【正文】 4OH、 Fe2(SO4)、 (NH4)2CO3及各 種稀酸中。它高溫穩(wěn)定，在 2200℃ 以上才完全分解，在 1060℃ 以下時則部分或全部變?yōu)?。高溫時進行的反應(yīng)： 2Cu2O+Cu2S=6Cu+ SO2是冰銅吹煉成粗銅的理論基礎(chǔ)。吹煉時，由于銅對硫的親和力 第 4 頁 大于鐵，而鐵對氧的親和力大于銅，是反應(yīng) CuO2+FeS=Cu2S+FeO 向右進行到底。 CuO2也不溶于水，但溶于 HCl、 H2SO FeCl FeCl Fe2(SO4)、 NH4OH、等溶劑中，這些反應(yīng)為濕法冶金所應(yīng)用。ySi2SiOSiO它們在高溫下分解成穩(wěn)定的 2Cu2O (6) 硫酸銅 CuSO4，自然界的硫酸銅為天藍色三斜晶體系結(jié)晶的膽礬。 硫酸銅易溶于水 ,鐵、鋅等可從硫酸銅中置換出銅。熔點為498℃ 。氯化銅不穩(wěn)定，加熱至 340℃ 即分解生成白色粉末的氯化亞銅： CuCl2=Cu2Cl2+Cl2。這一特性使得銅大量應(yīng)用 于電子、電氣、電信和電子行業(yè)。銅的導(dǎo)電性國際標(biāo)準(zhǔn)為： 長 1m重 1g的銅在 20℃ 時的導(dǎo)電量公認為 100%。 (2) 銅的導(dǎo)熱性 固體銅中 含 有自由電子所產(chǎn)生的另一重要效應(yīng)就是其擁有極高的導(dǎo)熱性，其熱導(dǎo)性為 386W/()，導(dǎo)熱性僅次于銀。銅還有各種換熱設(shè)備如熱交換器、冷凝器、散熱器的關(guān)鍵材料，被廣泛應(yīng)用于電站輔機、空調(diào)、制冷、汽車水箱、太陽能集熱器柵板、海水淡化以及醫(yī)藥、化工、冶金等各種換熱場合 。銅的電位 第 5 頁 序中是 +，比氫高，是 電位較正的金屬。并 且銅管用于運送自來水時，管壁不沉積礦物質(zhì)，這點是鐵制水管所遠不能及的。銅極耐大氣腐蝕，其在表面可形成一層主要有堿式硫酸銅組成的保護薄膜，即銅綠，其化學(xué)成分為 CuS04*Cu(OH)2及 CuSO4*3Cu(OH)2?；ず歪t(yī)藥容器、反應(yīng)釜、紙漿濾網(wǎng) 。 銅資源狀況 世 界銅資源 全球陸地上的銅礦資源量可能要比先前公布的 16 億噸多。據(jù) 2020 年統(tǒng)計數(shù)字，全球銅礦儲量4． 7 億噸，基礎(chǔ)儲量為 9． 4 億噸。 第 6 頁 表 11 全球銅礦資源分布及主要國家產(chǎn)量 銅礦產(chǎn)量 儲量 基礎(chǔ)儲量 2020 2020 美國 1120 1160 35000 70000 澳大利亞 830 850 24000 43000 智利 4900 5380 140000 360000 中國 610 620 26000 63000 印度尼西亞 979 850 35000 38000 哈薩克斯坦 485 485 14000 20200 墨西哥 361 400 27000 40000 秘魯 831 1000 30000 60000 波蘭 495 500 30000 48000 俄羅斯 675 575 20200 30000 贊比亞 330 400 19000 35000 其他國家 1400 1600 60000 110000 世界總值 13600 14500 470000 940000 注： e為估計值。諾里爾斯克地區(qū)和科拉半島的銅鎳礦床（占俄羅斯總儲量的 40%多）、烏拉爾和西西伯利亞地區(qū) 54 個黃鐵礦型銅鋅與多金屬礦床（占俄羅斯總儲量的 %)，是俄羅斯的 主要銅原料基地，含銅砂巖型烏多坎礦床（ 23%）目前尚未開發(fā)，其余銅儲量（ 75%）作為伴生組分產(chǎn)于其他礦床中 。 中國資源 目前，中國己發(fā)展成為全球最大的銅消費國、銅加工制造業(yè)基地、銅基礎(chǔ)產(chǎn)品輸 出國，實現(xiàn)了中國銅工業(yè)的持續(xù)快速發(fā)展，對促進國民經(jīng)濟發(fā) 展、增加財 政稅收及解決勞動就業(yè)等方而都取得了卓著的成績，并且在世界銅行業(yè)內(nèi)充當(dāng)了重要角色。因此，對銅資源問題必須引起我們的高度關(guān)注。為了確保國民經(jīng)濟發(fā)展對銅產(chǎn)品的消費需要，保障銅資源的長期穩(wěn)定安全供應(yīng)，研究制定我國銅資源的發(fā)展戰(zhàn) 略己勢在必行，但是在制定銅資源戰(zhàn)略之前必須了解我 國的銅資源現(xiàn)狀 ，如表 17 所示 。 礦石質(zhì)量 平均品位偏低，絕大多數(shù)斑巖礦平均品位為 %。 2020年銅 儲量為 47000萬噸。 平均品位偏高，智利與秘魯斑巖型銅礦品位為 1%2%；剛果，贊比亞及波蘭的砂頁礦床品位為 2%5%；智利，美國及印度尼西亞等銅資源國家的斑巖型銅礦無論是礦床數(shù)量和儲量均占 80%以上，適宜使用溶劑萃取技術(shù)，使用成本偏低 第 8 頁 盡管我國銅礦資源的保障程度與世界銅礦資源的保障程度 相仿，但是因資源 的關(guān)系，我國銅礦資源的使用成 本 普遍高于世界 ， 競爭能力十分有限 。 我國銅礦資源的特點是中小型礦床多 ， 大型、超大型礦床少。雖然國家花大氣力發(fā)展銅礦業(yè)，但是銅精礦 (金屬量 )生產(chǎn)量并無顯著增加 。 另一方 面 ，基于資源票賦關(guān)系，我國銅精礦的生產(chǎn)主要來自安徽、江西、湖北、石南及甘肅。因此，這五個省是我國銅工業(yè)的重要原料基地除湖北與石南外，其他三個銅精礦生產(chǎn)大省的共同特點是 ： 它們的銅儲量保障程度都比較高，且基礎(chǔ)儲量及查明資源儲量都不錯，具備資源儲量級別升級的資源基礎(chǔ)。但是也應(yīng)看到，我國銅儲量 絕大部分都已被開發(fā)，在未來 20 年內(nèi)還有一部分產(chǎn)能要消失，估計近幾年新建的銅陵冬瓜山銅礦、石南大紅山銅礦一期工程等重點工程，建成后只能彌補銅礦山消失產(chǎn)能。 中國銅的生產(chǎn)狀況和消費 中國銅的生產(chǎn)狀況 據(jù)中國有色金屬工業(yè)協(xié)會提供的統(tǒng)計資料顯示， 2020 年底中國精煉銅產(chǎn)量為 萬噸， 2020 年達 萬噸， 5 年間增長 100 余萬噸以上，居世界第二位；精銅消費量也呈快速增長態(tài)勢， 2020 年精銅消費量為 190 萬噸， 2020 年達到 368 萬噸，居世界第一位。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 第 9 頁 了奧托昆普閃速熔煉、諾蘭達熔煉等一批先進工藝和裝備，使得中國銅企業(yè)的冶煉綜合能耗呈現(xiàn)相當(dāng)幅度的下降。 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(xiàn)產(chǎn)品銷售收入 337 億元人民幣。 在中 國國內(nèi)銅產(chǎn)品需求增長和產(chǎn)量增加的帶動下，中國銅產(chǎn)品進口快速增長。 2020年～ 2020 年凈進口量平均分別增長了 %和 %。目前，中國國內(nèi) 4 家銅企業(yè) 4 個牌號的精煉銅產(chǎn)品已在倫敦金屬交易所(LME)注冊，成為國際認可的品牌。 銅的消費 我國既是銅資源較貧乏的 國家又是世界上第二大銅消費國。 中國 銅 消費行業(yè)主要是帶動了電力、 電纜 行業(yè)的發(fā)展。裝機容量應(yīng)該從 2020年 9月份發(fā)電裝容量突破 5萬億千瓦。 電信 、電 纜行業(yè)的用銅量是銅的絕對量，去年大概算下來是 310萬，這樣一算國內(nèi)電線、電纜行業(yè)占了將近 60%，這是國內(nèi)目前最大的用銅的情況。十一五期間電力投資還是比較大，根據(jù)電力行業(yè)資料，未來五年的投資在 3萬億左右，其中是電網(wǎng)、電站一半的格局。總體來說是增長，所以對電線、電纜行業(yè)發(fā)展情況來看，這個也是發(fā)展相對匹配的。 銅的冶煉方法 從銅礦石中或精礦提取煉銅的方法較多，總括起來分火法和濕法兩大類。 濕法煉銅目前主要用于處理氧化銅礦。處理硫化礦多用硫酸化焙燒 浸出或者直接用氨或氯鹽溶液浸出等方法。 (1) 氧化銅礦酸浸法流程 氧化銅礦一般不易用選礦法富集，多用稀硫酸溶液直接浸出，所得溶液含銅一般為 1～ 5g/L，可用硫化沉淀、中和水解、鐵屑置換以及溶劑萃取 電積等方法提取銅。其主要過程包括： ① 用對銅有選擇性的肟類螯合萃取劑（ LiX－ 64 N， N－ 510， N－ 530 等）的煤油溶液萃取銅，銅進入有機相而與鐵、鋅等雜質(zhì)分離。反萃后的有機溶劑，經(jīng)洗滌后，返回萃取過程使用。生產(chǎn)流程見圖 。此法適于處理含有鈷、鎳、鋅等金屬的硫化銅精礦，但銅的回收率低，回收貴金屬較困難，電能消耗大，電 解后液的過剩酸量須中和處理，所以一般不采用。浸出液中的銅可用鐵置換得海綿銅，或者用溶劑萃取 電積法制取電銅。該法除部分預(yù)備作業(yè)及電解精煉作業(yè)外，均 在高溫下進行。 火法和濕法兩種工藝的特點 比較火法和濕法兩種銅的生產(chǎn)工藝，有如下特點： （ 1）后者的冶煉設(shè)備更簡單，但雜質(zhì)含量較高，是前者的有益補充。 （ 3）前者的成本要比后者高。不過通過技術(shù)改良，這幾年已經(jīng)有越來越多的國家，包括美國、智利、加拿大、澳大利亞、墨西哥及秘魯?shù)?，將該工藝?yīng)用于更多的銅礦冶煉上。 總之，火法和濕法煉銅都各有利弊，選用哪種方法，應(yīng)根據(jù)礦物的特點，當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟情況，交通運輸情況，地理條件，氣候條件，特別是應(yīng)根據(jù)礦物特點（化學(xué)成分，物相組成，含銅量，脈石組成等）和當(dāng)?shù)亟?jīng)濟條件（燃料，水， 設(shè)計的內(nèi)容 設(shè)計之初，在老師的指 導(dǎo)下進行資料收集，了解銅的性質(zhì)、生產(chǎn)工藝以及我國現(xiàn)有的銅生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)工藝。為本 次設(shè)計收集了大量的資料數(shù)據(jù)，為我們的設(shè)計也提供了良好的借鑒作用 。 冶金計算 銅電解精煉冶金計算包括：電解過程金屬平衡和物料平衡，凈液量的計算。硫酸耗量，電解槽熱平衡及蒸汽消耗等。 輔助設(shè)備應(yīng)進行選擇和計算，確定其規(guī)格和數(shù)量。 銅電解精煉主要設(shè)備和輔助設(shè)備計算包括：電解槽的計算（普通槽和種板槽）。 制 圖內(nèi)容和要求 銅電解精煉車間設(shè)計的圖 紙包括：工藝流程圖、電解槽構(gòu)造圖、設(shè)備連接圖和車間平面布置圖共 三 張，其中包括 CAD 和手工繪制。廠址選擇適當(dāng)與否，對企業(yè)的建設(shè)速度、建廠投資、生產(chǎn)發(fā)展、經(jīng)濟效益、環(huán)境保護及工農(nóng)關(guān)系等會帶來重大影響。 在進行廠址選擇時，應(yīng)根據(jù)有色生產(chǎn)的特點，應(yīng)充分論證以下幾個問題： (1)工業(yè)布局問題 建設(shè)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(jīng)濟協(xié)調(diào)以及農(nóng)業(yè)發(fā)展等起著重要的作用，應(yīng)根據(jù)工業(yè)布局―大分散，小集中、多搞小城鎮(zhèn) ‖的方針，按 ―工農(nóng)結(jié)合，城鄉(xiāng)結(jié)合，有利生產(chǎn)，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(shè)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。 (3)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(shè)進展，所以冶金企業(yè)盡可能的選擇在供電網(wǎng)經(jīng)濟供電半徑之內(nèi)是至關(guān)重要的。 (5)廠址的工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件 冶煉廠的土建投資是相當(dāng)大的，廠址地震等級的不同會對建筑結(jié)構(gòu)以及基礎(chǔ)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)和基本烈度為 9級以上的地震區(qū)。 (6)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(xiàn)代化企業(yè)，為保證企業(yè)生產(chǎn)順利進行，必須有充足的設(shè)備及備品備件供應(yīng)，要有強有力的機械加工和維修能力。工廠在建設(shè)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(shè)進度起著一定的作用。 第 16 頁 3 銅電解精練工藝流程的確定 銅電解 精煉 流程簡述 火法精煉產(chǎn)出的精銅品位 一般為 99． 2~99． 7％ ，其中還含有 0． 3~0． 8％雜質(zhì)。 以火法精煉產(chǎn)出的陽極板為原料，經(jīng)電解精煉，生產(chǎn)電解銅，并富集貴金屬和其它有價元素的銅冶煉廠車間設(shè)計。中國在銅電解精煉設(shè)計中采用了大型電解槽、全套機械化極板作業(yè)線、大型可控硅整流器、多功能專用起重機和鈦板換熱器等新型設(shè)備，以及電解液平行流動循環(huán)、誘導(dǎo)法脫砷等新技術(shù)。以銅陽極 板為陽極，純銅始極片或不銹鋼板為陰極，以硫酸銅和硫酸溶液為電解液，將極板按一定的極距相間排列于電解槽內(nèi)，通入直流電，陽極不斷溶解，便在陰極上析出電解銅。鎳、砷、銻、鉍等雜質(zhì)大部分進入電解液，需從循環(huán)液中抽取一部分進行凈化處理。 (1)常規(guī)電解。 其特點是技術(shù)成熟，產(chǎn)品質(zhì)量 穩(wěn)定，電耗低。周期性短時間改變直流電流方向的電解方法?？蓮娀a(chǎn)，節(jié)省投資，縮短電解銅在產(chǎn)周期。適于老廠擴大生產(chǎn)能力和電價低廉地區(qū)采用。 20 世紀 70 年代出現(xiàn)周期反向電流電解和不銹鋼永久陰極電解等新的電解法。到 80 年代，世界上最大單一生產(chǎn)電解銅的工廠生產(chǎn)規(guī)模已達到