年产8万吨粗铜闪速炉熔炼车间的设计开题报告

1.2铜的性质及用途
根据铜的不同物理化学性质，其用途也不一样。
1.2.1铜的物理性质
纯铜呈玫瑰颜色，有金属光泽，表面形成氧化铜膜后，外观呈紫红色，故常称紫铜。铜的延性和展性好，易于成型和加工，能拉成极细的铜丝，压成极薄的片，具有好的导电性和导热性，仅次于银居第二位。铜在元素周期表属第一副族元素，原子系数29。，原子量63.57，有两种原子价，形成一价和二价化合物。液态铜能溶解某些气体，如氢气，氧气等。气体的溶解不仅包括物理溶解，也包括气体与铜及铜中杂质发生化学反应作用。气体的溶解是铜的力学性能和导电性能受到影响，当熔融铜凝固时气体从铜中溢出，造成铜铸件的气孔。铜的合金性能好，能与锌，锡，铅，镍等金属制成各种不同特性的合金，如铜锌合金有很好的延展性。
1.2.2.1铜的耐腐蚀性
铜具有良好的耐蚀性能，优于普通不锈钢材，在碱性气氛中优于铝。铜的电位序比氢高，是电位较正的金属。铜在淡水中的腐蚀速度也很低（约0.05mm/a）。并且铜管用于运送自来水时，管壁不沉积矿物质，这点是铁制水管所远不能及的。正因为这一特性，高级卫浴给水装置中大量使用铜制水管、龙头及有关设备。铜极耐大气腐蚀，其在表面可形成一层主要有碱式硫酸铜组成的保护薄膜，即铜绿，其化学成分为CuSO4·Cu(OH)2及CuSO4·3Cu(OH)2。因此铜材被用于建筑屋屋面板、雨水管、上下管道、管件；化工和医药容器、反应釜、纸浆滤网;舰船设备、螺旋桨、生活和消防管网；冲制种类硬币(耐腐蚀性)、装饰、奖牌、奖杯、雕塑和工艺品(耐蚀性色泽典雅)等。
硫化铜精矿的火法熔炼，一般包括三个过程。第一个过程是将铜矿熔炼成冰铜，第二个过程是将冰铜吹炼成粗铜，最后把粗铜精炼成纯铜，精炼又分火法精炼和电解精炼。铜精矿熔炼成冰铜的过程，根据所用炉子的不同，可分为鼓风炉熔炼、反射炉熔炼、电炉熔炼、闪速炉熔炼等。由于熔炼方法和设备的不同，铜精矿熔炼前要进行一系列的预处理，包括混捏、干燥、制粒、焙烧等，当然也可以直接熔炼。尽管对精矿的预处理不同，但熔炼后所得产品都是冰铜。吹炼一般是在转炉中进行。吹炼的原料是冰铜，产品是粗铜。吹炼产出的粗铜，先经过火法精炼，然后电解精炼产出纯铜，并回收金、银等有价金属。在熔炼和吹炼过程中产出的炉气，含有二氧化硫，可以用来制酸。
1.3铜的冶炼方法
用铜矿石或精矿生产铜的方法比较多，概括起来主要有火法和湿法两大类
1.3.1火法炼铜
火法炼铜是当今生产铜的主要方法，世界上80%以上的铜是用火法从硫化铜精矿中提取的。随着时间的推移，我们慢慢地明白火法炼铜的特性，其实火法炼铜最大的优点是适应性强，生产效率高等。其一般工艺流程如图1.1所示。
1.2.1.1铜导电性
随着科技的发展，材料学有了大的飞跃。铜是21世纪工业发展的基础性材料，因此铜材料的研究还是比较多。电解主要有电解沉积和电解精炼，可以提供高纯度的铜锭。越纯的铜就可以提供较多的优良性质，像高导电性。现今的铜材主要是用于合金，因为合金可以拥有多种金属的化学性质，从而扩宽了材料的使用范围。像铜基材料，铜套材料等多是当前研究的热点。要获得合格的铜复合材料，制取高纯度的铜基是首要条件。特别是最近几年以来电子工业发展可以说是“翻天覆地”，不少企业改向向电子工业发展，因此高性能的导电材料是必须的，铜就是其中一种，其实电力也是一个使用铜的大户。因此认为新建铜电解车间是必需的。
1.1人类利用铜的发展过程
铜是人类最早发现和使用的有色金属之一。大约在公元钱4000年，波斯人就已经掌握了炼铜技术。公元3000年，埃及印度等地区已出现较高水平的炼铜业。欧洲在公元2000年采用硫化铜炼铜。我国新石器时代后期开始使用铜夏代即开始进入青铜器时代；在商周时期（公元前16世纪）青铜的冶炼和铸造技术已经很发达。在湖北大冶县境内发现铜绿山矿冶遗址始于西周末年，是我国目前发下规模最大，保存最完整的古代铜矿遗址。铜冶炼技术发展是一个漫长的过程，铜的冶炼至今乃以火法为主，其产量占世界铜产量的80％。
本科毕业设计开题报告
设计题目：年产8万吨粗铜闪速炉熔炼车间的设计
（2015届）
学院（部）：
冶 金 工 程 学 院
专业：
冶金工程
学生姓名：班级：冶金程1105学号：指导教师姓名：
职称：教授
2014年月日
题目：年产8万吨粗铜闪速炉熔炼车间的设计
1.本课题的背景和意义
2012年，中国的铜消费量达到800万吨，占全球消费量的40%以上，从而取代美国成为世界第一大铜消费国。自从中国进行改革开放以来，中国的工业发展速度特别的快。铜作为现代工业发展和经济发展的基础性材料。如前所述，铜一直是电气，轻工，机械制造，交通运输及电子等行业不可缺少的重要材料。通过浏览一些网页，查阅一些书籍及相关的报告得知2005年中国的铜产量达260.04万吨居世间第二，阴极通的消费量为达368万吨居世界第一位，但是随着中国工业的发展，特别是电力等方面，进而出现了较大的缺口。到了2012年，这个缺口更大了，达到3百万吨以上，需要靠大量进口来弥补。因此，新建电解铜车间对缓解国内铜消费缺口，促进我国工业的发展有积极的现实意义和巨大的经济利益。
1.2.2铜的化学性质
常温下，铜在干燥空气中稳定，加热时生成黑色的氧化铜。在含有二氧化碳的潮湿空气中，铜的表面会慢慢生成有毒的铜绿。这种薄膜能保护铜不被腐蚀。铜绿有毒，因而纯铜不能做食具。使用铜制品时，需镀锡。高温下，铜不与氢，氮或碳作用。铜与含有硫化氢的空气接触时，表面生成硫化物黑色薄膜。铜在电位序中位于氢后，属于正电性金属，不能从酸中置换出氢，因此不能溶解于盐酸和未溶解氧的硫酸。只有在具要氧化作用的酸中铜才可以溶解，便生成相应的盐，如铜能溶解于硝酸和有氧化剂存在的硫酸。
1.2.2.2铜具有多种存在形态性
铜具有多种价态及特定的原子结构使之具有很多种化合物形态。常见的有硫化铜，硫化亚铜，氧化铜，氧化亚铜，硫酸铜，铜的硅酸盐，铁酸盐，碳酸盐及铜的氯化物。不同种类的化合物使铜在很多化学试剂中应用就多，像硫酸铜作为干燥剂，硫化铜作为分析试剂，氧化铜可以用作玻璃、瓷器的颜料、脱硫剂、催化剂等
1.2.1.2铜的导热性
我们从物理化学方面对铜的性质进行学习，了解到固体铜中含有自由电子所产生的另一重要效应就是其拥有极高的导热性，其热导性为386W/(m·k)，导热性仅次于银。加之铜比金、银储量更丰富，价格更便宜，因此被制成电线电缆、接插件端子、汇流排、引线框架等各种产品，广泛用于电子电气、电讯和电子行业。铜还有各种换热设备如热交换器、冷凝器、散热器的关键材料，被广泛应用于电站辅机、空调、制冷、汽车水箱、太阳能集热器栅板、海水淡化以及医药、化工、冶金等各种换热场合。