【正文】 圖36 脫銅電解工序（3）生產(chǎn)粗硫酸鎳脫銅和脫砷銻鉍的母液含有40～50g/L Ni和約300g/L H2SO4，再經(jīng)蒸發(fā)濃縮使NiSO4達飽和，然后冷卻結(jié)晶分離。脫銅后的溶液生產(chǎn)粗硫酸鎳結(jié)晶，可選用蒸發(fā)濃縮法或冷凍結(jié)晶法，蒸發(fā)濃縮法鎳的脫除率高，但硫酸損失大，勞動條件差，一般適用于規(guī)模小的工廠；冷凍結(jié)晶法無廢氣排放，但投資較大，適于規(guī)模大的工廠選用。. 凈液工藝流程圖圖37為凈液流程圖圖37 凈液工藝流程第四章 銅電解精煉技術(shù)條件的選擇與論證電解液為硫酸銅的硫酸溶液，其組成的選擇與陽極成分，電流密度和電解的技術(shù)條件等因素有關(guān)，一般含銅40～50g/L，硫酸180～210g/L。為節(jié)約電能，以采用高酸低銅的電解液組成較為有利，但必須同事對陽極及電解液純度提出較高的要求，操作的電流密度也不能過高，以免影響陰極銅質(zhì)量，因此硫酸的含量也不能提得過高，因硫酸銅的溶解度隨著硫酸濃度的增加而降低，因此硫酸的含量不宜大于230g/L。生產(chǎn)實踐表明，電解液中有害雜質(zhì)允許含量列于表41。10mm寬：970177。10mm(耳部)厚：48177。10mm 鼓泡高度≤10mm 頂針凹陷、凸起≤10mm（2）陽極板單重：360kg(重量可以按電解需要進行調(diào)整)陽極下槽后可用熱酸將其表面粉末狀氧化銅洗凈，尤其是放置時間過長、表面發(fā)黑的陽極板，在裝槽時需用熱酸沖洗。一般采用的添加劑有：骨膠、硫脲、干酪素和鹽酸等；其作用分別如下：（1）骨膠。本設(shè)計中骨膠用量為50 t/a。硫脲是一種表面活性物質(zhì)，單獨使用時作用不明顯，通常與動物膠混合使用，能促使陰極銅表面細化、光滑、質(zhì)地致密。 t/a。干酪素與動物膠混合使用，能抑制陰極表面粒子的生長和改變粒子的形狀等作用。 t/a。加入鹽酸用來維護電解液中氯離子的含量。但氯離子過多時，陰極上會產(chǎn)生針狀結(jié)晶。提高電解液溫度能增加銅離子、硫酸根離子的擴散速度。電解液的導(dǎo)電率隨溫度升高而增大，溶液溫度升高，槽電壓下降，對降低電能消耗有利。操作環(huán)境惡化。本設(shè)計中電解液溫度為60℃。電解液之所以需要循環(huán)，是為了使其槽內(nèi)組成和溫度均一，減小電極界面擴散層厚度；而在槽外補充電解質(zhì)和添加劑，進行加熱或冷卻，沉淀雜質(zhì)離子和懸浮固體微粒等。電解液的循環(huán)方式有兩種：下進液、上出液和上進液、下出液。下進液、上出液的循環(huán)方式有利于溶液充分混合。在高電流密度電解場合，由于存在嚴(yán)重濃差極化傾向，必須更強烈而均勻地攪拌電解液。本設(shè)計屬于大型電解槽、極間距小及電流密度較高，因此采用下進液、上出液的循環(huán)方式（圖41）。此外，中間進液，一端出液，有利于電解液濃度、溫度以及添加劑的均勻分布，有利于陰極質(zhì)量。循環(huán)量一般為30～35L/(min本設(shè)計槽循環(huán)量為30 L/(min電解液電解液上清液底泥圖41 下進液、上出液的循環(huán)方式提高電流密度是增產(chǎn)挖潛的好辦法。此外，損失于陰極銅上的貴金屬也有相應(yīng)增加。近年來，一些工廠為了挖掘生產(chǎn)潛力，在普通電解槽中采用300～350A/m2電流密度進行生產(chǎn)，在加強管理的情況下，也能產(chǎn)出合格的陰極銅。本設(shè)計電流密度為320A/m2。m2247257305312331電流效率/%電能消耗/度但極距過小會引起陽極泥對陰極的污染，電銅表面粗糙，貴金屬的損失有所增加，管理不善還會降低電流效率。一般同極中心局以采用80～110mm為宜。陽極壽命一般由電流密度、陽極重量和殘極率來確定，一般在18～21天內(nèi)選擇。陰極周期與電銅質(zhì)量、電流密度和勞動組織等因素有關(guān)，陰極周期一般為陽極壽命的1/2。銅電解精煉的電流效率一般為96%左右。由于電極放置不正或陰極上產(chǎn)生樹枝狀結(jié)晶而引起短路。由于電解槽與電解槽之間、電解槽與地之間、溶液循環(huán)系統(tǒng)等絕緣不良而引起的漏電。陰極銅在硫酸中的化學(xué)溶解速度決定于溶液溫度、硫酸濃度、銅離子濃度、三價鐵離子濃度以及溶液氧含量。除上述因素外，由于采用高電流密度操作，陽極含雜質(zhì)較高等原因，也可能使電流效率降低。本設(shè)計電流效率為97%。殘極率低可以減少重熔的費用和金屬損失，提高直接回收率；但是，殘極率過低又會造成槽電壓升高，電能消耗增加，電能效率降低，甚至還會使殘極碎片跌落槽底，損壞槽襯。本設(shè)計中殘極率取15%。%?！?。一般的電能單耗為220～240度。近年來，國內(nèi)大多數(shù)銅精煉廠已采用石墨熱交換器代替鉛蛇行形管加熱器，熱利用率有所提高。 表51為各廠銅電解精煉的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)表51 銅電解精煉的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)名稱單位廠別123456電流效率%959795979695959496殘極率%14161818251318電解直接回收率%85——8286—電解回收率%—直流電能單耗度/t230260230320260270350380硫酸單耗kg/t4551051217蒸汽單耗t/t——槽電壓V電解精煉車間實際勞動生產(chǎn)率計算如此下：第六章 產(chǎn)物電解銅質(zhì)量符合CuCATH1的規(guī)定。表61 電解銅化學(xué)成分實例元素廠別12345CuBi＜Sb＜As＜FeNiPbSnS——Zn＜P———%。表62為各廠的陽極泥率級化學(xué)成分實例。表71為本設(shè)計的陽極成分。表72為銅電解過程中個元素的分配率。（1）生產(chǎn)1噸陰極銅需要的陽極數(shù)量（2）計算陽極銅實際需要量表73 陽極泥率和陽極泥成分計算元素進入陽極泥的量占陽極溶解量的百分?jǐn)?shù)/%陽極泥成分/%Au=Ag=Cu=Se=11Te=Pb=Ni=As=Sb=S=Fe=Zn=—Bi=陽極泥率（3）計算陽極銅含銅量%=（4）計算殘極數(shù)量15%=（5）計算殘極含銅量%=28856t（6）計算陽極泥數(shù)量（1－15%）%=660t（7）計算陽極泥含銅量660%=（8）計算電解液中含銅量（1－15%）%%=3156t表74為銅電解精煉物料平衡表表74 銅電解精煉物料平衡表物料名稱物料量CuAsNit%t%t%t裝入陽極474合計474產(chǎn)出電解銅160000————殘極銅2885671陽極泥660電解液3156損失及誤差合計474物料名稱物料量AuAg—t%t%t裝入陽極合計產(chǎn)出電解銅160000殘極銅陽極泥660電解液——損失及誤差合計凈液量是根據(jù)陽極銅成分，各種雜質(zhì)進入電解液的百分?jǐn)?shù)、有害雜質(zhì)在電解液中的允許含量以及所選擇的凈液流程進行計算。如果送去凈化的電解液所含的雜質(zhì)量，等于溶解的陽極所帶入的雜質(zhì)量，那么就達到了這個目的。雜質(zhì)進入溶液的百分?jǐn)?shù)：鎳85%；砷70%；銻45%；%。按主要元素分別計算凈液量如下：（1）按銅計算所需的凈液量（2）按鎳計算所需的凈液量（3）按砷計算所需的凈液量（4）按銻計算所需的凈液量（5）按鉍計算所需的凈液量根據(jù)上述計算結(jié)果，需凈液量最大的元素是銅，其次是銻。/a。/a的凈液量可推算出電解液的實際成分（g/L）：Cu 50，Ni ，As ，Sb ，Bi ，H2SO4 200。電解液中每天增加的銅量：凈液帶走的銅量：電解沉積槽需要脫除的銅量：每個電解沉積槽的脫銅能力：式中 m0——晝夜析出銅量，t/d； t——晝夜實際通電時間； n1——電流效率，%，一般為45%～89%，取85%； I——電流強度，25000A。采用真空蒸發(fā)，水冷結(jié)晶生產(chǎn)硫酸銅。結(jié)晶洗水體積先按22400 m179。（），洗水含酸約50g/L，含銅約40g/L，則洗水量為10741= m179。洗水帶走銅量：40103=硫酸銅產(chǎn)品產(chǎn)量：黑銅板、粉量：黑銅板、粉雜質(zhì)質(zhì)量：脫銅電解過程增加的酸：()98247。粗硫酸鎳含Ni %，回收酸含Ni 6g/L。電解槽的結(jié)構(gòu)一般以鋼筋混泥土為槽體，內(nèi)襯以各種不同防腐蝕材料，有少數(shù)工廠正在試用無防腐蝕襯里的輝綠巖耐酸混凝土搗制和花崗巖質(zhì)電解槽。整列就地搗制施工快、造價低，單檢修更換不便，絕緣處理難，易漏電。我國一些工廠采用輝綠巖耐酸混凝土單個搗制槽和花崗巖單個整體槽，這些槽耐酸，絕緣較好。多數(shù)工廠采用的是單槽整體預(yù)制。（2）電解槽襯里材質(zhì)鋼筋混凝土電解槽內(nèi)襯選擇原則：造價低廉、耐高溫、耐腐蝕和電絕緣性能良好的材料，一般為鉛或含銻3～6%的鉛銻合金板、軟板聚氯乙烯和玻璃鋼、鉛襯厚一般為3～5mm；聚氯乙烯襯里通常為二層，每層厚4～5mm；內(nèi)層塑料襯里一般不正槽鋪設(shè)；玻璃鋼襯里一般為6～10層，厚約3～5mm。表81 為電解槽材質(zhì)優(yōu)缺點比較表槽體材料襯里材料優(yōu)點缺點鋼筋混凝土鉛板耐酸、耐溫性能好；施工簡單價格昂貴；鉛的機械性能和絕緣性能不好鋼筋混凝土軟聚氯乙烯塑料絕緣和絕熱性能好；價格較廉耐熱性能較差；機械性能隨溫度上升二降低；易老化鋼筋混凝土玻璃鋼耐腐蝕；絕熱、絕緣性能好；價格比襯鉛低廉樹脂材質(zhì)要求嚴(yán)；施工技術(shù)要求高輝綠巖耐酸混凝土搗制無耐酸、耐熱性能好；價格較亷；機械強度高不易施工；容易滲漏花崗巖無耐酸性能好價格較貴；運輸不便國內(nèi)大部分銅電解工廠的電解槽襯鉛。本設(shè)計采用鋼筋混凝土為槽體，玻璃鋼做襯里的電解槽，玻璃鋼厚5mm，槽壁和襯的厚度為100mm。槽體底部常做成由一端向另一端或兩端向中央傾斜，傾斜度3%，最低處開設(shè)排泥孔，較高處有清槽用放液孔，放液排泥孔配有耐酸陶瓷或嵌有橡皮圈的硬鉛制作的塞子，防止漏液。本設(shè)計電解槽為長方形的槽子，其中依次更迭的吊掛著陽極和陰極。槽體底部由一端向另一端傾斜，傾斜度大約3%，最低處開設(shè)排泥孔，較高處有清槽用的放液孔。此外，在鋼筋混凝土槽體底部還開設(shè)檢漏孔，以觀察內(nèi)襯是否破壞。圖81 銅電解槽 銅電解槽安裝在鋼筋混凝土橫梁上。通常由多個電解槽排成一列，兩個相鄰電解槽要留20～30mm的空隙。本設(shè)計中相鄰兩電解槽相隔20mm，電極下端至槽底最高點的距離為250mm。一般大型廠機械程度高的，可以采用重量較大的陽極，其重量范圍一般有300kg以上。大耳陽極的尺寸的范圍是：長800～1000mm，寬600～900mm，后35～45mm，中150～400kg。陰極周期與電銅質(zhì)量、電流密度和勞動組織等因素有關(guān)，約為陽極周期的1/2。表82為各廠陽極板、始極片規(guī)格實例。如圖82。 圖82 陽極板表82 各廠陽極板、始極片規(guī)格實例名稱單位上冶沈冶云冶貴冶株冶陽極長度mm7407208501000750寬度mm700620810960740厚度mm354038423338453035重量kg155165145210260398130150始極片長度mm7707408601020780寬度mm7406708401000760厚度mm重量kg23，以年產(chǎn)銅量為設(shè)計基礎(chǔ)已知條件：年產(chǎn)電解銅160000t年工作日350天商品電解槽電流密度320A/m2電解槽作業(yè)率96%電流效率97%同極中心距105㎜始極片尺寸10201000mm電流強度25000A商品電解槽總數(shù)計算公式為：式中 N——商品電解槽總數(shù)，個；M——年產(chǎn)電解銅量，t；350——年工作日，d；——日通電時數(shù)，h；η——電解槽作業(yè)率，%，為96%；I——電流強度，A，為25000A；μi——電流效率，%，為97%；——銅的電化當(dāng)量，g/(AP——電解槽備用系數(shù)，取5%。每列