、農(nóng)木漁業(yè)及旅游勝地、xxx 大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 7 自然資源保護區(qū)等問題。 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大的，廠址地震等級的不同會對建筑結構以及基礎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)和基本裂度為 9 級以上的地震區(qū)。 此外，所選廠址的地耐力應不低于 ～ ，地下水位最高也要低于基礎地面 ，廠址最低洼處要高于歷年最高洪水位 ；不能選在厚度較大的 Ⅲ 級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)，廠址底下不宜又有用礦物礦藏或以開采的礦坑和溶洞等。 廠址的協(xié)作條件 冶煉廠一般是機械化自動化水平比較高的現(xiàn)代化企業(yè)，為保證企業(yè)生產(chǎn)順利進行，必須有充足的設備及備品備件供應，要有強有力的機械加工和維修能力。若廠址附近具備這些條件，便可發(fā)揮專業(yè)協(xié)作的優(yōu)越性，減少輔助設施投資和降低生產(chǎn)成本。工廠在建設過程中的施工條件 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，都對建設進度起著一定的作用。在廠址選擇時，應充分考慮廠址附近是否具備這些條件，那種片面強調(diào) “小而全 ”不重視專業(yè)化協(xié)作的做法是不恰當?shù)模踔潦清e誤的。 廠址的確定 本次設計課題是設計一個年產(chǎn) 16 萬噸銅電解車間，根據(jù)上述廠址選擇原則，考慮眾多因素，決定把這次廠址設置于江西鷹潭貴溪。 貴