【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 中，除江西銅基地的資源相對(duì)充足外，白銀銅基地資源已經(jīng)枯竭；云南銅基地的易門(mén)、牟定已列入關(guān)閉礦山，東川、大姚保有儲(chǔ)量嚴(yán)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(chǔ)量，但品位太低；大冶銅基地的 5 座銅礦山中，xxx 大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(jī)。 近幾年來(lái)隨著銅礦找礦、勘探需求的增長(zhǎng)，地質(zhì)工作的 機(jī)制也在發(fā)生變化，如有的企業(yè)對(duì)礦山二輪找礦給予噸金屬級(jí)補(bǔ)貼，或與地勘隊(duì)伍建立雙贏的長(zhǎng)期合作機(jī)制，對(duì)有前景的區(qū)域投資組織專(zhuān)家進(jìn)行區(qū)域地質(zhì)論證和技術(shù)攻關(guān)，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(fèi)現(xiàn)狀 1998 年中國(guó)開(kāi)放銅民用消費(fèi)市場(chǎng)以來(lái)，精銅消費(fèi)量逐年不斷增加，年平均增長(zhǎng)率約為 %。 2020 年，中國(guó)超過(guò)美國(guó)成為世界上精銅消費(fèi)量第一大國(guó)，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(fèi)量達(dá)到 ，而中國(guó)精銅消費(fèi)量為 380萬(wàn)噸，約占全球消費(fèi)總量的 %。但由于銅價(jià)的大幅上揚(yáng)，在汽車(chē)運(yùn)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(guó)內(nèi)銅消費(fèi)增長(zhǎng)速度繼續(xù)放緩。有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)的數(shù)據(jù)顯示， 2020 年中國(guó)銅加工材產(chǎn)量為 萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng) %，增幅較 05 年同期的 %繼續(xù)回落。 2020 年中國(guó)精銅消費(fèi)量同比增長(zhǎng) %，增幅也低于 05 年的 %。 中國(guó)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(zhǎng)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(wàn)噸，而中國(guó)精銅產(chǎn)量為 萬(wàn)噸，約占全球產(chǎn)量的 %。這主要是由于銅價(jià)的上漲，國(guó)內(nèi)幾乎所有主要的銅生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)量都有所增長(zhǎng)。中國(guó)的進(jìn)口量和出口量也是逐年增加，在庫(kù)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(guó)內(nèi)精銅進(jìn)口出現(xiàn)大幅降落，據(jù)中國(guó)海關(guān)總署統(tǒng)計(jì)，2020 年國(guó)內(nèi)精銅進(jìn)口量為 萬(wàn)噸，同比大幅減少了 %。 受銅價(jià)大幅上漲的刺激， 2020 年中國(guó)的銅精礦含銅產(chǎn)量增幅繼續(xù)擴(kuò)大，達(dá)到 萬(wàn)噸，居世界第 6 位，比 05 年同比增長(zhǎng)了 %， 成為近年來(lái)增幅最大的一年。銅精礦產(chǎn)量的增長(zhǎng)主要來(lái)自銅陵有色集團(tuán)公司、金川集團(tuán)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(zhǎng)了 %、 %、 %、 %和 %，達(dá)到 萬(wàn)噸、 萬(wàn)噸、 萬(wàn)噸、 萬(wàn)噸和 萬(wàn)噸，總計(jì)增加產(chǎn)量 萬(wàn)噸，為 2020 年中國(guó)銅精礦產(chǎn)量增長(zhǎng)貢獻(xiàn)了大部分力量。 2020 年，精銅產(chǎn)量達(dá)到 20 萬(wàn)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(wàn)噸以上的企業(yè)數(shù)量也從 6 家增至 7 家。銅陵有色集團(tuán)精銅產(chǎn)量突破 50 萬(wàn)噸至 萬(wàn)噸，占全國(guó)總產(chǎn)量的 %，居全國(guó)銅生產(chǎn)企業(yè)精銅產(chǎn)量之首。產(chǎn)量超過(guò) 20 萬(wàn)噸的 5 家企業(yè)產(chǎn)量占全國(guó)總產(chǎn)量 %。產(chǎn)量超過(guò) 10 萬(wàn)噸的 7 家企業(yè)總產(chǎn)量占全國(guó)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(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(guò) 5 萬(wàn)噸的企業(yè)產(chǎn)量之和占全國(guó)總產(chǎn)量的比例也從 05 年的 %上升到了 06 年的%。 銅冶煉技術(shù) 世界銅冶煉發(fā)展 自 20 世紀(jì) 60 年代以來(lái)，世界銅冶煉 【 1】 技術(shù)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，主要表現(xiàn)在： （ 1） 傳統(tǒng)的冶煉工藝迅速的被新的強(qiáng)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(qiáng)化工藝進(jìn)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(dòng)化水平都大大提高。 （ 4） 計(jì)算機(jī) 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(zhǔn)。 （ 5） 冶金工藝參數(shù)的測(cè)定更為先進(jìn)，測(cè)定的數(shù)據(jù)更為可靠，如艾薩爐熔池，溫度直接連續(xù)測(cè)定的實(shí)現(xiàn)可使熔池溫度控制在 177。 5℃左右。有價(jià)金屬的綜合回收率進(jìn)一步提高，綜合能耗進(jìn)一步降低，勞動(dòng)生產(chǎn)率進(jìn)一步提高，冶金環(huán)境進(jìn)一步改善。 （ 6） 濕法煉銅工藝有了更大的發(fā)展。 我國(guó)銅冶煉技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 近幾十年來(lái)我國(guó)的銅工業(yè)發(fā)生了翻天覆地的變化，火法冶煉 的 技術(shù)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(guò)改造，技術(shù)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(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到世界同類(lèi)工藝的先進(jìn)水平。葫蘆島東方銅業(yè)用浸沒(méi)頂吹熔煉工藝代替密封鼓風(fēng)爐熔煉工藝，我國(guó)自行開(kāi)發(fā)的白銀煉銅法也取得較大的進(jìn)展，大冶的諾蘭達(dá)爐自投產(chǎn)以來(lái)，運(yùn)轉(zhuǎn)一直正常。 除了火法冶煉外，近年來(lái)我國(guó)濕法冶煉也取得較大的進(jìn)展。從 1983 年我國(guó)建成第一座萃取電積工廠以來(lái)，現(xiàn)在已有 200 個(gè)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(xì)菌浸出廢銅礦石產(chǎn)出高純陰極銅，為我國(guó)低品位硫化礦的處理闖出了一條新路。 廢銅冶煉技術(shù)方面，經(jīng)過(guò)十年的艱辛努力，四川德陽(yáng)東方電工機(jī)械有限責(zé)任公司技術(shù)人員于 2020 年推出了我國(guó)第一條 UL+Z－ 1800+255/14 型全廢銅連鑄連軋機(jī)組生產(chǎn)線，該條生產(chǎn)線結(jié)合了美國(guó)、法國(guó)、意大利等公司的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，一經(jīng)xxx 大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 推出即制造出了符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的低氧光亮銅桿，年產(chǎn)量可達(dá) 5 萬(wàn)噸，此生產(chǎn)線將我國(guó) 100%廢銅料加工成高質(zhì)量光亮銅桿的夢(mèng)想變成了現(xiàn)實(shí)。 中國(guó)銅 冶煉 技術(shù)改造步伐明顯加快，裝備水平大幅提高。江西銅業(yè)集團(tuán)公司、銅陵有色金屬集團(tuán)公司、云南銅業(yè)集團(tuán)公司等骨干銅冶煉企業(yè)，先后引進(jìn)了奧托昆普閃速熔煉、諾蘭達(dá) 熔煉等一批先進(jìn)工藝和裝備，使得中國(guó)銅冶煉 行業(yè) 綜合能耗呈現(xiàn)下降。目前，中國(guó)銅 行業(yè) 的經(jīng)濟(jì)實(shí)力不斷提高。 2020 年，中國(guó)銅冶煉企業(yè) (含礦山、冶煉聯(lián)合企業(yè)和獨(dú)立冶煉企業(yè) )實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品銷(xiāo)售收入 337 億元人民幣。2020 年，中國(guó)銅企業(yè)已實(shí)現(xiàn)銷(xiāo)售收入 億元人民幣。在中國(guó) 國(guó)內(nèi)銅產(chǎn)品需求增長(zhǎng)和產(chǎn)量增加的帶動(dòng)下，中國(guó)銅產(chǎn)品進(jìn)口快速增長(zhǎng)。其中銅原料部分增加顯著，特別是銅精礦和陰極銅的進(jìn)口量增幅很大， 2020 年～ 2020 年兩者凈進(jìn)口量平均分別增長(zhǎng)了 %和 %。 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。截至 2020 年， 在 國(guó)內(nèi) 4 家銅企業(yè) 4 個(gè)牌號(hào)的精煉銅產(chǎn)品已在倫敦金屬交易所 (LME)注冊(cè)，成為國(guó)際認(rèn)可的品牌。中國(guó)在境外已獲得投資權(quán)益銅金屬基礎(chǔ)儲(chǔ)量約 650 萬(wàn)噸，形成了近 8 萬(wàn)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(duì)銅的性質(zhì)的要求。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。 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。 20 世紀(jì) 70 年代以來(lái)，銅電解精煉技術(shù)進(jìn)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(dòng)化、檢側(cè)和大功率可控硅整流設(shè)備方面都有相當(dāng)?shù)倪M(jìn)步，使過(guò)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(shù)在銅電精煉過(guò)程中的應(yīng)用，不再用種板槽生產(chǎn)始極片而全部用來(lái)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(jìn)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(yīng)用也為進(jìn)一步提高出裝槽的自動(dòng)化程度創(chuàng)造了條件。KIDD 工藝是對(duì) ISA 法的繼承與發(fā)展，與 ISA 相比 KIDD 的最大不同點(diǎn)在于陰極底部不涂蠟，消除了涂蠟的不良影響，減少運(yùn)行成本，不會(huì)使表面 粘附陽(yáng)極泥和xxx 大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 長(zhǎng)粒子，不會(huì)在陰極上形成薄膜。永久陰極銅電解技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用至今已有 20余年歷史，到 1998 年，使用永久陰極銅電解技術(shù)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(guò)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(shí)定量地抽取電解液進(jìn)行凈化處理，并用等量的新液替換，調(diào)整電解液組成；同時(shí)也回收有價(jià)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(jié)晶生產(chǎn)硫酸鎳；（ 4）高酸結(jié)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(shí)用（ 1）、（ 2）和（ 3）；不需大量生產(chǎn)時(shí)，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(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(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，節(jié)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)、水文、地震等級(jí)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： 工業(yè)布局問(wèn)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。 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，物料吞吐量一般很大。因此在進(jìn)行廠址選擇時(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，進(jìn)行廠址盡可能接近原材料基地和銷(xiāo)售市場(chǎng)。 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(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。 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)木漁業(yè)及旅游勝地、xxx 大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 自然資源保護(hù)區(qū)等問(wèn)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(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)和基本裂度為 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 ；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)，廠址底下不宜又有用礦物礦藏或以開(kāi)采的礦坑和溶洞等。 廠址的協(xié)作條件 冶煉廠一般是機(jī)械化自動(dòng)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(jìn)行，必須有充足的設(shè)備及備品備件供應(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)?，甚至是錯(cuò)誤的。 廠址的確定 本次設(shè)計(jì)課題是設(shè)計(jì)一個(gè)年產(chǎn) 16 萬(wàn)噸銅電解車(chē)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(shè)置于江西鷹潭貴溪。 貴