1、火法炼铜毕业设计任务书火法炼铜毕业设计任务书 （铜电解精炼）（铜电解精炼） 一、设计题目设计题目 1.设计一个年产 5 万吨电解铜的电解车间。 要求： （1）包括金属铜的基本用途及提取方法； （2）厂址选择的基本要求； （3）铜电解的基本原理，工艺等相关内容； （4）冶金计算部分； （5）设备选择及一览表 3.设计计算内容包括 （1）冶金计算：包括合理成分计算、物料平衡、热平衡的计算。 （2）设备设计计算：确定主要设备的主要尺寸、主要附属设备的选 择与计算 二、原始数据原始数据 表表 4 4- -1 1 阳极成分（）阳极成分（） 元素 Cu As Sb Ni Bi Se Pb Fe Te Au
2、 Ag S Zn 含量 99 .5 0. 05 0.0 28 0.1 46 0.0 07 0.0 55 0.0 34 0.0 02 0. 05 0.004 87 0.0 62 0.00 61 0.00 18 表表 4 4- -2 2 铜电解过程中各元素的分配率（）铜电解过程中各元素的分配率（） 元素 进入溶液 加入阳极泥 加入阴极 金 99.0 1 银 98 2 铜 1.93 0.07 98 硒和碲 98 1 铅 98 1 镍 90 20 电解液温度杂 质CU 2+ 酸度越大，电解液的导电性越好。但是 H 2SO4不能无限地升高，硫 酸升高时，硫酸铜的溶解度会降低，甚至析出沉淀（CUSO45H
3、2O） 。 2）电解液中 CU 2+的稳定性很重要。CU2+浓度不得小于 35g/L，否则杂 质 AS、Sb、Bi可能在阴极析出，CU 2+浓度升高时，电阻、槽电压、电能 消耗都会升高，严重时会有硫酸铜析出。要控制 CU 2+在 4548g/l 范 围内。CU 2+大幅度波动会使阴极铜质量失控，泵、管道堵塞或损坏， 甚至电解槽漏液等事故，因此，在电解车间建设中脱铜工序是不可少 - 27 - 的。 电流密度与电解液中浓度控制参数 电 流 密 度 （A/m 2） 200 200250 250300 300 CU 2+(g/l) 3745 4045 4550 4560 3 ) 添加剂：加入电解液中能
4、有效调节阴极铜的物理性质的物质。从 而控制阴极铜光泽度、平滑度、硬度和韧性。 骨胶、硫脲、盐酸我们现在普遍使用的添加剂。 骨胶是一种动物胶，由动物骨、皮熬制成的生胶质。对温度的 变化最敏感，温度越高失效也越快。 （NH2）2CS 在纯水中比较稳定，温度在 60-80时几乎不 分解，浓度不随时间变化而变化。在酸中的稍有分解。在GUSO4 电 解液中不稳定， 它会随电解液的温度和电解液中 cl -的浓度增加， 分 解速度加快。 cl -:符合添加剂的一种，以 HCl 形式加入，适合高杂质阳极电 解。 氯离子作为添加剂， 可使溶液中量很少的 AgCl 沉淀进入阳极泥。 还可能形成 CU2Cl2沉淀
5、，吸附砷、锑、铋和它们所形成的化合物共 沉淀，减少砷、锑、铋等有害杂质对阴极铜的污染。 综合看来，添加剂的用量要根据电流密度、电解液温度、成分 来决定。 - 28 - 3.4 3.4 电解液的循环电解液的循环 电解槽的循环方式通常根据电解液的流向可分为上进下出式和 下进上出式两种。 随着电解的进行，电解槽中电解液成分、添加剂、温度等将会发 生变化。为了稳定电解条件，必须将一部分电解液从电解槽放出，同 时补充等量的新电解液，实现电解液的循环。 本设计是大型电解槽、 电极间距小以及电流密度较高，为了维持 电解槽能各处电解液温度和成分的均匀， 采用电解液与阴极板板面平 行的循环方式， 即采用槽底中央
6、进液、 槽上一端出液的新 “下进上出” 循环方式， 它是在电解槽底中央沿着槽的长度方向设一个进液管 （PVC 硬管）或在底两侧设两个平行的进液管，通过沿管均布的小孔（小孔 距与同名极距相同，为 100mm）给液。排液在槽的一侧，由于给液小 孔对着阴极出液，不仅有利于阴极附近离子的扩散，降低浓差极化， 而且减少了对阳极泥的冲击和搅拌。此外，中间进液，一端出液，有 利于电解液浓度、温度以及添加剂的均匀分布，有利于阴极质量。此 方法能仿止阳极泥上浮，但不能使槽内温度及溶液成分更均匀。 电解液循环速度过大不仅增加动力消耗而且影响电解液中的悬 浮杂质和阳极泥粒子不易下沉，甚至冲起阳极泥，使金银等附着于 阴极，影响电铜的质量，增加了贵金属的损失。循环速度的选择主 要取决于循环方式、电流密度、电解槽溶积、阳极成分等。当操作 电流密度高时，必须采用较大的循环速度，以减少浓差极化。 - 29 - 3.5 3.5 铜铜电解液的净化电解液的净化 在铜电解过程中，电解液中铜和杂质含量逐渐增加，添加剂含量 不断积累，而硫酸的含量则逐渐减少，从而
