【正文】 步完成設計說明書 第 14 周 修改設計說明書、編輯論文 第 15 周 老師評閱設計、學生準備答辯 第 16 周 畢業(yè)答辯 主要參考文獻： [1] 朱祖澤、賀家齊 .現代銅冶金學 [M]. 北京：科學出版社， 2020 [2] 蔡祺風 .有色冶金工廠設計基礎 [M].北京：冶金工業(yè)出版社， 1991： 65～ 71 [3] 陳國發(fā) .重金屬冶金學 [M].北京：冶金出版社， 2020 [4] 《重有色金屬冶煉設計手冊》編寫組 .重有色金屬冶煉設計手冊（銅鎳卷） [M]. 北 京：冶金工業(yè)出版社， 1996 [5] 姚素平 .永久陰極銅電解技術述評 [J].2020， 3(20):12～ 18 [6] 趙欣 . 銅電解新技術的應用 [J].2020， 29(4):9 [7] 李公建 . 淺談銅電解生產過程中降低槽電壓的途徑 [J]， 2020， 29（ 3）： 71～ 72 [8] 劉道德 .大學生畢業(yè)設計指導教程（冶金、選礦、化工分冊） [M].長沙：中南大學出 版社， 2020 [9] 邱棟良 .冶金起重機選用指南 [J]. 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萬噸銅電解精煉車間。其中 ISA 法為主要電解方法，以不銹鋼板為陰極，用硫酸和硫酸銅的水溶液座位電解液，在直流電的作用下，陽極上的銅溶解進入溶液，溶液中的銅離子在陰極上析出。各國現行的電銅質量標準及國際標準 ISO 已不能全面反映電銅質量特性。目前開采化學成份復雜的貧礦，大量增加多種精礦的購買量，所有這些原因均會造成銅電解系統(tǒng)雜質含量 課題研究目標、內容、方法和手段： 目標： 了解銅電解精煉的原理及電解車間的運作過程。對 ISA 電解精煉了解更加的更加深刻，對生產的流程、工作條件、注意事項、應急措施、不足之處等都有了新的認識。 方法和手段： 使用 Auto CAD 制圖軟件繪圖。根據已有的數據，進行了廠址的選擇、物料平衡計算、熱平衡計算和設備選型的計算，在計算的基礎上設計出電解槽的槽型，并完成了設備的選型和車間布局的設計，最后對本項目的經濟效益進行了概算。本設計所生產的電銅純度為 %，電解過程所使用電流強度為 25000A，槽電壓為 ，電流密度為 320A/m2，電解液溫度是 60℃，電解液循環(huán)速度為 30L/min，電解槽設計內尺寸為 449511101320/1503mm，電解槽數為 740 個， 車間采用雙跨布置。 technological process design。 Equipment Selection。銅原子量 ，密度 ，熔點 1083℃，沸點 2567℃。銅具有許多可貴的物理化學特性，例如其熱導率和電導率都很高，化學穩(wěn)定性強，抗張強度大，易熔接，具有抗蝕性、可塑性、延展性。銅能與鋅、錫、鉛、錳、鈷、鎳、鋁、鐵等金屬形成合金。銅及其合金的消費量僅次于鋼鐵和鋁。銅用于制造各種子彈、槍炮和飛機、艦艇的熱交換器等部件，還用于制造軸承、活塞、開關、閥門及高壓蒸汽設備等，其他熱工技術、冷卻裝置、民用設備等也廣泛使用銅和銅合金。其它儲量較多的國家還有秘魯、中國、波蘭、贊比亞、俄羅斯、墨西哥、印度尼西 亞、加拿大、哈薩克斯坦、剛果（金）和菲律賓等。以上 9 省區(qū)的儲量合計占全國銅礦總儲量的 80%。 但是，經過多年的開采， 7 大銅業(yè)基地現大多已進入中晚期，并出現了不同程度的資源危機。 近幾年來隨著銅礦找礦、勘探需求的增長，地質工作的 機制也在發(fā)生變化，如有的企業(yè)對礦山二輪找礦給予噸金屬級補貼，或與地勘隊伍建立雙贏的長期合作機制，對有前景的區(qū)域投資組織專家進行區(qū)域地質論證和技術攻關，大的礦山和冶煉企業(yè)逐步成為銅資源勘探投資的主體。 2020 年，中國超過美國成為世界上精銅消費量第一大國，之后一直保持 “霸主 ”地位。但由于銅價的大幅上揚，在汽車運輸、家電、建筑等行業(yè)，銅需求受到一定程度的抑制甚至替代，從而使得 2020 年國內銅消費增長速度繼續(xù)放緩。 2020 年中國精銅消費量同比增長 %，增幅也低于 05 年的 %。精銅產量位世界第二，僅次于智利。這主要是由于銅價的上漲，國內幾乎所有主要的銅生產企業(yè)產量都有所增長。 受銅價大幅上漲的刺激， 2020 年中國的銅精礦含銅產量增幅繼續(xù)擴大，達到 萬噸，居世界第 6 位，比 05 年同比增長了 %， 成為近年來增幅最大的一年。 2020 年，精銅產量達到 20 萬噸的企業(yè)數量由 2020 年的 3 家（銅陵、江銅、云銅）增加為 5 家（銅陵、江銅、云銅、大冶、金川）。銅陵有色集團精銅產量突破 50 萬噸至 萬噸，占全國總產量的 %，居全國銅生產企業(yè)精銅產量之首。產量超過 10 萬噸的 7 家企業(yè)總產量占全國總產量的 %。 14 家 06 年產量超過 5 萬噸的企業(yè)產量之和占全國總產量的比例也從 05 年的 %上升到了 06 年的%?，F在，奧托昆普閃速熔煉和各種熔池熔煉工藝，已經成為主流煉銅工藝。 （ 3） 各煉銅廠的裝備水平和自動化水平都大大提高。 （ 5） 冶金工藝參數的測定更為先進，測定的數據更為可靠，如艾薩爐熔池，溫度直接連續(xù)測定的實現可使熔池溫度控制在 177。有價金屬的綜合回收率進一步提高，綜合能耗進一步降低，勞動生產率進一步提高，冶金環(huán)境進一步改善。 我國銅冶煉技術發(fā)展現狀 近幾十年來我國的銅工業(yè)發(fā)生了翻天覆地的變化，火法冶煉 的 技術得到了迅速的發(fā)展。云銅已采用艾薩法 代替電爐熔煉，金昌冶煉廠和侯馬冶煉廠已采用奧斯邁特法生產銅，特別是艾薩法一次順利投產成功，各項指標均達到世界同類工藝的先進水平。 除了火法冶煉外，近年來我國濕法冶煉也取得較大的進展。 廢銅冶煉技術方面，經過十年的艱辛努力，四川德陽東方電工機械有限責任公司技術人員于 2020 年推出了我國第一條 UL+Z－ 1800+255/14 型全廢銅連鑄連軋機組生產線，該條生產線結合了美國、法國、意大利等公司的先進經驗，一經xxx 大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 4 推出即制造出了符合國家相關標準的低氧光亮銅桿，年產量可達 5 萬噸，此生產線將我國 100%廢銅料加工成高質量光亮銅桿的夢想變成了現實。江西銅業(yè)集團公司、銅陵有色金屬集團公司、云南銅業(yè)集團公司等骨干銅冶煉企業(yè)，先后引進了奧托昆普閃速熔煉、諾蘭達 熔煉等一批先進工藝和裝備，使得中國銅冶煉 行業(yè) 綜合能耗呈現下降。 2020 年，中國銅冶煉企業(yè) (含礦山、冶煉聯(lián)合企業(yè)和獨立冶煉企業(yè) )實現產品銷售收入 337 億元人民幣。在中國 國內銅產品需求增長和產量增加的帶動下，中國銅產品進口快速增長。 在中國政府的大力支持下，中國銅工業(yè)在國際化經營和 境外投資取得初步進展。中國在境外已獲得投資權益銅金屬基礎儲量約 650 萬噸，形成了近 8 萬噸 /年的銅精礦 (金屬量 )產能。電解精煉的目的就是進一步脫除火法精煉難以除去的、對銅的導電性能和機械性能有損害的雜質，將銅的品位提高到 %以上，并且回收火法精煉銅中的有價元素，特別是貴金屬、鉑族金屬和稀散金屬。由于化學性質的差異，貴金屬和部分雜質進人陽極泥，大部分雜質則以離子形態(tài)保留在電解液中，從而實現了銅與雜質的分離。除周期反向電流（ PRC）電解，永久性不銹鋼陰極－ ISA 法和 KIDD 法等新工藝外， 在出裝槽自動化、檢側和大功率可控硅整流設備方面都有相當的進步，使過程向大型化、高效率和低消耗方面發(fā)展。KIDD 工藝是對 ISA 法的繼承與發(fā)展，與 ISA 相比 KIDD 的最大不同點在于陰極底部不涂蠟，消除了涂蠟的不良影響，減少運行成本，不會使表面 粘附陽極泥和xxx 大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 5 長粒子，不會在陰極上形成薄膜。 在銅電解過程中，電解液中銅和雜質含量逐漸增加，添加劑含量不斷積累，而硫酸的含量則逐漸減少，從而使電解液成分偏離所需的條件控制范圍。常規(guī)凈化方法有：（ 1）加銅中和或直接濃縮法生產硫酸銅；（ 2）電解沉積法；（ 3）中和、濃縮生產硫酸銅，電解法除 As、 Sb，冷凍結晶生產硫酸鎳；（ 4）高酸結晶法生產硫酸銅，電解除 As、 Sb、 Bi，電熱蒸發(fā)生產粗硫酸鎳。新的凈化方法有：（ 1）滲析法（陰離子交換膜）；（ 2）萃取法；（ 3）共沉淀法：（ 4）氧化法除 As、 Sb、 Bi。廠址選擇適當與否，對企業(yè)的建設速度、建廠投資、生產發(fā)展、經濟效益、環(huán)境保護及工農關系等會帶來重大影響。 在進行廠址選擇時，應根據有色生產的特點，應充分論證以下幾個問 題： 工業(yè)布局問題 建設一座有色冶金廠，對全國的工業(yè)布局、一個區(qū)或一個城市的合理發(fā)展、各個工業(yè)區(qū)之間的經濟協(xié)調以及農業(yè)發(fā)展等起著重要的作用，應根據工業(yè)布局“大分散，小集中、多搞小城鎮(zhèn) ”的方針，按 “工農結合，城鄉(xiāng)結合，有利生產，方便生活 ”的原則，進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)劃及城市建設規(guī)劃的要求。因此在進行廠址選擇時必須充分考慮交通運輸問題。 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)。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 萬元，這不僅大大增加投資，而且影響建設進展，所以冶金企業(yè)盡可能的選擇在供電網經濟供電半徑之內是至關重要的。 廠址的工程地質及水文地質條件 冶煉廠的土建投資是相當大的，廠址地震等級的不同會對建筑結構以及基礎工程的投資帶來很大影響，所以廠址不能選在發(fā)震斷層地區(qū)和基本裂度為 9 級以上的地震區(qū)。 廠址的協(xié)作條件 冶煉廠一般是機械化自動化水平比較高的現代化企業(yè)，為保證企業(yè)生產順利進行，必須有充足的設備及備品備件供應，要有強有力的機械加工和維修能力。工廠在建設過程中的施工條件 諸如磚瓦、砂石、石灰、水泥、木材等能否就地取材，施工力量和施工場地是否具備等，都對建設進度起著一定的作用。 廠址的確定 本次設計課題是設計一個年產 16 萬噸銅電解車間，根據上述廠址選擇原則，考慮眾多因素，決定把這次廠址設置于江西鷹潭貴溪。現為 “全國文化先進市 ”、 “全國科技先進市 ”、 “全國全民健身先進市 ”，被譽為 “銅都銀鄉(xiāng) ”。土地肥沃，農業(yè)資源豐富，是全國商品糧基地、南方最大早熟梨基地、江西省重點產材基地、長江防護林基地、國家儲備糧基地。已探明儲量的有金、銀、鉛、鋅、鈾、瓷土、石膏、硅石、花崗巖等 30 余種，其中冷水銀礦儲量為全國之最。境內地形復雜，地域性氣候差異較大。貴溪市季節(jié)氣候特點，可概括為：春季溫和，陰雨連綿；夏季炎熱，汛旱分明；秋季溫涼，降水稀少；冬季較長，初雪偏早。 xxx 大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 8 表 2