【正文】 的火法精煉技術(shù)都能使陽極銅中的硫含量低至 %以下，因此對電解過程的影響很小。因此，粗銅火法精煉時(shí)，應(yīng)該把陽極銅中的含氧量控制在低限內(nèi)，以消除上述不利影響，保證電解生產(chǎn)地正常進(jìn)行。前已述及， NiO的行為對電解過程有很大的影響。 7)向電解液中添加配比適當(dāng)?shù)奶砑觿?，保證陰極銅表面光滑、致密，減少漂浮陽極泥或電解液對陰極銅的污染。 6)加強(qiáng)電解液的過濾。 5)加強(qiáng)電解液的凈化，保證電解液中較低的砷、銻、鉍濃度。4)電流密度不能過高。 為了避免陽極銅中的雜質(zhì)砷、銻、鉍進(jìn)入陰極，保證電解過程能產(chǎn)出合格的陰極銅特別是高純陰極銅，應(yīng)采取如下措施： 1)粗銅在火法精煉時(shí)，應(yīng)盡可能地將這些雜質(zhì)除去； 2)控制電解液中適當(dāng)?shù)乃岫群豌~離 子濃度，防止雜質(zhì)的水解和抑制雜質(zhì)離子的放電。 砷、銻、鉍的電位與銅比較接近，在正常的電解過程中，一般很難在陰極析出。如：砷、銻和鉍，電解時(shí)呈三價(jià)離子形式進(jìn)入電解液，是電解過程中最有害的雜質(zhì)。對陽極泥進(jìn)行的物相分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，陽極泥中絕大部分的銀以硫酸銀形式存在，少量以氯化銀存在，以金屬銀形式存在的更少，而且氯化銀相與硫酸銀相混合；而金幾乎 100%地進(jìn)入陽極泥，陰極銅含有極微量的金，是陽極泥的機(jī)械粘附所引起的。 （ 2）比銅更正電性的元素。實(shí)踐表明，鎳在陽極上的 溶解與陽極含氧量有很大的關(guān)系。 鎳是火法精煉時(shí)難以除去的雜質(zhì)。鋅在陽極溶解時(shí)，全部成為硫酸鋅進(jìn)入電解液；鐵以 Fe2O3 形式存在于銅晶體間的縫隙中，陽極溶解時(shí)絕大部分以二價(jià)形式進(jìn)入電解液；錫在陽極溶解時(shí)最終水解為溶解度不大的堿式鹽，沉入槽底成為陽極泥。共同特點(diǎn)是：消耗溶液中的硫酸，增加溶液的電阻。 銅電解精煉中雜質(zhì)的主要行為和影響 在電解精煉過程中，陽極銅中的各種雜質(zhì)的行為，按其電位序可分為四類： （ 1）比銅更負(fù)電性的元素。除此之外，還不可避免地有 Cu2+的產(chǎn)生，并引起一系列的副反應(yīng)，使電解過程復(fù)雜化。同樣，標(biāo)準(zhǔn)電位比銅低而濃度又小的負(fù)電性金屬 M′，不會(huì)在陰極析出。/39。39。至于 SO42離子的放電反應(yīng)，因?yàn)槠潆娢桓试阢~電解精煉過程中式不能進(jìn)行的。 此外，楊的析出還具有相當(dāng)大的超電位。至于 H2O 和 SO42失去電子的氧化反應(yīng)，由于其電極電位比銅正的多，故在陽極上是不可能進(jìn)行的。因其濃度很低，其電極電位將進(jìn)一步降低，從而它們將優(yōu)先進(jìn)入電解液。/39。239。 由于電離的緣故，電解液中的各組分按下列反應(yīng)生成離子： CuSO4=Cu2++SO42 H2SO4=2H++SO42 H2O=H++OH 在未通電時(shí)，上述反應(yīng)處于動(dòng)態(tài)平衡。 銅電解精煉的基本原理 傳統(tǒng)的銅電解精煉是采用純凈的電解銅薄片作陰極，陽極銅板含有少量雜質(zhì)（一般為 %～ %）。近十年來，我國銅電解精煉操作技術(shù)有很大改進(jìn)，操作電流密度大幅度提高 【 5】 ，使生產(chǎn)得到強(qiáng)化。所有的電解槽中的電解液必須不斷循環(huán)，使電解槽內(nèi)的電解液成分均勻。抽出的電解液在凈化過程中，常將其中的銅、鎳等有價(jià)元素以硫酸鹽的形態(tài)產(chǎn)出，硫酸則返回電解系統(tǒng)重復(fù)使用。在電解液中逐漸積累的賤金屬雜質(zhì)，當(dāng)其達(dá)到一定的濃度后，會(huì)妨礙電解過程的正常進(jìn)行。這樣，陰極上析出的金屬 銅純度很高，稱為陰極銅或電解銅，簡稱電銅。相間地裝入電解槽中，用硫酸銅和硫酸的水溶液作電解液，在直流電的作用下，陽極上的銅和電位較負(fù)的賤金屬溶解進(jìn)入溶液，而貴金屬和某些金屬（如硒、碲）不溶，成為陽極泥沉于電解槽底。因此，現(xiàn)代幾乎所有的粗銅都經(jīng)過電解精煉，以除去火法精煉難以出去的雜質(zhì)。艦船設(shè)備、螺旋槳、生活和消防管網(wǎng)；沖制種類硬幣 (耐腐蝕性 )、裝飾、獎(jiǎng)牌、獎(jiǎng)杯、雕塑和工藝品 (耐蝕性色澤典雅 )等。因此銅材被用于建筑屋屋面板、雨水管、上下管道、 管件 。 Cu(OH)2及 CuSO4正因?yàn)檫@一特性，高級衛(wèi)浴給水裝置中大量使用銅制水管、龍頭及有關(guān)設(shè)備。銅在淡水中的腐蝕速度也很低 (約)。 (3) 銅的耐蝕性 銅具有良好的耐蝕性能，優(yōu)于普通鋼材，在堿性氣氛中優(yōu)于鋁。加之銅比金、銀儲量更豐富 ,價(jià)格更便宜，因此被制成電線電纜、接插件端子、匯流排、引線框架等各種產(chǎn)品，廣泛用于電子電氣、電訊和電子行業(yè)?，F(xiàn)在的銅煉技術(shù)已經(jīng)可以生產(chǎn)出同品級銅的導(dǎo)電量比這個(gè)國際標(biāo)準(zhǔn)高出 4%～ 5% 。銅的這種高導(dǎo)電性與取原子結(jié)構(gòu)有關(guān)；當(dāng)多個(gè)單獨(dú)存在的銅原子結(jié)合成銅塊時(shí)，其價(jià)電子將不再局限于銅原子之中，因而可以在全部的固態(tài)銅中自由移動(dòng)，其導(dǎo)電性僅次于銀。 純銅及其合金的用途 (1) 銅的導(dǎo)電性 銅最重要的特性之一便是其具有極佳的導(dǎo)電性，其電導(dǎo)率為 58m/(Ω mm2)。沸點(diǎn)低，易揮發(fā)，也溶于水。 (7) 氯化銅 CuCl2，氯化銅無天然礦物，人造氯化銅為褐色粉末。無水硫酸銅為白色粉末，加熱時(shí)分解成 CuO 和 SO3(SO2+O2)。 SiO2，后者易被 HC、 CO 等還原，也易被 FeO、 CaO 等強(qiáng)堿性氧化物和銅、鐵硫化物分解，并能溶于濃硝酸、稀醋酸、鹽酸和硫酸中。 H2O。 2H2O和透視石 CuO zH2O自然界中的硅酸銅有硅孔雀石 CuO (5) 硅酸銅 xCun因此在冰銅中的 Fe 未完全氧化造渣以前，理論上 Cu2S 是不會(huì)被氧化的。該反應(yīng)在 450℃開始至 1100℃完成。 CuO2也易被 H C、 CO、 CxHy 和 Zn、 Fe 或其它對氧親和力強(qiáng)的元素所還原。 (4) 氧化亞銅 CuO、 CuO2，天然氧化亞銅稱為赤銅礦，比重為 ，熔點(diǎn)為1235℃。 CuO易被 H C、 CO、 CxHy 和較負(fù)電性的 Zn、 Fe、 Ni 等所還原。 (3) 氧化銅 CuO，天然氧化銅為黑色無光澤的黑銅礦，比重為 ～ 。 Cu2S 不溶于水和幾乎不溶于稀硫酸，與濃硫酸作用生成 CuSO CuS 和 SO2，溶解于濃鹽酸時(shí)放出 H2S。 以 Cu2S 和 FeS 為主的共熔體稱為冰銅。赤熱 Cu2S的可逐漸被 CO2氧化和緩慢地但能完全的被 H2分解。 Cu2S不溶于水、稀硫酸和苛性鈉中，但能溶于氰化鉀和熱硝酸中。銅能溶于氨水及與氧、硫、鹵素等化合。加熱至 150℃，銅在空氣中開始氧化，高于 350℃氧化生成 Cu20 和 CuO。凝固時(shí)，溶解的氣體又從銅中放出，造成銅鑄件內(nèi)帶有氣孔，影響銅的機(jī)械性能和電工性能。 銅的蒸汽壓很小，在熔點(diǎn)溫度下僅為 9 105Pa。一般來說，我國硫化礦的品味較低。未經(jīng)選礦的氧化礦可直接用濕法或離析法等方法處理。有時(shí)也處理自然銅精礦，但很次要。 進(jìn)入冶煉廠的銅礦都為浮選產(chǎn)出的銅精礦，品位 10～ 35%。2H2O 硅酸鹽 硅孔雀石 CuSiO3Cu(OH)2 硫酸鹽 銅靛巖 CuSO4 膽礬 CuSO4 表 11 含銅主要供應(yīng)礦物 名稱 礦物種類 分子式 含銅量 (%) 自然元素 自然銅 Cu 100 硫化物 黃銅礦 CuFeS2 斑銅礦 Cu5FeS2 輝銅礦 Cu2S 銅 藍(lán) CuS 硫砷化物和 硫砷銅礦 Cu3AsS4 硫銻化物 砷黝銅礦 (Cu9Fe)12As4S13 黝銅礦 (Cu9Fe)12Sb4S13 江西理工大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 氧化物 赤銅礦 Cu2O 黑銅礦 CuO 碳酸鹽 孔雀石 CuCO3全球主要產(chǎn)銅國家是智利、美國、俄羅斯。 銅在地殼中的克拉克值為 %，世界銅儲量約 5000?104t，主要儲于智利、美國、俄羅斯、利比亞、加拿大、秘魯、波蘭、菲律賓等國家。純銅可拉成很細(xì)的銅絲，制成很薄的銅箔。純銅呈淺玫瑰色或淡紅色。自然銅及氧化銅的儲量少，現(xiàn)在世界上 80%以上的銅是從硫化銅礦精煉出來的，這種礦石含銅量極低，一般在23%左右。 關(guān)鍵詞： 粗銅；電解；參數(shù)；指標(biāo)；衡算；選擇論證 ABSTRACT The design for the electrolysis workshop design annual production capacity of 260000 tons of electrolytic copper, according to the design requirements of the task, were simulated in engineering design of electrolysis workshop with an annual output of 260000 tons of electrolytic copper. The main contents include introduction, site selection and demonstration, process selection and demonstration, metallurgical calculation, calculation and selection of main equipment, environmental protection measures, technical and economic indicators selection and demonstration etc. In the copper electrolysis plant parameters for the selected process reference, on the basis of the material balance data calculation and sulfate purification of metallurgical. List the equipment list, configuration and arrangement of the workshop plane, the final analysis and evaluation of technology and economy, Finally, get the results of this design. Keywords:thick； copper； Electrolysis； Parameter； index； Calculation 目 錄 第一章 概述 ???????????????????? 1 銅的性質(zhì) ???????????????????? 1 純銅及其合金的用途 ??????????????? 4 銅的電解精煉概述 ???????????????? 4 電解精煉中雜質(zhì)的行為和影響 ??????????? 7 第二章 廠址的選擇與論證 ????????????? ? 10 廠址的選擇依據(jù) ????????????????? 10 廠址選擇與論證 ????????????????? 11 第三章 電解精煉及凈化流程的選擇與論證 ?????? ? 13 銅電解精煉流程簡述 ??????????????? 13 銅電解精煉的理論基礎(chǔ) ?????????????? 15 電解液的凈化 ?????????????????? 18 第四章 銅電解精煉技術(shù)條件的選擇與論證 ??????? 19 電解液的組成 ?????????????????? 19 添加劑 ????????????????????? 20 電解液溫度 ??????????????????? 20 電解液循環(huán) ??????????????????? 21 電流密度 ???????????????????? 21 同極中心距 ??????????????????? 21 陽極壽命和陰極周期 ??????????????? 22 第五章 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的選擇與論證 ?????????? 23 電流效率 ???????????????????? 23 殘極率 ????????????????????? 24 銅電解回收率 ?????????????????? 24 槽電壓 ????????????????????? 24 直流電能單位消耗 ???????????????? 25 硫酸單位消耗 ?????????????????? 25 蒸汽單位消耗 ?????????????????? 25 第六章 冶金計(jì)算 ?????????????????? 26 銅電解精煉物料平衡計(jì)算 ????????????? 26 銅電解精煉熱平衡計(jì)算 ?????????????? 29 電解液凈化及硫酸鹽生產(chǎn)冶金計(jì)算 ????????? 32 第七章 主要設(shè)備的選擇和計(jì)算 ???????????? 38 電解槽各有關(guān)設(shè)備選