【導(dǎo)讀】助設(shè)備的選型；主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的確定。使學(xué)生能夠理論聯(lián)系實(shí)際，1完成畢業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告，并收集有關(guān)資料，進(jìn)行技術(shù)準(zhǔn)備；2完成設(shè)計(jì)說明書1份；3繪出車間平面圖、剖面圖、電解槽安裝圖各一張；4完成與設(shè)計(jì)內(nèi)容相關(guān)的專題1篇，不少于5000字；5翻譯與本專業(yè)相關(guān)的外文技術(shù)資料1篇，中文不少于4000字。9閱讀并翻譯與設(shè)計(jì)內(nèi)容相關(guān)的英文資料一份。10根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)度隨時(shí)查閱相關(guān)的文獻(xiàn)資料。根據(jù)已知條件，選。定操作技術(shù)條件。在物料平衡和熱平衡計(jì)算的基礎(chǔ)上，根據(jù)給定的條件選擇合。適的工藝流程和主輔設(shè)備。對年產(chǎn)5萬噸銅的銅電解精煉槽進(jìn)行了槽型設(shè)計(jì)及。最后以“銅電解液。凈化方法的研究進(jìn)展”專題展開論述。

　　

【正文】 A/m3 左右，只宜偏低，不宜偏高。但大型電解銅廠為了生產(chǎn) ～ ㎜始極片，可以適當(dāng)升高。 種板槽使用的陽 極，應(yīng)當(dāng)力求雜質(zhì)含量較低，表面光潔平整，重量均勻，以減少雜質(zhì)對電解液的污染和防止極間短路現(xiàn)象。陽極在種板槽內(nèi)，只使用到正常周期的 1/2 或 2/3 即行更換，以保證陽極工作面積不至于顯著縮小，引起電流密度的升高和異極距的增加，以致電壓升高。種板槽內(nèi)換出的陽極尚有一定的厚度，須裝入商品槽中再用，直至達(dá)到固定周期為止。 5 產(chǎn)物 電解銅 表 5— 1粗銅和表 5— 2產(chǎn)物的電解銅等 級、雜質(zhì)含量規(guī)定（國標(biāo)） 表 5— 1 粗銅化學(xué)成分（國標(biāo)） 產(chǎn)品名稱 銅不少于 % 雜質(zhì)不于％ 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn) 砷 銻 鉍 鉛 雜質(zhì)總量 粗銅 一級 YB74082 二級 99 1 三級 四級 55 第 1 頁 五級 96 4 表 5— 2 電解銅化學(xué)成分（國標(biāo)） 產(chǎn)品名稱 代號 銅 +銀 不少 % 雜質(zhì)不大于％ 砷 銻 鉍 鐵 鉛 錫 電解銅 一號 5 2 二號 2 鎳 鋅 硫 磷 總和 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn) 電電解銅 一號 2 3 YB74082 二號 2 4 陽極泥 陽極泥的產(chǎn)出率和成分變化與陽極銅的成分和電解技術(shù)條件有關(guān)。銅陽極泥的產(chǎn)出率一般為電解銅量的 ～ %，本設(shè)計(jì)的銅陽極泥的產(chǎn)出率為 %（對電銅） 。下表是沈冶、貴冶及本設(shè)計(jì)的陽極泥的化學(xué)成分（見表 5— 3， 4）。 表 5— 3沈冶、貴冶及本設(shè)計(jì)的陽極泥率（ %） 項(xiàng)目 沈冶 貴冶 C 廠 D 廠 本設(shè)計(jì) 陽極泥率 ～ 表 5— 4沈冶、貴冶陽極泥化學(xué)成分（ %） 陽極泥化學(xué)成分 A廠 B廠 C廠 D 廠 Cu 25～ 30 Ni As 2 Sb 1～ 2 Bi Pb 3～ 5 Au Ag 7～ 9 Se 3～ 6 1 Te ～ 55 第 1 頁 6 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 銅電解回收率 銅電解回收率 =（電銅含銅量 +回收品含銅量） /裝入原料含銅量 100% 回收品指殘極、銅屑、碎銅、送凈液硫酸銅溶液和陽極泥等含銅物料（若陽極泥含銅本企業(yè)不能回收，則按損失處理）。銅電解回收率一般為 ～%。（由于本設(shè)計(jì)有些數(shù)據(jù) 未知，所以銅電解回收率無法計(jì)算），本設(shè)計(jì)取%。 勞動生產(chǎn)率 電解精煉車間實(shí)際勞動生產(chǎn)率計(jì)算如此下： 電解精煉車間實(shí)際勞動生產(chǎn)率 =年電銅產(chǎn)量 /車間勞動定員數(shù) 單位： t/人數(shù) 直流電能單位消耗 每噸電解銅的直流電能消耗按下式計(jì)算 直流電能消耗包括商品電解槽、種板電解槽、脫銅電解槽及線路損失等全部直流電能消耗量，一般直流電能消耗為 230～ 280KW?h/t 電銅 蒸汽單位消耗量 蒸汽單位消耗與電解槽及各類貯槽的表面覆蓋和槽壁保溫措施有關(guān)。在無措施的情況下一般為 ～ ，當(dāng)電解槽面采用覆蓋槽壁及管道采取保溫措施并各貯槽帶蓋的情況下，消耗一般為 ～ t/t 電銅。 硫酸單位消耗 硫酸單位消耗量一般為 4～ 10 ㎏ /t 電銅。 水單位消耗量 水單位消耗量一般為 3～ 5 3m /t電 銅 55 第 1 頁 電流效率 電流效率是指銅精煉過程中，實(shí)際析出的金屬量與理論析出量的百分比。 理論析出量即平均電流強(qiáng)度實(shí)際開動槽數(shù)和開動時(shí)數(shù)電化當(dāng)量（ ） 106 本指標(biāo)包括商品槽和脫銅電解槽的全部電流效率。一般為 96～ 97%影響電流效率的主 要因素有： （ 1）短路 陰極和陽極板不平整或懸掛不垂直，以及在陰極板邊沿生成樹枝狀銅結(jié)晶都會導(dǎo)致極間短路。 （ 2）漏電 電解槽與電解槽之間、電解槽與地面之間、各貯槽與地面之間以及電解液循環(huán)系統(tǒng)的絕緣不良等引起的漏電。 （ 3）化學(xué)溶解 電解液中存在的氧和三價(jià)鐵離子能使陰極銅反溶，電解液的溫度、游離硫酸濃度極銅離子濃度均能影響陰極銅反溶，通常由此使電流效率降低 ～ % 除上述因素外過高的電流密度、陽極含雜質(zhì)較高等也可降低電流效率。 殘極率 殘極率是指產(chǎn)出殘極量占陽極量的百分比。殘極率的可減少 重溶費(fèi)和金屬損失，提高直收率。但殘極率過低會造成槽電壓升高，電耗增加，甚至殘疾碎落損壞槽襯，一般殘極率取 15～ 18%，本設(shè)計(jì)殘極率取 15%。 槽電壓 槽電壓是影響電耗的重要因素，槽電壓由電解液電位降、金屬導(dǎo)體（包括電板、陽極、陰極、銅棒等）電位降、接觸點(diǎn)電位降、克服陽極泥電阻的電位降、濃差極化引起的電極電位降等組成。槽電壓隨電流密度的提高而上升。商品槽電壓一般為 ～ ；種板槽槽電壓一般為 ～ 。本設(shè)計(jì)商品槽槽電壓為 ；種板槽槽電壓為 。表 5— 1 國內(nèi)及本設(shè)計(jì)銅電解 槽技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 表 5— 1國內(nèi)及本設(shè)計(jì)銅電解槽技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 項(xiàng)目 單位 A 廠 B廠 C 廠 本設(shè)計(jì) 電解總回收率 % 電解直收率 % 81～ 直流電單耗 kW h/t 電銅 260～ 280 260 236 蒸汽單耗 t/t 電銅 1 ＜ 硫酸單耗 ㎏ /t 電銅 3 55 第 1 頁 電流效率 % 97 97 98 殘極率 % 17 ＜ 17 15 槽電壓 V ～ 7 主要設(shè)備的選擇與計(jì)算 電解槽 電解槽材質(zhì) 電解槽材質(zhì)主要有： （ 1）現(xiàn)在普遍采用鋼筋混凝土槽體。 鋼筋混凝土電解槽有成列就地?fù)v制，整列就地?fù)v制施工快、造價(jià)低。但檢修更換不變，絕緣處理難、易漏電； （ 2）單槽整體預(yù)制，單槽整體預(yù)制，搬運(yùn)、安裝、檢修、更換方便、絕緣好、漏電少，為多數(shù)工廠所用； （ 3）近代又發(fā)展到預(yù)制板拼裝式槽體。預(yù)制板拼裝式電解槽搬運(yùn)、安裝、更換方便，造價(jià)低，節(jié)省車間，為國外一些新建工廠采用。 （ 4）輝緣巖耐酸混凝土單個搗制槽和花崗巖單個槽，這些槽耐酸、 絕緣較好。但輝緣巖槽易滲漏?；◢弾r槽價(jià)格高，運(yùn)輸不便，且易產(chǎn)生暗逢滲漏。 通過對以上幾種材質(zhì)的比較，本設(shè)計(jì)電解槽材質(zhì)選用鋼筋混凝土槽體，單槽針體預(yù)制。 電解槽的構(gòu)造 通常電解槽由長方形槽體和附設(shè)的工業(yè)管，排液斗、出液斗的液面調(diào)節(jié)堰板等組成。槽體底部常做成由一端向另一端或兩端向中央傾斜，傾斜度 3%，最低處開設(shè)排泥孔，較高處有清槽用放液孔，放液排泥孔配有耐酸陶瓷或嵌有橡皮圈的硬鉛制作的塞子，防止漏液。此外在鋼筋混凝土槽體底部還開設(shè)檢漏孔，以觀察內(nèi)襯是否破壞，鋼筋混凝土電解槽壁厚一般為 80～ 120mm。 本設(shè)計(jì)選用：電解槽由長方形槽體和附設(shè)的工業(yè)管，排液斗、出液斗的液面調(diào)節(jié)堰板等組成，槽體底部常做成由一端向另一端傾斜，且傾斜度 3%，最低處開設(shè)排泥孔，較高處有清槽用放液孔，放液排泥孔配有耐酸陶瓷或嵌有橡皮圈的硬鉛制作的塞子，防止漏液。此外在鋼筋混凝土槽體底部還開設(shè)檢漏孔，以觀察內(nèi)襯是否破壞，鋼筋混凝土電解槽壁厚一般為 100mm。 電解槽襯里材質(zhì) 鋼筋混凝土電解槽內(nèi)襯選擇原則：造價(jià)低廉、耐高溫、耐腐蝕和電絕緣性 55 第 1 頁 能良好的材料，一般為鉛或含銻 3～ 6%的鉛銻合金板、軟板聚氯乙烯和玻璃鋼、鉛襯厚一般為 3～ 5mm；聚氯乙烯襯里通常為二層，每層厚 4～ 5mm；內(nèi)層塑料襯里一般不正槽鋪設(shè)；玻璃鋼襯里一般為 6～ 10 層，厚約 3～ 5mm。見表 7— 1。 國內(nèi)大部分銅電解工廠的電解槽襯鉛。但在新建工廠及老廠的改造中逐漸推廣使用聚氯乙烯襯里和玻璃鋼襯里。 通過對鉛板、軟聚氯乙烯板和玻璃鋼電解槽襯里的比較，再結(jié)合鋼筋混凝土電解槽內(nèi)襯選擇的原則，本設(shè)計(jì)選用玻璃鋼內(nèi)襯， 10 層，厚 5mm。 表 7— 1電解槽襯里材質(zhì)比較 襯里材質(zhì) 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 鉛板 施工簡單，耐酸，耐溫性能好 價(jià)格昂貴，機(jī)械能電絕緣性能差、漏電 軟聚氯乙烯板 施工簡 單，價(jià)格低廉，有優(yōu)良的絕熱和電絕緣性能 耐熱性能較差，機(jī)械性能隨溫度上升而降低，易老化 玻璃鋼 絕熱，絕緣性能好，耐腐蝕，價(jià)格比襯鉛低廉 樹脂材質(zhì)要求嚴(yán)，施工技術(shù)要求高 電解槽進(jìn)出液方式 電解槽進(jìn)出液直接影響槽內(nèi)銅離子、添加劑及溫度在電解液里的均勻性和金、銀的損失。 小陽極板電解時(shí)，由于電解槽尺度比較小，一般采用上進(jìn)液、下出液的循環(huán)方式。 隨著電解槽的大型化、電極間距的縮小及電流密度的提高，通常的電解槽供排液方式難以適應(yīng)生產(chǎn)要求，有的工廠即在電解槽底中央沿槽長度方向設(shè)一個給液管，或在槽底量兩 側(cè)設(shè)兩個平行的給液管，通過沿管均布的小孔給液。排液漏斗安放在槽兩端壁上預(yù)留的出液口上并與槽內(nèi)襯連成整體。出液漏斗內(nèi)設(shè)有調(diào)節(jié)電解槽液面高度隔板式三角堰板。三角堰板同時(shí)也可觀測電解液流量。 另一種大型槽供液法為上供液、下排液。即在電解槽一長邊的兩拐角處各設(shè)以供液口，各供一半電解液，在另一長邊中央下部設(shè)一排液口，供液口來的電解液流呈對襟襖線噴射，由排液口將電解液引向電解槽一端排出。此法能防止陽極泥上浮。 根據(jù)本設(shè)計(jì)實(shí)際情況，電解槽進(jìn)出液方式選用：上供液、下排液。 銅電解槽的安裝 銅電解槽安裝在鋼筋混凝 土橫梁上。為防止電解液滴在橫梁上造成腐蝕漏電，在橫梁上首先鋪設(shè)厚 3～ 4mm，比橫梁每邊寬出 200～ 300mm 的軟聚氯乙烯保護(hù)板，然后在槽底四角墊以瓷磚及橡膠板用以絕緣。通常由多個電解槽排成一列，兩個相鄰電解槽要留 20～ 30mm 的空隙。槽側(cè)壁頂面覆以塑料（或硬橡膠板、瓷板和瀝青油毛氈等）墊層，裝設(shè)槽間導(dǎo)電板、絕緣分隔板，以支承陽極掛耳 55 第 1 頁 和陰極導(dǎo)電棒；陰陽極按規(guī)定極距均勻相間，懸垂排列陰極邊緣與槽側(cè)壁應(yīng)保持 50～ 80mm 空隙，以便電解液均勻流動和防止極板碰壁；電極下緣至槽底應(yīng)有200～ 400mm 空間作為陽極泥的沉 積用。本設(shè)計(jì)采用兩個相鄰電解槽 20mm，電極下緣至槽底 400mm。 電解槽的計(jì)算 表 7— 2電解槽的計(jì)算已知條件 項(xiàng)目 已知條件 年產(chǎn)電解銅（一級銅） 50000t 年工作日： 360d 商品電解槽電流密度 250A/m2 電解槽作業(yè)率 96% 電流效率 % 同極中心矩 100mm 電流強(qiáng)度 12020A 電解車間溫度 25℃ 電解槽外壁 35℃ 始極片尺寸 1050 1000mm A、 陰極板 本設(shè)計(jì)中，在商品槽中始極片為電解槽的陰極，其尺寸為： 1050 1000mm。 為避免陰極邊緣生成樹枝狀結(jié)晶，陰極板尺寸比陽極板寬 35～ 55 ㎜，長25～ 45 ㎜。 B、陽極板 陽極尺寸的選擇與生產(chǎn)規(guī)模，操作機(jī)械化程度及其它一些條件有關(guān)。 結(jié)合本設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，即本設(shè)計(jì)的精煉廠為中型工廠，機(jī)械化程度也不算太高，同時(shí)為避免陰極邊緣生成樹枝狀結(jié)晶，陽極板的尺寸為 1010 960mm。 55 第 1 頁 圖 6— 1陽極板 C、種板 種板的材質(zhì)目前有紫銅板、不銹鋼板和鈦板三種，以紫銅板為最多，各種材質(zhì)的優(yōu)缺點(diǎn)比較如下： 表 6— 3種板材質(zhì) 材質(zhì) 厚度 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 紫銅板 3 ～ 4（㎜） 價(jià)格便宜；銅掛耳與母板接觸良好 ；絕緣材料粘附強(qiáng)度大。 對隔離劑要求較嚴(yán)，質(zhì)地較軟，易變形引起槽內(nèi)短路，笨重。 不銹鋼板 2 ～ 3（㎜） 重量輕，始極片易剝離； 質(zhì)硬，與絕緣材料粘結(jié)不如鋼材，彈性大，難以平直。 鈦板 ～（㎜） 不需隔離劑，剝片容易，重量輕，始極片成品率高達(dá) 95%以上，使