【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 儲(chǔ)量在大幅度減少，有的甚至己接近枯竭。雖然國(guó)家花大氣力發(fā)展銅礦業(yè)，但是銅精礦 (金屬量 )生產(chǎn)量并無(wú)顯著增加 。即使受國(guó)際上漲的影響， 2020 我國(guó)銅精礦 (金屬量 )產(chǎn)量也僅有 萬(wàn)噸，比上年增長(zhǎng) %。 另一方 面 ，基于資源票賦關(guān)系，我國(guó)銅精礦的生產(chǎn)主要來(lái)自安徽、江西、湖北、石南及甘肅。以 2020 年為例，這五 個(gè)省的銅精礦產(chǎn)量約占到全國(guó)總量的 75%與此對(duì)應(yīng)，這五個(gè)省的銅儲(chǔ)量也占到全國(guó)的 %，基礎(chǔ)儲(chǔ)量占到全國(guó)的 %，查明資源儲(chǔ)量將近占到全國(guó)的 50%。因此，這五個(gè)省是我國(guó)銅工業(yè)的重要原料基地除湖北與石南外，其他三個(gè)銅精礦生產(chǎn)大省的共同特點(diǎn)是 ： 它們的銅儲(chǔ)量保障程度都比較高，且基礎(chǔ)儲(chǔ)量及查明資源儲(chǔ)量都不錯(cuò)，具備資源儲(chǔ)量級(jí)別升級(jí)的資源基礎(chǔ)?？紤]到地質(zhì)勘查促進(jìn)資源儲(chǔ)量級(jí)別升級(jí)情況，未來(lái) 20 年內(nèi)銅精礦生產(chǎn)大省的產(chǎn)能都能夠穩(wěn)住，甚至通過(guò)新建礦山及現(xiàn)有礦山產(chǎn)能的擴(kuò)建，其銅精礦產(chǎn)量還有望擴(kuò)張。但是也應(yīng)看到，我國(guó)銅儲(chǔ)量 絕大部分都已被開發(fā)，在未來(lái) 20 年內(nèi)還有一部分產(chǎn)能要消失，估計(jì)近幾年新建的銅陵冬瓜山銅礦、石南大紅山銅礦一期工程等重點(diǎn)工程，建成后只能彌補(bǔ)銅礦山消失產(chǎn)能。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。 中國(guó)銅的生產(chǎn)狀況和消費(fèi) 中國(guó)銅的生產(chǎn)狀況 據(jù)中國(guó)有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)提供的統(tǒng)計(jì)資料顯示， 2020 年底中國(guó)精煉銅產(chǎn)量為 萬(wàn)噸， 2020 年達(dá) 萬(wàn)噸， 5 年間增長(zhǎng) 100 余萬(wàn)噸以上，居世界第二位；精銅消費(fèi)量也呈快速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)， 2020 年精銅消費(fèi)量為 190 萬(wàn)噸， 2020 年達(dá)到 368 萬(wàn)噸，居世界第一位。 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。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) 第 9 頁(yè) 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)銅企業(yè)的冶煉綜合能耗呈現(xiàn)相當(dāng)幅度的下降。 目前，中國(guó)銅企業(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)品銷售收入 337 億元人民幣。 2020 年，中國(guó)銅企業(yè)已實(shí)現(xiàn)銷售收入 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，特別是銅精礦和精銅的進(jìn)口量增幅很大。 2020年～ 2020 年凈進(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。目前，中國(guó)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。目前，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 /年的礦銅精礦 (金屬量 )產(chǎn)能。 銅的消費(fèi) 我國(guó)既是銅資源較貧乏的 國(guó)家又是世界上第二大銅消費(fèi)國(guó)。 從 2020 年到2020 年，全球銅消費(fèi)量增加了 萬(wàn)噸，而中國(guó)的消費(fèi)增量就達(dá)到 萬(wàn)噸，占全球增量的 63%。 中國(guó) 銅 消費(fèi)行業(yè)主要是帶動(dòng)了電力、 電纜 行業(yè)的發(fā)展。發(fā)電情況在 80年到90年年平均增長(zhǎng)速度是 %， 902020年增長(zhǎng)是 %， 2020年到 2020年是 12%，也就是說(shuō)中國(guó)電力發(fā)展在近五年發(fā)展速度逐漸加快。裝機(jī)容量應(yīng)該從 2020年 9月份發(fā)電裝容量突破 5萬(wàn)億千瓦。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%。 電信 、電 纜行業(yè)的用銅量是銅的絕對(duì)量，去年大概算下來(lái)是 310萬(wàn)，這樣一算國(guó)內(nèi)電線、電纜行業(yè)占了將近 60%，這是國(guó)內(nèi)目前最大的用銅的情況。 對(duì)于未來(lái)的情況來(lái)看，電線、電纜未來(lái)用銅情況怎么樣，主要看中國(guó)電力發(fā)展情況。十一五期間電力投資還是比較大，根據(jù)電力行業(yè)資料，未來(lái)五年的投資在 3萬(wàn)億左右，其中是電網(wǎng)、電站一半的格局。裝機(jī)容量未來(lái)增長(zhǎng) 78%，這個(gè)速度未來(lái)電力發(fā)展增長(zhǎng)速度應(yīng)該比過(guò)去五年要放慢了。總體來(lái)說(shuō)是增長(zhǎng)，所以對(duì)電線、電纜行業(yè)發(fā)展情況來(lái)看，這個(gè)也是發(fā)展相對(duì)匹配的。 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%。 銅的冶煉方法 從銅礦石中或精礦提取煉銅的方法較多，總括起來(lái)分火法和濕法兩大類。 第 10 頁(yè) 銅的濕法冶金 一般適于低品位的氧化銅，生產(chǎn)出的精銅稱為電積銅 。 濕法煉銅目前主要用于處理氧化銅礦。有氧化銅礦直接酸浸和氨浸（或還原焙燒后氨浸）等法；酸浸應(yīng)用較廣，氨浸限于處理含鈣鎂較高的結(jié)合性氧化礦。處理硫化礦多用硫酸化焙燒 浸出或者直接用氨或氯鹽溶液浸出等方法。 ① 硫酸化焙燒 浸出法是將精礦中的銅轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄粤蛩徙~溶出； ② 氨液浸出法是將銅轉(zhuǎn)變?yōu)殂~氨絡(luò)合物溶出，浸出液在高壓釜內(nèi)用氫還原，制成 銅粉，或者用溶劑萃取 電積法制取電銅；氯鹽浸出法是將銅轉(zhuǎn)變?yōu)殂~氯絡(luò)合物進(jìn)入溶液，然后進(jìn)行隔膜電解得電銅。 (1) 氧化銅礦酸浸法流程 氧化銅礦一般不易用選礦法富集，多用稀硫酸溶液直接浸出，所得溶液含銅一般為 1～ 5g/L，可用硫化沉淀、中和水解、鐵屑置換以及溶劑萃取 電積等方法提取銅。近年來(lái)，萃取 電積法發(fā)展較快。其主要過(guò)程包括： ① 用對(duì)銅有選擇性的肟類螯合萃取劑（ LiX－ 64 N， N－ 510， N－ 530 等）的煤油溶液萃取銅，銅進(jìn)入有機(jī)相而與鐵、鋅等雜質(zhì)分離。 ② 用濃度較高的 H2SO4溶液反萃銅，得到含銅約 50g/L 的溶液。反萃后的有機(jī)溶劑，經(jīng)洗滌后，返回萃取過(guò)程使用。③ 電積硫酸銅溶液得電銅，電解后液返回用作反萃劑。生產(chǎn)流程見圖 。 圖 氧化銅礦酸浸法流程 (2) 硫化銅精礦焙燒浸出法 硫化銅精礦經(jīng)硫酸化焙燒后浸出，得到的含銅浸出液，經(jīng)電積得電銅。此法適于處理含有鈷、鎳、鋅等金屬的硫化銅精礦，但銅的回收率低，回收貴金屬較困難，電能消耗大，電 解后液的過(guò)剩酸量須中和處理，所以一般不采用。 (3) 從貧礦石和廢礦中提取銅 銅礦開采后坑內(nèi)的殘留礦、露天礦剝離的廢礦石和銅礦表層的氧化礦，含 第 11 頁(yè) 銅一般較低，多采用堆浸、就地浸出和池浸等方法，浸出其中氧化形態(tài)的銅，而所含硫化銅則利用細(xì)菌的氧化作用，使之溶解。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。 銅的火法冶金 火法煉銅是將銅礦（或焙砂、燒結(jié)塊等）和溶劑一起在高溫下熔化，或直接煉成粗銅，或先煉成冰銅（銅、鐵、硫?yàn)橹鞯娜垠w）然后在煉成粗銅。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。其一般流程如圖 ： 圖 銅火法冶金的一般流程 火法流程最大的優(yōu)點(diǎn)是適應(yīng)性廣，對(duì)各種不同的銅礦均能處理，特別是對(duì)一般硫化礦和富氧化礦很適用。 火法和濕法兩種工藝的特點(diǎn) 比較火法和濕法兩種銅的生產(chǎn)工藝，有如下特點(diǎn)： （ 1）后者的冶煉設(shè)備更簡(jiǎn)單，但雜質(zhì)含量較高，是前者的有益補(bǔ)充。 （ 2）后者有局限性，受制于礦石的品位及類型。 （ 3）前者的成本要比后者高。 可見，濕法冶煉技術(shù)具有相當(dāng)大的優(yōu)越性，但其適用范圍卻有局限性，并 第 12 頁(yè) 不是所有銅礦的冶煉都可采用該種工藝 。不過(guò)通過(guò)技術(shù)改良，這幾年已經(jīng)有越來(lái)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。濕法冶煉技術(shù)的提高及應(yīng)用的推廣，降低了銅的生產(chǎn)成本，提高了銅礦產(chǎn)能，短期內(nèi)增加了社會(huì)資源供給，造成社會(huì)總供給的相對(duì)過(guò)剩，對(duì)價(jià)格有拉動(dòng)作用。 總之，火法和濕法煉銅都各有利弊，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)的內(nèi)容 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。在做了深入的學(xué)習(xí)后，我們?nèi)チ岁兾魃搪鍩掍\廠現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)，實(shí)地考察該公司的成熟生產(chǎn)工藝、廠區(qū)布置、有關(guān)技術(shù)參數(shù)等等。為本 次設(shè)計(jì)收集了大量的資料數(shù)據(jù)，為我們的設(shè)計(jì)也提供了良好的借鑒作用 。 實(shí)習(xí)結(jié)束后，回校進(jìn)行論文的撰寫及繪圖等相關(guān)工作。 冶金計(jì)算 銅電解精煉冶金計(jì)算包括：電解過(guò)程金屬平衡和物料平衡，凈液量的計(jì)算。硫酸鹽生產(chǎn)物料平衡計(jì)算。硫酸耗量，電解槽熱平衡及蒸汽消耗等。 重要設(shè)備及輔助設(shè)備計(jì)算 根據(jù)工藝流程各個(gè)主要過(guò)程， 合理地選擇主要冶煉設(shè)備和確定個(gè)數(shù)、容量、對(duì)其主要尺寸加以計(jì)算，計(jì)算中采用的數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)有根據(jù)地引用文獻(xiàn)和生產(chǎn)實(shí)踐資料。 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。 運(yùn)輸設(shè)備的選擇和計(jì)算時(shí)，應(yīng)說(shuō)明冶煉工藝流程各主要工序的聯(lián)系，物料運(yùn)輸方式，運(yùn)輸及提升設(shè)備型號(hào)選擇依據(jù)及采用的運(yùn)輸方法并進(jìn)行計(jì)算。 銅電解精煉主要設(shè)備和輔助設(shè)備計(jì)算包括：電解槽的計(jì)算（普通槽和種板槽）。整流器及導(dǎo)電材料的計(jì)算和選擇，電解液循環(huán)系統(tǒng)設(shè)備及管道計(jì)算，車間運(yùn)輸設(shè)備計(jì)算與選擇，其他設(shè)備及設(shè)施。 制 圖內(nèi)容和要求 銅電解精煉車間設(shè)計(jì)的圖 紙包括：工藝流程圖、電解槽構(gòu)造圖、設(shè)備連接圖和車間平面布置圖共 三 張，其中包括 CAD 和手工繪制。 第 13 頁(yè) 第 14 頁(yè) 2 廠址選擇 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，節(jié)約資源；要靠近原材料、水、電供應(yīng)充足和產(chǎn)品銷售便利的地方，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)?自然地形和適宜的工程地質(zhì)、水文、地震等級(jí)條件及較好的協(xié)作條件等 [9]。 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)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。 (2)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售市場(chǎng)。 (3)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。 (4)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、自然資源保護(hù)區(qū)等問(wèn)題。 (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)。 第 15 頁(yè) 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)，廠址底下不宜又有用礦物礦藏或以開采的礦坑和溶洞等。 (6)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