【正文】 為了消除短路，必然消耗大量的勞動。 縮短同極中心距能降低電解液電阻，即降低電解槽的電壓和電解銅的直流電耗，減少 電能消耗。 本次設(shè)計(jì)是使用傳統(tǒng)電解法，考慮到各種技術(shù)指標(biāo)，所以本次設(shè)計(jì)采用高電流密度為 260A/m2 。 電流密度的提高受到很多因素的影響，如陽極板的尺寸及成分、電解液成分及溫 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 第 1 頁 度、極間距、溶液循環(huán)等。電流密度高，易產(chǎn)生粗粒不粘附的多孔沉積物，而且陽極易鈍化。電流密度是銅電解精煉中最重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)之一，也是影響金屬沉積物結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的一個(gè)主要因素。在下進(jìn)上出式電解槽中溶液溫度的分布不能令人滿意，并且電解液的流動方向與陽極泥的沉降方向相反，不利于陽極泥的快速沉降，但可使電解液中的漂浮陽極泥盡快排出 槽外，減少其在槽中的積累，故特別對于高砷銻銅陽極有利。 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 第 1 頁 電解液的循環(huán)方式，即電解液在電解槽內(nèi)流動方向，最常用的有上進(jìn)下出和下進(jìn)上出兩張，還有一些新的循環(huán)如平行流電解槽。本設(shè)計(jì)電解液溫度為 61℃。電解溫度一般保持在 55～ 65℃，采用高電流密度電解時(shí)，電解溫度要高于 60℃。另一方面，電解液溫度提高后，降低了電解液的電阻，使陰極上的突出物點(diǎn)的面積電流降低，降低了不規(guī)則物的形成速度，改善了銅沉積物的結(jié)構(gòu)和純度。溫度升高，電解液粘度下降，漂浮的陽極泥容易沉降 ?，F(xiàn)在國內(nèi)工廠一般采用：膠＋硫脲＋鹽酸混合添加劑，效果很好。由于少量銀溶解進(jìn)入電解液中，加入的 Cl 與銀形成氯化銀沉淀進(jìn)入陽極泥。電解過程中，由于兩極表面不平或銅粉等固體微粒粘附到陰極表面等原因，使陰極表面局部地方電流密度過大，Cu2+析出過快，形成球狀、針狀或片狀的銅粒子。一般每噸銅需要大約 30～ 70克加入。 ② 硫脲、干酪素、阿維通 該類添加劑稱為補(bǔ)充添加劑。 明膠在電解精煉中起到潤濕劑的作用，防止銅陽極長氣孔，保證的到平整、光滑的陰極銅。電解精煉中若不加入添加劑，陰極上沉積的銅是軟的，且結(jié)晶粗糙，這種表面易于夾帶雜質(zhì)，并且在下部長出疙瘩，無法得到合格的陰極銅?？刂齐娊庖褐须s質(zhì)濃度的方法，是以在電解過程中積累速度最大的雜質(zhì)為基礎(chǔ)，按其積累的速度，計(jì)算出它在全部電解液中每日積累的總量，然后從電解液循環(huán)系 統(tǒng)中抽出相當(dāng)于這一總量的電解液送往凈化工序，再補(bǔ)充以新水和硫酸。 在電解過程中必須根據(jù)各種具體條件加以掌握，控制電解液的含銅量處于規(guī)定范圍。電流密 度為250～ 300A/m2時(shí)，電解液含銅則略有提高，至 4550克 /升 。但在使用含銅濃度過低的電解液時(shí)，一但電解液循環(huán)發(fā)生障礙，陽極發(fā)生鈍化、陰極附近的銅離子濃度補(bǔ)充不及時(shí)的時(shí)候，雜質(zhì)就可能在陰極上析出。 電解液中 Cu2+含量一般為 40~50g/l。另外，硫酸銅的分解電壓較低，砷、銻、鉛等在硫酸溶液中能生成難溶化合物，因而雜質(zhì)對陰極質(zhì)量的影響相對較小，而且貴金屬在硫酸溶液中也能得到較完全的分離。 作為陰極的始極片質(zhì)量對于電解作業(yè)的穩(wěn)定、電解銅質(zhì)量的提高是極其重要的。 鈦種板在使用過程中需定期（ ）將表面仔細(xì)、均勻地打磨，因?yàn)殡S著鈦母板表面的氧化，表面的氧化膜變厚或參差不齊，始極片組織粗糙，機(jī)械性能降低，打磨后鈦板表面可以獲得一層均勻連續(xù)而厚度適當(dāng)?shù)难趸ぁ? 鈦種板與掛耳最好的連接方式是由厚度為 2mm銅板與 2mm鈦板通過爆炸焊接而成的鈦銅復(fù)合板連接，銅材在里，鈦材在外。鈦板在使用過程中，不易變形，始極片易剝離，鈦板材質(zhì)輕，耐腐蝕，不需要使用隔離劑，始極片成品率較高，結(jié)晶致密，延展性好，表面平整光滑。陽極中含硒、碲都以硒化物、碲化物存在，在電解過程中在陽極上形成程度不同的松散外殼或從陽極表面脫落，沉入槽底，成為陽極泥，其很少在陰極表面粘附，因此對陰極銅質(zhì)量影響很小。陽極溶解時(shí)，這些元素成為離子進(jìn)入溶液，大部分水解成固態(tài)氧化物，一部分則在電解液中積累。因此，電解過程中氯離子的加入可減少銀的損失。 第二類：比銅顯著正電性的元素 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 第 1 頁 銀、金和鉑族元素比銅具有較大的正電性，但它們通常只以很小的濃度與銅形成固溶體，若濃度較高時(shí)，則形成過飽和固溶體。依陽極銅中鐵含量的不同，還可能出現(xiàn)含鐵的 NiO、 NiFe2O4和其它含鎳的氧化鐵相。為了提高冶煉流程中鎳的綜合利用率，火法精煉時(shí)，力求將鎳最大限度地以金屬鎳的形態(tài)保存在陽極板中 , 即調(diào)銅保鎳。 PbSO4一旦生成即附著在陽極表面，或逐漸從陽極上脫落沉入槽底。此時(shí)，陰極被錫污染就會特別嚴(yán)重，同時(shí)大量的錫酸還可能包圍陽極，影響陽極的溶解并增大槽電壓。這種膠狀沉淀，若能盡量沉入陽極泥中，則可以減少電解液中砷、銻的含量。錫在陽極溶解時(shí)，先以二價(jià)離子進(jìn)入電解液： Sn – 2e = Sn2+ 二價(jià)錫在電解液中逐漸被氧化為四價(jià)錫： SnSO4 + 1/2O2 + H2SO4 = Sn(SO4)2 + H2O SnSO4 + Fe2(SO4)3 = Sn(SO4)2 + 2FeSO4 硫酸高錫很容易水解而產(chǎn)生溶解度不大的堿式鹽。陽極中的鐵以 Fe2O3 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 第 1 頁 形式存在與銅晶體間的縫隙中，粒度為 2~3μm。鋅在陽極溶解時(shí)，全部成為硫酸鋅進(jìn)入溶液。其余則在電解液中積累。由雜質(zhì)元素行為決定的在各電解產(chǎn)物 (電解液、陰極銅、陽極泥 )間的分布關(guān)系，還與它們在陽極泥中的含量、氧的含量和電解技術(shù)等條件有關(guān)。 當(dāng)賤金屬與銅一起溶于電解液時(shí)，貴金屬或化合物則在電解液中沉淀。銅陽極的物理性狀要求陽極厚薄均勻、適當(dāng)、平整無邊、無毛刺、無夾渣、質(zhì)量均勻、垂直度高等。本次設(shè)計(jì)采用改進(jìn)優(yōu)化后的傳統(tǒng)電解工藝，結(jié)合設(shè)計(jì)的規(guī)模確定本設(shè)計(jì)采用大陽極板，并且由清 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 第 1 頁 遠(yuǎn)云銅自身生產(chǎn)，引進(jìn)一些陽極及陰極加工機(jī)組以適應(yīng)擴(kuò)建后生產(chǎn)需求。 工藝流程圖 本設(shè)計(jì)采用傳統(tǒng)電解法，工藝流程圖如圖 ： 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 第 1 頁 圖 工藝流程圖 第三章 主要技術(shù)條件及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的選擇與論證 概述 陽極銅 本設(shè)計(jì)的陽極銅來源 : 廣東清遠(yuǎn)云銅有色金屬有限責(zé)任公司現(xiàn)在采用的電解系統(tǒng)是小陽極板常規(guī)電解工藝，總生產(chǎn)能力年產(chǎn) 10 萬噸。 Au、 Ag及 Pt 族元素點(diǎn)位更正，在陽極上不能被氧化進(jìn)入溶液，落到電解槽底部進(jìn)入陽極泥中。這樣使銅和雜質(zhì)進(jìn)一步分離。從上面兩表中比較可以看出如果企業(yè)電解生產(chǎn)規(guī)模年產(chǎn)大于 10 萬噸，則選擇 ISA 法有經(jīng)濟(jì)價(jià)值，綜合指標(biāo)高。對于大型企業(yè)來說投資大，成本收回也快， ISA 法無疑將比傳統(tǒng)法更有經(jīng)濟(jì)效益，更有容易實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)；但對于小規(guī)模生產(chǎn)電解車間來說， ISA 法投資成本過高，企業(yè)成本收回不容易，不利于盈利。 1979 年澳大利亞精煉銅公司（ Coppei refi iesplyLtd． CRL）首先將此法用于銅電解精煉工業(yè)生產(chǎn)，以后美國、加拿大和聯(lián)邦德國等精煉廠也應(yīng)用了這一方 法?？蓮?qiáng)化生產(chǎn)，節(jié)省投資，縮短電解銅在產(chǎn)周期。但是傳統(tǒng)法的始極片制作工藝復(fù)雜，不僅需要獨(dú)立的生產(chǎn)系統(tǒng)，而且制作過程中 勞動強(qiáng)度過大，再有電解槽數(shù)量多、廠房占地面積大、工藝流程自身存在一些缺陷。 隨著冶煉技術(shù)的進(jìn)步，生產(chǎn)設(shè)備的不斷改進(jìn)，除了傳統(tǒng)方法之外，出現(xiàn)了兩種新的電解生產(chǎn)技術(shù)：周期反向電流法（ PCR）電解，永久性不銹鋼陰極（ ISA）電解。 在實(shí)際生產(chǎn)中，首先要生產(chǎn)始極片，即在種板槽中用火法精煉或熔煉產(chǎn)出的陽極銅作為陽極，用鈦母板作為陰極，用硫酸、硫酸銅水溶液作電解液，通過一定電流密度的直流電，使陽極的銅電化學(xué)溶解，并在母板上析出純銅薄片（始極片）。此外，還產(chǎn)出陽極泥、硫酸銅、硫酸鎳、砷銻渣。 設(shè)計(jì)規(guī)模及產(chǎn)品方案 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書，本次設(shè)計(jì)的規(guī)模是：年產(chǎn) 8 萬噸高純陰極銅的電解車間。清城區(qū)有海外華僑和港澳同胞 10 多萬人，是省重點(diǎn)僑鄉(xiāng)之一。 石角鎮(zhèn) 東南部有依山傍水， 石角鎮(zhèn)水電站為全鎮(zhèn)人民生活和工業(yè)用水提供充足的水資源。京廣鐵路途經(jīng)區(qū)內(nèi)銀盞、源潭兩站，營運(yùn)線長 30 公里；北有 107 國道縱貫全區(qū)，至廣州花都新國際機(jī)場僅有 28 公里，東有清佛公路，西有清三公路，自然村之間全部鋪上水泥路面，暢通無阻；北江河?xùn)|西流向可長年通航 100 噸輪船，有專用深水碼頭和直通港澳地區(qū)、黃埔港的定期航班。位于清遠(yuǎn)市的最南端，地處清遠(yuǎn)、廣州、佛山三市的交匯點(diǎn)， 南接廣州市花都區(qū)、西與佛山市三水區(qū)相鄰，區(qū)位優(yōu)勢非常明顯，交通十分便利，距新白云國際機(jī)場僅 30 分鐘車程。與國外先進(jìn)的再生處理工藝相比，對廢雜銅預(yù)處理及再生利用工藝及裝備整體水平落后，廢雜銅的預(yù)處理及再生利用兩大環(huán)節(jié)脫鉤，我國至今還沒有一個(gè)從廢雜銅拆解到陰極銅精煉的完整廢雜銅工廠。清遠(yuǎn)市清城區(qū)再生有色金屬產(chǎn)業(yè)已有近 30 年歷史，年拆解廢舊金屬近 100 萬噸，其中再生銅 50 多萬噸，占 全國再生銅產(chǎn)量的四分之一。根據(jù)電線電纜行業(yè)十二五規(guī)劃的內(nèi)容，由于智能電網(wǎng)建設(shè)、城鎮(zhèn)化趨勢以及鐵路和地鐵項(xiàng)目的帶動，未來十年中國線纜行業(yè)的增速達(dá)到 8%及 10%以上。此外，雖說消費(fèi)有可能下滑，但供應(yīng)更加不容樂觀，如果歐洲經(jīng)濟(jì) 下滑，有可能會進(jìn)一步減少廢銅產(chǎn)出，消費(fèi)減少的同時(shí)也會降低供應(yīng)。 預(yù)計(jì) 2020 年銅價(jià)走勢呈高位震蕩，相較而言，上半年不確定性較多，歐債危機(jī)的疑慮仍將持續(xù)困擾市場，下半年情況有望有一定好轉(zhuǎn)。 從主要銅消費(fèi)行業(yè)看，除了電力行業(yè)有望保持較高增長以外，其余如空調(diào)制冷、建筑、交通運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)的增速將低于 2020 年，預(yù)計(jì) 2020 年國內(nèi)的精銅消費(fèi)量為 776萬噸，比 2020 年增加不到 6%，增幅進(jìn)一步萎縮。整體看， 2020 年全球銅供應(yīng)預(yù)計(jì)小幅過剩，還算基本處于供求平衡，對銅價(jià)繼續(xù)形成一定支撐。預(yù)計(jì) 2020 年罷工事件有望減少， Codelco、必和必拓等主要礦業(yè)巨頭也有意提高開采銅礦石品位，加之一些銅礦項(xiàng)目有望投產(chǎn)，因此銅礦產(chǎn)量有望出現(xiàn)較大幅度回升，達(dá)到 1310 萬噸左右，比 2020 年增長約 6%。具體到各主要銅消費(fèi)行業(yè)來看，隨著十二五開局以及農(nóng)村進(jìn)行電網(wǎng)改造， 2020 年該行業(yè)的投資額快速回升，對銅需求拉動作用明顯；空調(diào)制冷行業(yè)在 2020 年發(fā)展迅速，中國銅需求收益與家電下鄉(xiāng)，以舊換新、節(jié)能補(bǔ)貼等優(yōu)惠政策的帶動。因此，整體來看， 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 第 1 頁 廢銅市場的供應(yīng)有 6 萬噸左右的過剩，過剩量主要出現(xiàn)在下半年，上半年依然是供應(yīng)偏緊張的局面。 國內(nèi)在再生銅產(chǎn)量受到一定影響，供應(yīng)小幅過剩 具有色協(xié)會公布的數(shù)據(jù)， 2020 年國內(nèi)再生銅產(chǎn)量為 萬噸，比上年同期增長了 %，占精銅總產(chǎn)量達(dá)到 %，比上一年同期提高 。 據(jù)中國有色金屬工業(yè)協(xié)會的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示， 2020 年 111 月份國內(nèi)銅精礦含銅產(chǎn)量 萬噸，同比增加 %，預(yù)計(jì) 2020 年全年產(chǎn)量將達(dá)到 萬噸左右，比上年增加 %。 2020 年薪增產(chǎn)能大大高于上年，國內(nèi)再次進(jìn)入銅冶煉投產(chǎn)的高峰期，預(yù)計(jì)這種情況將延續(xù)至 2020 年。這也是中國精煉銅產(chǎn)量自 2020 年 8 月觸及 518,000 噸的產(chǎn)量紀(jì)錄高位之后，中國精煉銅產(chǎn)量首度出現(xiàn)月度增幅。同時(shí)， 2020 年金融危機(jī)后又一影響全球的金融事件一歐債危機(jī)的出現(xiàn)，雖然暫時(shí)還沒有真正帶來對需求的壓制，但已有部分跡象，后市銅需求會受到一定影響。不過，諸如智利等傳統(tǒng)精銅生產(chǎn)大國受到了金融危機(jī)帶來的資金壓力、礦石品位下降、運(yùn)輸及裝運(yùn)設(shè)備故障及礦石破碎設(shè)備維修等因素影響，精銅產(chǎn)量出現(xiàn)下滑，限制了全球精銅產(chǎn)量的增幅。 2020 年全球銅市場供求關(guān)系 銅精礦供應(yīng)缺口較上一年進(jìn)一步擴(kuò)大 受罷工、礦石銅品位下降、意外天氣，以及金融危機(jī)帶來的大型礦山項(xiàng)目投產(chǎn)、擴(kuò)建推遲或暫停等諸多因素的影響， 2020 年全球銅精礦產(chǎn)量較 2020 年無幾增長。 供需層面，需求放緩比較明顯，主要受到出口以及國家政策效果減退的影響；供應(yīng)面則由于上半年主要消費(fèi)廢銅、電銅進(jìn)口下滑轉(zhuǎn)變?yōu)橄掳肽曛饕M(fèi)電銅、電銅進(jìn)口大幅回升的局面。但自 6 月之后的中國緊縮政策以及以美國信用降級為開端的發(fā)達(dá)國家債務(wù)問題使形勢急轉(zhuǎn)，商品市場價(jià)格出現(xiàn)大幅的震蕩下跌。隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和人民生活水平的日益提高，大批智能化小區(qū)的建設(shè)，人們對銅在提高生活質(zhì)量方面所具有的巨大優(yōu)越性的認(rèn)知度的提高，相信居民生活用銅的需求量