【導讀】本設(shè)計書主體思路是圍繞著“火法煉銅—銅電解精煉”來寫的，通過對本書的學習，會讓你更加的了解銅電解精煉工藝。第7章為：“廢水、廢渣、廢氣”的處理。

　　

【正文】 鎳進入電解液的百分數(shù) 91％ 砷進入電解液的百分數(shù) 72％ 銻進入電解液的百分數(shù) 38％ 室溫 25℃ 表 43 銅電解過程中各元素的分配率（％） 元素 進入溶液 加入陽極泥 加入陰極 金 － 1 銀 － 98 2 銅 98 硒和碲 － 99 1 鉛 － 99 1 昆明冶金高等?？茖W校冶金材料學院 年產(chǎn) 10 萬噸電解銅設(shè)計書 31 鎳 91 19 砷 72 28 微量 銻 38 62 微量 硫 － 97 3 鐵 75 10 15 鋅 93 4 3 鋁 75 20 5 二氧化硅 － 100 － 鉍 20 80 微量 表 44 銅電解液中有害雜質(zhì)允許含量（克 / 升） 元素 Ni As Fe Sb Bi 含量 14 5 物料平衡計算： （ 1） 1t 陽極銅需要溶解陽極量 : （ 2） 陽極實際需要量： （ 3） 實際溶解陽極量： （ 4） 陽極的含銅量： （ 5）殘極量： 125352 18%＝ t/a %98% % ＝?? ?at /1 2 5 3 5 2)(9 9 1 0 0 0 0 00 2 4 ＝?? ?at /1 0 2 7 8 89 9 1 0 0 0 0 00 2 4 ＝?at / 2 4 7 7 5% 2 5 3 5 2 ＝?昆明冶金高等?？茖W校冶金材料學院 年產(chǎn) 10 萬噸電解銅設(shè)計書 32 （ 6） 殘極含銅量： %= t/a （ 7）計算陽極泥量： 100000 %=600 t/a （ 8） 陽極泥含銅量： t/a （ 9） 電解液中銅含量： 102788 % = t/a 表 45 陽極泥中各元素重量級百分比 表 46 銅電解精煉主要元素物料平衡 物料名稱 物料量 Cu As Ni Au Ag t/a % t/a % t/a % t/a % t/a % t/a 裝入 陽極 125352 合計 產(chǎn)出 電解銅 100000 99930 殘疾銅 陽極泥 600 電解液 37 損失及計算誤差 15 合計 元素 進入陽極泥的量， t/a 陽極泥成分， % 元素 進入陽極泥的量， t/a 陽極泥成分， % Cu 102788 % = Au 102788 = As 102788 = Ag 102788 = Sb 102788 = Fe 102788 = Ni 102788 = S 102788 = Bi 102788 = Zn 102788 = Pb 102788 = 其他 Se+Te 102788 = 共計 600 100 昆明冶金高等專科學校冶金材料學院 年產(chǎn) 10 萬噸電解銅設(shè)計書 33 電解液凈化機硫酸鹽生產(chǎn)冶金計算 凈液量計算 假設(shè)設(shè)計規(guī)模為年產(chǎn)電解銅 100000t，陽極泥成 分為 Cu:% Ni:% As:% Sb:% Bi:%,生產(chǎn) 1t 電銅所溶解的陽極板量為 ，在凈化過程中砷、銻、鉍的脫出率均為 85%，根據(jù)本例陽極銅中含鎳量，鎳的脫出率定位 75%。 按主要元素分別計算凈液量如下： QCu= 19353%9850 % ＝? ???? m3/a QNi= 11399%7514 1000%80% ＝? ???? m3/a QAs= 8680%855 1000%72% 00 ＝? ???? m3/a QSb= 18325% 1000%38% ＝? ???? m3/a QBi= 3375% 1000%20% ＝? ???? m3/a 從計算結(jié)果看，需凈液液最大的是銅，其次是銻。銅的脫出采用在電解工序電解槽中增加不溶陽極的方法脫除，故凈液量以銻元素所需的量計算，取 19000 m3/a 按 19000m3/a 的凈液量推算出電解液的實際成分為（ %）： Cu 50,Ni 4,As , Sb , Bi ,H2SO4 180. 硫酸鹽生產(chǎn)物料平衡計算 （ 1）硫酸銅的物料平衡計算 假設(shè)中和終夜含 Cu120g/L； 中和過程溶液體縮率 70%； 加入銅料的品位 %； 昆明冶金高等?？茖W校冶金材料學院 年產(chǎn) 10 萬噸電解銅設(shè)計書 34 硫酸銅平均結(jié)晶率 60%； 硫酸銅含銅 %； 一次結(jié)晶液體縮率 81%； 硫酸銅結(jié)晶洗水返回中和系統(tǒng)中； 銅回收率 98% A 計算銅料加入量 結(jié)晶洗水體積先取 5880m3/a 計算，成分根據(jù)經(jīng)驗取 Cu40g/L，H2SO450g/L,則進入中和過程的混 合溶液成分為： Cu= 0190 00 40588 050190 00 ＝? ??? g/L H2SO4= 50588018019000 ＝? ??? g/L 加入銅料量（按噸銅計） Q=120?124880?70%???= t 加入銅量耗酸： ?5/= t 中和終液體積： 2488?70%=17416 m3/a 中和終液溶液含酸： 13317416 ＝??? g/L B 計算硫酸銅產(chǎn)品產(chǎn)量 硫酸銅結(jié)晶量： 51 3910 %6017 41 612 0 ＝? ?? t 結(jié)晶水及成分 根據(jù)實踐，硫酸銅結(jié)晶的洗水量為每噸 ，洗水含酸約50g/L，含 Cu 約為 40g/L，則洗水量為： 5139?=4111 m3/a 洗水帶走銅量： 4111?40?= t 硫酸銅產(chǎn)品產(chǎn)量： % %%6017416120 ＝????? t 昆明冶金高等?？茖W校冶金材料學院 年產(chǎn) 10 萬噸電解銅設(shè)計書 35 C 一次母液體積及銅、酸濃度 一次母液體積： 17416? 81%= m3/a 母液含銅量： %98%4017416120 ＝??? g/L 母液含酸： 50588013317416 ＝??? g/L （ 2） 脫銅電解物料平衡計算 假設(shè)：一次脫銅終夜含銅 30g/L 二次脫銅終夜含銅 三次電銅含銅 % 黑銅板、粉平均含銅 70% 銅回收率 98% 二級銅產(chǎn)量： % %)( ＝???? t/a 黑銅板、粉量： %70 %)( ＝???? t/a 黑銅板、粉含雜質(zhì)質(zhì)量： As= % % ＝??? Sb= % % ＝??? Bi= % % ＝??? 脫銅電解過程增酸： () 98/ g/L 脫銅終夜含酸： += g/L （ 3） 粗硫酸鎳生產(chǎn)計算 假設(shè)：在硫酸銅生產(chǎn)過程中鎳的回收率為 98% 粗硫酸鎳含鎳 % 回收酸含鎳 6g/L，銅 ， H2SO41100g/L。 昆明冶金高等?？茖W校冶金材料學院 年產(chǎn) 10 萬噸電解銅設(shè)計書 36 進入粗硫酸鎳生產(chǎn)中的鎳量： 19000 4 98%= t/a 忽略 蒸發(fā)過程的酸損失不計，回收酸的體積應(yīng)為： V=（ ） /1100= m3/a 粗硫酸鎳產(chǎn)量為： 6 凈液過程主要物料平衡表見表 47： 表 47 凈液過程主要物料平衡表 : 序號 物料名稱 物料量 Cu Ni As Sb Bi % t/a % t/a % t/a % t/a % t/a 進入 不潔電解液 19000 50g/L 950 4g/L 8 g/L 3 g/L 1 g/L 加入銅料 905 小計 1855 產(chǎn)出 二級電銅 % 硫酸銅 粗硫酸銅 黑銅板、粉 回收酸 損失誤差 0 小計 1855 昆明冶金高等?？茖W校冶金材料學院 年產(chǎn) 10 萬噸電解銅設(shè)計書 37 電解槽熱平衡計算 由電解槽計算得（ ） 電解槽內(nèi)尺寸： 7100 1110 1275 電解槽外尺寸： 7300 電解槽內(nèi)尺寸 1310 電解槽內(nèi)尺寸 1375 電解槽共 286 個 ,實際選用 300 個 假設(shè)：電流強度： 40000A 槽電壓： 電解液溫度： 64℃ 電解車間室溫 25℃ 電解槽外壁溫度 35℃ 電解液循環(huán)速度 25L/min 熱收入 熱收入為電流通過電解液時所產(chǎn)生的熱： Q=EItN =(103) E：克服電解液阻力得到的電壓，為槽電壓的 50%左右 I：電流強度 t:時間（ S） N：電解槽數(shù) Q= 50% 40000 3600 300 = KJ/h 熱支出 （ 1） 電解槽液面水蒸氣發(fā)熱損失 Q1 電解槽總液面積： F=300 = m2 每平方電解槽液面在無覆蓋時的小時水蒸發(fā)量查表得(). 昆明冶金高等專科學校冶金材料學院 年產(chǎn) 10 萬噸電解銅設(shè)計書 38 64℃的水氣化熱為 KJ/Kg Q1= = KJ/h (2)電解槽液面輻射與對流熱損失 Q2 根據(jù)博立葉公式： Q=K（ t2t1)F K:輻射 與對流導熱系數(shù)，這里取 （ .℃ ) Q2= (6425) = KJ/h (3)電解槽外壁的輻射與對流熱損失 Q3 槽壁總面積 =300（ + 2+ 2） = Q=K（ t2t1)F Q3=（ 3525） = KJ/h （ 4） 循環(huán)管道內(nèi)溶液熱損失 Q4 電解液循環(huán)量 =25 60 300 =450m3/h Q4=VrCp△ t =450 1250 4=7717500 KJ/h 全車間不要補充熱量： Q1+Q2+Q3+Q4Q=+++7717500647= KJ/h 昆明冶金高等?？茖W校冶金材料學院 年產(chǎn) 10 萬噸電解銅設(shè)計書 39 表 48 電解精煉熱平衡 熱收入 KJ/h 熱支出 KJ/h 流通過電解液產(chǎn)生的熱 電解液液面水蒸發(fā)熱損失 加熱器補充的熱量 電解槽液面輻射與對流熱損失 槽外壁的輻射與對流熱損失 循環(huán)管道內(nèi)溶液熱損失 7717500 合計 合計 銅電解精煉電解槽的計算 陰、陽極的選擇 陰極： 1000 1000 （ mm) 陽極： 980 960（厚度有年產(chǎn)量算出） 電解槽數(shù)量及尺寸計算 （ 1） 電解槽總數(shù) N=16 10ItnA（ 1P) A:晝夜產(chǎn)陰極銅量； 昆明冶金高等?？茖W校冶金材料學院 年產(chǎn) 10 萬噸電解銅設(shè)計書 40 N：電解槽總數(shù)； I：取定電流強度； t：晝夜實際通電時間； n1：電流效率； P：電解槽備用系數(shù)。 本設(shè)計選用以下技術(shù)條件： 電流密度 40000A，電流效率 96%，晝夜通電量為 ,備用系數(shù) 10%。 根據(jù)公式得： N= %) 0 0 0 01 8 103 6 01 0 0 0 0 0 6 ???? ? （=286 個 由于車間內(nèi)電解 槽按 5 列排列級合理性，取 300 個電解槽 （ 2） 電解槽尺寸 本設(shè)計電流密度取 300A/m，電解槽同極中心距取 100mm，采用的陰極尺寸為： 1000 1000mm 陰極面積： 2 1000 1000 106=2m2 陰極片數(shù)： n0=I/Dnfe=40000/300 2= 片 =67 片 陽極片數(shù)： 67+1=68 片 電解槽的長、寬、深 壁端和電極表面間距離取 200mm，陰極兩側(cè)距槽