年产27万吨高纯阴极铜电解车间的设计

本科毕业设计（论文）任务书

题目：年产27万吨高纯阴极铜电解车间的设计

原始依据：

本设计是在原紫金铜业有限公司ISA电解精炼铜车间的基础上设计，利用实习期间所搜集到数据以及厂内教员的指导，根据冶金物料平衡计算设计一座年产26万吨电解车间。查阅一些有关车间设计以及冶金方面的资料。

原始数据:

产量要求：年产量为26万吨

阳极成分（表1）：

表1 阳极泥成分表

元素 Cu As Sb Bi Ni Fe Pb Se

含量（%）99.46 0.035 0.035 0.008 0. 23 0.004 0.09 0.030

元素 Te Au Ag S Zn 其他

含量（%） 0.035 0.002 0.067 0.003 0.001

电解铜回收率：99.8%；

电铜品位：99.993%（符合高纯阴极铜的化学成分要求：GB/T1385-92;）残极率：15%

主要内容和要求：

1.设计说明书；应包含如下内容：设计概述；厂址的选择与论证；工艺流程的选择与论证；技术条件的选择与论证；经济指标的选择与论证；冶金计算；主要设备的选择与计算；车间环保与三废处理、技术经济的简要分析等。

2.图纸；绘制车间平面配置和立面配置图(0#图纸)、设备连接图（1#图纸），电解槽结构图（1#图纸）。

3．翻译外文资料一篇。

4. 小论文一篇。

主要（技术）要求：

1．写任务书一份。

2．用CAD绘制设备图和至少一张手工图纸。

3．完成设计说明书一篇。

4．翻译外文资料一篇。

5. 小论文一篇。

日程安排：

第1周听从老师毕业设计任务的安排，并做好准备

第2周去网上和图书馆收集与毕业设计相关的资料和论文

第3周初步形成设计任务书和开题报告等初稿

第4周查阅文献资料，翻译一篇英文资料，写出文献综述

第5周提交开题报告，确定合理工艺流程，应用相关知识进行必要计算第6周完成概述和厂址的选择与论证，完成工艺流程、技术条件和经济技术指标的选择与论证

第7周完成电解和净液工段的冶金计算及物料衡算

第8周完成主要设备选型计算和车间配置与安排，完成车间环保和技术经济分析与评价

第9周完成工艺流程图或设备连接图和电解槽结构图

第10周完成车间平面和立面配置图

第11周初步完成设计说明书

第12周修改设计说明书、编辑论文，老师评阅设计、学生准备答辩

第13周毕业答辩

主要参考文献：

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[21] 郭鸿发等.冶金工程设计第1册[M].北京：冶金工业出版社，2006

[22] 云正宽等. 冶金工程设计第2册[M].北京：冶金工业出版社，2006

指导教师签字：年月日注：1、本表可自主延伸 2、本表一式两份，一份下达给学生，一份装订在《指导教师日志》中。

摘要

本文主要要是设计一座年产26万吨电解铜精炼车间设计，原料为含铜99.46%的火法精炼阳极铜，要求电解精炼后使铜的含量达到99.95%以上的一级铜。在工艺上选择了先进的ISA法铜电解精炼工艺。根据所得的数据，进行了厂址的选择、物料平衡计算、热平衡计算和设备选型的计算，确定了车间的生产工艺条件和各个设备的规格、参数、操作条件，经计算决定设800个电解槽，采用8列配置。最后对车间的环保、生产安全及技术经济等指标进行分析和论证，证明本次设计的车间无论在技术、经济和带动的社会效益等多方面都具有积极地意义。

关键词：铜电解精炼；ISA法；车间设计；冶金计算

ABSTRACT

This thesis mainly is a yearly produces 260000 tons electrolytic copper refining plant design, raw materials for copper anode copper, 99.46% of fire refining requirements after electrolytic refining of copper content of 99.95% or more of high purity cathode copper.Choose the advanced method of ISA on craft copper electrolytic refining process.According to the data obtained, the site selection, calculation of material balance, heat balance calculation and equipment selection calculation to determine the workshop production process conditions and various equipment specifications, parameters, operating condition, after calculation, decided to establish the 800 electrolytic bath, using double span 8 column configuration. Finally a workshop on environmental protection, safety in production and technical economic index are analyzed and proved that the design of workshop in terms of technical, economic and drive the social benefits have positive significance.

Key words:Copper electrolytic refining; ISA method; plant design; metallurgical calculation

第一章概述

1.1 铜的性质

1.1.1 铜的物理性质

铜是人类最早发现的古老金属之一，早在三千多年前人类就开始使用铜。自然界中的铜分为自然铜、氧化铜矿和硫化铜矿。自然铜及氧化铜的储量少，现在世界上80%以上的铜是从硫化铜矿精炼出来的，这种矿石含铜量极低，一般在2-3%左右。金属铜，元素符号CU，原子量63.54,比重8.92，熔点1083Co。纯铜呈浅玫瑰色或淡红色，打磨光亮后会呈现出明亮的金属光泽，铜不具有磁性，其强度、硬度中等，抗磨蚀性极佳。铜具有许多可贵的物理化学特性，例如其热导率都很高，化学稳定性强，抗张强度大，易熔接，且抗蚀性、可塑性、延展性.

1、铜的导电性

固体铜中喊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/(Ω)，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。

2、铜的导热性

固体铜中喊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。

3、铜的耐蚀性

铜具有良好的耐蚀性能，优于普通钢材，在碱性气氛中优于铝。铜的电位序中是+0.34V，比氢高，是以电位较正的金属。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CuS04*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。

1.1.2铜的化学性质

铜原子容易失去一个电子形成亚铜离子(Cu+)或失去两个电子形成铜离子(Cu2+)，故铜形成化合物是以呈现一价或二价的氧化状态进行，但由正二价氧化状态形成的化合物比由正一价氧化状态形成的化合物稳定。

铜在干燥的空气中不起变化，但在含有二氧化碳的潮湿空气中则能氧化形成碱式碳酸铜（铜绿）的有毒薄膜。加热至150℃，铜在空气中开始氧化，高

0和CuO。因铜为正电性元素，故不能置换酸（盐酸和硫于350℃氧化生成Cu

2

酸）中的氢，而仅能溶于有氧化作用的酸如硝酸和有氧化剂存在时的硫酸中。铜能溶于氨水及与氧、硫、卤素等化合。

1. 铜的矿物

名称矿物种类分子式含铜量

自然元

自然铜Cu 100 素

硫化物黃铜矿CuFeS234.5

斑铜矿Cu5FeS263.3

辉铜矿Cu2S 79.8

铜蓝CuS 66.4

硫砷铜矿Cu3AsS448.3 硫砷化

物和

砷黝铜矿(Cu9Fe)12As4S13 57.0 硫锑化

物

黝铜矿(Cu9Fe)12Sb4S1352.1 氧化物赤铜矿Cu2O 88.8

黑铜矿CuO 79.8 碳酸盐孔雀石CuCO3·Cu(OH)257.3

蓝铜矿2CuCO3·Cu(OH)255.1 硫酸盐铜靛岩CuSO4

胆矾CuSO4·5H2O

铜叶绿矾CuFe4+3(SO4)6(OH)

·2H2O

2

硅酸盐硅孔雀石CuSiO3·2H2O 36.0 2. 铜的化合物及性质

(1) 化铜CuS，天然硫化铜为绿色或棕黑色无定形不稳定化合物铜蓝，比

重为4.68，中性或还原性气氛中加热即分解为Cu

2S和S

2

。Cu

2

S不溶于水、稀硫

酸和苛性钠中，但能溶于氰化钾和热硝酸中。

(2) 化亚铜Cu

2

S，天然的硫化亚铜为辉铜矿，蓝黑色无定形或结晶形，比重为5.76，熔点为1135℃.它在高温下稳定或氧化成金属铜，常温下不被空气

氧化，430-680℃下则氧化放出SO

2。赤热Cu

2

S的可逐渐被CO

2

氧化和缓慢地但

能完全的被H

2分解。CO能氧化Cu

2

S。

以Cu

2

S和FeS为主的共熔体称为冰铜。由于铜对硫的亲和力大，故在冰铜

吹炼时FeS先氧化造渣，剩下的Cu

2

S（称白铍）被吹炼成粗铜。

Cu

2S不溶于水和几乎不溶于稀硫酸，与浓硫酸作用生成CuSO

4

、CuS和

SO

2，溶解于浓盐酸时放出H

2

S。Cu

2

S可溶于NH

4

OH、HNO

3

、Fe

2

(SO

4

)、FeCl

3

、

CuCl

2

中

(3) 氧化铜CuO，天然氧化铜为黑色无光泽的黑铜矿，比重为 6.3～6.4。

它不稳定，遇热即分解。CuO易被H

2

、C、CO、CxHy和较负电性的Zn、Fe、Ni

等所还原。它不溶于水，但可溶于FeCl

2、FeCl

3

、NH

4

OH、Fe

2

(SO

4

)、(NH

4

)

2

CO

3

及

各种稀酸中。

(4) 氧化亚铜CuO、CuO

2

，天然氧化亚铜称为赤铜矿，比重为 6.11，熔点为1235℃。它高温稳定，在2200℃以上才完全分解，在1060℃以下时则部分

或全部变为。CuO

2也易被H

2

、C、CO、CxHy和Zn、Fe或其它对氧亲和力强的元

素所还原。高温时进行的反应：2Cu

2O+Cu

2

S=6Cu+ SO

2

是冰铜吹炼成粗铜的理论

基础。该反应在450℃开始至1100℃完成。吹炼时，由于铜对硫的亲和力大于

铁，而铁对氧的亲和力大于铜，是反应CuO

2+FeS=Cu

2

S+FeO向右进行到底。因此

在冰铜中的Fe未完全氧化造渣以前，理论上Cu

2

S是不会被氧化的。

CuO

2也不溶于水，但溶于HCl、H

2

SO

4

、FeCl

2

、FeCl

3

、Fe

2

(SO

4

)、NH

4

OH、等

溶剂中，这些反应为湿法冶金所应用。

(5) 硅酸铜xCun·ySi

2·zH

2

O自然界中的硅酸铜有硅孔雀石CuO·SiO·2H

2

O和

透视石CuO·SiO·H

2O。它们在高温下分解成稳定的2Cu

2

O·SiO

2

，后者易被H

2

、C、

CO等还原，也易被FeO、CaO等强碱性氧化物和铜、铁硫化物分解，并能溶于浓硝酸、稀醋酸、盐酸和硫酸中。

(6) 硫酸铜CuSO

4

，自然界的硫酸铜为天蓝色三斜晶体系结晶的胆矾。无水

硫酸铜为白色粉末，加热时分解成CuO和SO

3(SO

2

+O

2

)。

硫酸铜易溶于水,铁、锌等可从硫酸铜中置换出铜。

(7) 氯化铜CuCl

2

，氯化铜无天然矿物，人造氯化铜为褐色粉末。熔点为498℃。沸点低，易挥发，也溶于水。氯化铜不稳定，加热至340℃即分解生成

白色粉末的氯化亚铜：CuCl

2=Cu

2

Cl

2

+Cl

2

。

1.2 铜合金及其用途

铜合金以纯铜为基体加入一种或几种其他元素所构成的。常用的铜合金分为黄铜﹑青铜﹑白铜3大类。

黄铜

黄铜是由铜和锌所组成的合金。如果只是由铜、锌组成的黄铜就叫作普通黄铜。如果是由二种以上的元素组成的多种合金就称为特殊黄铜。如由铅、锡、锰、镍、铁、硅组成的铜合金。特殊黄铜又叫特种黄铜，它强度高、硬度大、耐化学腐蚀性强。黄铜有较强的耐磨性能。由黄铜所拉成的无缝铜管，质软、耐磨性能强。黄铜无缝管可用于热交换器和冷凝器、低温管路、海底运输管。制造板料、条材、棒材、管材，铸造零件等。含铜在62%～68%，塑性强，制造耐压设备等。

根据黄铜中所含合金元素种类的不同，黄铜分为普通黄铜和特殊黄铜两种。压力加工用的黄铜称为变形黄铜。黄铜以锌作主要添加元素的铜合金﹐具有美观的黄色﹐统称黄铜。铜锌二元合金称普通黄铜或称简单黄铜。三元以上的黄铜称特殊黄铜或称复杂黄铜。含锌低於36%的黄铜合金由固溶体组成﹐具有良好的冷加工性能﹐如含锌30%的黄铜常用来制作弹壳﹐俗称弹

壳黄铜或七三黄铜。含锌在36～42%之间的黄铜合金由和固溶体组成﹐其中最常用的是含锌40%的六四黄铜。为了改善普通黄铜的性能﹐常添加其他元素﹐如铝﹑镍﹑锰﹑锡﹑硅﹑铅等。铝能提高黄铜的强度﹑硬度和耐蚀性﹐但使塑性降低﹐适合作海轮冷凝管及其他耐蚀零件。锡能提高黄铜的强度和对海水的耐腐性﹐故称海军黄铜﹐用作船舶热工设备和螺旋桨等。铅能改善黄铜的切削性能﹔这种易切削黄铜常用作钟表零件。黄铜铸件常用来制作阀门和管道配件等。

白铜

以镍为主要添加元素的铜合金。铜镍二元合金称普通白铜﹔加有锰﹑铁﹑锌﹑铝等元素的白铜合金称复杂白铜。白铜分为：复杂白铜、普通白铜、工业白铜.

（1）复杂白铜

加有锰、铁、锌、铝等元素的白铜合金称复杂白铜（即三元以上的白铜），包括铁白铜、锰白铜、锌白铜和铝白铜等。在复杂白铜中，第二个主要元素符号及铜含量以外的成分数字组表示各种元素的含量。如BMn3-12表示镍含量约为3%，锰含量约为12%。复杂白铜有4个型号：

①铁白铜：型号有BFe5-1.5（Fe）-0.5（Mn）、Bfe10-1（Fe）-1（Mn）、Bfe30-1(Fe)-1(Mn)。铁白铜中铁的加入量不超过2%以防腐蚀开裂，其特点是强度高，抗腐蚀特别是抗流动海水腐蚀的能力可明显提高。

②锰白铜：型号有BMn3-12、BMn4.0-1.5、BMn43-0.5。锰白铜具有低的电阻温度系数，可在较宽的温度范围内使用，耐腐蚀性好，还具有良好的加工性。

③锌白铜：型号有BZn18-18、BZn18-26、BZn18-18、BZn15-12（Zn）-1.8（Pb）、BZn15-24（Zn）-1.5（Pb）。锌白铜具有优良的综合机械性能，耐腐蚀性优异、冷热加工成型性好，易切削，可制成线材、棒材和板材，用于制造仪器、仪表、医疗器械、日用品和通讯等领域的精密零件。

④铝白铜：型号有Bal13-3、Bal16-1.5。是以铜镍合金为基加入铝形成的合金，密度为8.54—0.3。合金性能与合金中镍量和铝量的比例有关，当Ni:Al=10:1时，合金性能最好。常用的铝白铜有Cu6Ni1.5Al，Cul3Ni3Al等，主要用于造船、电力、化工等工业部门中各种高强耐蚀件。

（2）普通白铜

因此白铜较其他铜合金的机械性能、物理性能都异常良好，延展性好、硬度高、色泽美观、耐腐蚀、富有深冲性能，被广泛使用于造船、石油化工、电器、仪表、医疗器械、日用品、工艺品等领域，并还是重要的电阻及热电偶合金。

（3）工业白铜

工业用白铜分为结构白铜和精密电阻合金用白铜（电工白铜）两大类。

青铜

青铜是铅、铜和锡的合金，有特殊重要性和历史意义。后除黄铜﹑白铜以外的铜合金均称青铜﹐并常在青铜名字前冠以第一主要添加元素的名。

锡青铜

以锡为主要合金元素的青铜。含锡量一般在3～14%之间, 此外还常常加入磷、锌、铅等元素。锡青铜是铸造收缩率最小的有色金属合金，可用来生产形状复杂、轮廓清晰、气密性要求不高的铸件。锡青铜在大气、海水、淡水和蒸汽中十分耐蚀，广泛用于蒸汽锅炉和海船零件。含磷锡青铜具有良好的力学性能，可用作高精密工作母机的耐磨零件和弹性零件。含铅锡青铜常用作耐磨零件和滑动轴承，含锌锡青铜可作高气密性铸件。

铅青铜

铅青铜是现代发动机和磨床广泛使用的轴承材料。铝青铜强度高﹐耐磨性和耐蚀性好﹐用於铸造高载荷的齿轮﹑轴套﹑船用螺旋桨等。

铍青铜

铍青铜是一种含铍铜基合金（Be0.2～2.75%wt%），在所有的铍合金中是用途最广的一种，?其用量在当今世界已超过铍消费总量的70%。铍青铜是沉淀硬化型合金，固溶时效处理后具有很高的强度、硬度、弹性极限和疲劳极限，弹性滞后小，并具有耐蚀特性。铍青铜用来制造煤矿﹑油库等使用的无火花工具。

磷青铜

主要用作耐磨零件和弹性元件。电脑连接器，手机连接器，高科技行业接插件，电子电气用弹簧，开关，电子产品的插槽、按键、电气连接件，引线框架，振动片及端子等。 1.3 铜的电解精炼概述

铜的电解精炼，是将火法精炼的铜浇铸成阳极板，（现在普遍的工艺）用永久性不锈钢阴极作为阴极片，相间的放入电解槽中，用硫酸铜和硫酸的水溶液作为电解液，在直流电的作用下，阳极上的铜会失去两个电子生成-2价铜离子，而贵金属和某些金属不溶，成为阳极泥沉淀于电解槽低。溶液中的-2价铜离子会在阴极上优先析出，而其他电位较负的贱金属不能在阴极上析出，留在电解液中，待电解液定期净化时除去。这样，得到的铜纯度很高，称电铜。

电解精炼的工艺：电解液由循环槽经电解液循环泵泵至板式换热器，加热至65℃左右以稳定的流量供到各个电解槽。火法精炼产出的精铜品位一般为99.2~99.7%，含有0.3~0.8%的杂质。电解精炼的目的是：(1) 降低铜中的杂质含量，从而提高铜的性能，使其达到各种应用的要求；(2) 回收其中的有价金属，尤其是贵金属和稀散金属。

1.3.1铜电解精炼的基本原理

传统的铜电解精炼是采用纯净的电解铜薄片作阴极，阳极铜板含有少量杂质（一般为0.3%～1.5%）。电解液主要为含有游离硫酸的硫酸铜溶液。

由于电离的缘故，电解液中的各组分按下列反应生成离子：

CuSO 4=Cu 2++SO 42-

H 2SO 4=2H ++SO 42-

H 2O=H ++OH -

在未通电时，上述反应处于动态平衡。但在直流电通过电极和溶液的情况下，各种离子作定向运动，在阳极上可能发生下列反应：

+=-22Cu e Cu V E Cu Cu 34.00/2=+

+=-2'2'M e M V E M M 34.00'/'2<+

222122O H e O H +=-+V E O O H 229.10/22=

2324212O SO e SO +=--V E O SO 42.20

/224=-

式中M ′只指Fe 、Ni 、Pb 、As 、SB 等比Cu 更负电性的金属。因其浓度很低，其电极电位将进一步降低，从而它们将优先进入电解液。由于阳极主要成分是铜，所以阳极的主要反应将是铜溶解形成Cu 2+的反应。至于H 2O 和SO 42-失去

电子的氧化反应，由于其电极电位比铜正的多，故在阳极上是不可能进行的。另外，如Ag 、Au 、Pt 等电位更正贵金属、铂族金属和稀有金属，更是不能溶解，而落到电解槽底部。

此外，氧的析出还具有相当大的超电位。因此，在铜电解精炼过程中不可能发生水放电，只有当铜离子的浓度达到极高或电解槽内阳极严重钝化，使精炼电压升高至 1.7V 以上时才可能有氧在阳极上放出。至于SO 42-离子的放电反

应，因为其电位更正，故在铜电解精炼过程中式不能进行的。

在阴极上可能发生下列反应：

V E Cu

e Cu Cu Cu 34.020/22==+++ V E H e H H H 0220/22==+++

'34.02'0'/'22V E M e M M M <=++

+ 氢的标准电位较铜负，且在铜阳极上的超电压使使氢的电极电位更负，所以在正常的电解精炼条件下，阴极不会析出氢，而只有铜的析出。同样，标准电位比铜低而浓度又小的负电性金属M ′，不会在阴极析出。

电解过程中还形成一价铜离子Cu +并建立下列平衡：

22/22++=+=++Cu Cu C C K Cu

Cu Cu

铜电解精炼示意图

综上所述，铜电解精炼过程，主要是在直流电的作用下，铜在阳极上失去电子后以Cu2+的形态溶解，而Cu2+在阴极上得到电子以金属铜的形态析出的过程。除此之外，还不可避免地有Cu2+的产生，并引起一系列的副反应，使电解过程复杂化。

根据以上情况，可以认为铜电解精炼时较有利的工作条件是：电解液中含有足够高的游离硫酸和二价铜离子；电解液的温度不宜过高；采用足够高的电流密度；尽量减少电解液与空气的接触[6]。

1.4铜电解中杂质的行为和影响

按电解时的行为，阳极上的杂质可分为四类：

第一类：正电性金属和以化合物形态存在的元素。Au、Ag和铂族金属为正

电性金属，进入阳极泥。少量的Ag以Ag

2SO

4

的形式溶解于电解液中，当有少量

Cl－存在时，形成AgCl进入阳极泥。O、S、Se和Te以Cu

2S、Cu

2

O、Cu

2

Te、

Cu

2

Se、AgSe和AgTe的形态进入阳极泥中。

第二类：在电解液中形成不溶性化合物的Pb和Sn。Pb在溶解时形成PbSO

4

沉淀，并可进一步氧化成PbO

2

覆盖在阳极上，使槽电压升高。Sn进入电解液后氧化成四价，四价的硫酸锡易水解成碱式硫酸锡进入阳极泥中。

SnSO

4 + 1/2O

2

+ H

2

SO

4

= Sn(SO

4

)

2

+ H

2

O

Sn(SO

4)

2

+ 2H

2

O = Sn(OH)

2

SO

4

+ H

2

SO

4

Sn(OH)

2SO

4

沉淀时可吸附As、Sb的化合物，有利于电解，但过多会粘附在

阴极上，降低阴极质量。

第三类：负电性金属Ni、Fe、Zn。Fe和Zn溶于电解液中，Ni可电化学溶解于电解液中，但有一些不溶性化合物如NiO和镍云母等，易在阳极表面形成不溶性的薄膜，使槽电压升高，甚至会引起阳极钝化。

锌、铁和锡都是在火法精炼中容易除去的杂质，在阳极中含量很低。锌在

阳极溶解时，全部成为硫酸锌进入电解液；铁以Fe

2O

3

形式存在于铜晶体间的缝

隙中，阳极溶解时绝大部分以二价形式进入电解液；锡在阳极溶解时最终水解为溶解度不大的碱式盐，沉入槽底成为阳极泥。铅主要生成PbSO

4

进入阳极泥。

镍是火法精炼时难以除去的杂质。为了提高冶炼流程中镍的综合利用率，火法精炼时，力求将镍最大限度地以金属镍的形式保存在阳极泥中，即调铜保镍。实践表明，镍在阳极上的溶解与阳极含氧量有很大的关系。阳极含氧量低，镍绝大部分进入溶液；阳极含氧量高，则镍很大部分进入阳极泥。

电位第四类：与铜相近的As、Sb和Bi砷、锑、铋的电位与铜比较接近，

在正常的电解过程中易形成SbAsO

4和BiAsO

4

等漂浮阳极泥，一般很难在阴极析

出。阳极溶解时，这些元素一部分则在电解液中积累。

为了避免阳极铜中的杂质砷、锑、铋进入阴极，保证电解过程能产出合格的阴极铜特别是高纯阴极铜，应采取如下措施：

1)粗铜在火法精炼时，应尽可能地将这些杂质除去；

2)控制电解液中适当的酸度和铜离子浓度，防止杂质的水解和抑制杂质离子的放电。

3)维持电解液有足够高的温度（60～650C）以及适当的循环速度和循环方式。4)电流密度不能过高。目前采用的常规电解方法，电解密度以不能超过300A/m2为宜。

5)加强电解液的净化，保证电解液中较低的砷、锑、铋浓度。一般维持电解液中砷为1～5g/L，最高不超过13g/L；锑为0.2～0.5g/L，不超过0.6g/L；铋一般为0.01～0.3g/L，不超过0.5g/L。

6)加强电解液的过滤。实践证明，保证电解液中漂浮阳极泥含量低于20～30mg/L，有利于高纯阴极铜的正常生产。

7)向电解液中添加配比适当的添加剂，保证阴极铜表面光滑、致密，减少漂浮阳极泥或电解液对阴极铜的污染。

第二章厂址的选择与论证

2.1厂址的选择依据[]

厂址选择要根据国民经济建设计划和工业布局的要求进行。厂址选择适当与否，对企业的建设速度、建厂投资、生产发展、经济效益、环境保护及工农关系等会带来重大影响。

厂址选择的一般原则是：应符合工业布局及区域性总体规划和城市建设规划的要求；要尽可能利用城镇设施，解约资源；要靠近原材料、水、电供应充足和产品销售便利的地方，有较好的交通运输条件；要注意节约用地，尽量不占或少占农田，留有发展余地；要有适当的自然地形和适宜的工程地质、水灾、地震等条件及较好的协作条件等。

在进行厂址选择时，应根据有色生产的特点，应充分论证以下几个问题：

（1）环境保护和节约用地问题

有色冶金生产特点之一是无一例外地产出大量造成环境污染的“三废”物质，除必须有完善的“三废”治理工程设计外，在选择厂址时，必须尽量考虑在主导风向和主要水流的下游位置，安排好“三废”处理场地和废渣堆放场地，要有良好的自然通风条件，并应考虑厂址附近居民点、城市发展规划、农牧渔业及旅游胜地、自然资源保护区等问题。

（2）供水、供电条件

有色冶炼厂一般是大量用水和耗电多的企业，因此希望厂址附近有充分的水源和电源。以供电为例，厂址距离电源每增加1km，就需增加外部高压输电线投资3～4万元，如自行建设火电站，每千瓦的投资达1000元以上，这不仅大大增加投资，而且影响建设进度，所以冶金企业应尽可能选择在供电网经济供电半径之内。

（3）原材料供应及交通运输条件

有色金属冶炼是连续性的，物料吞吐量一般较大，大型冶炼厂每昼夜要处理千吨物料，产出数百吨至上千吨产品，若不及时“吞吐”，势必影响生产，因此在选择厂址时，必须充分考虑交通运输问题。为了减少运输费用，在保证良好的运输条件下，应使厂址尽可能接近原材料基地和销售市场。我国铜、铅、锌、锡的生产，50%以上的产量靠近原料基地，有的还组成了采、选、冶联合企业。

（4）工业布局

建设一座有色冶金厂，对全国的工业布局、一个区或一个城市的合理发展、各个工业区之间的经济协调以及农业发展等起着重要的作用，应根据工业布局“大分散、小集中、多搞小城镇”的方针，按“工农结合，城乡结合，有利生产，方便生活”的原则，进行厂址选择和居住区规划，使之符合工业布局总体规划及城市建设规划的要求。

（5）厂址的工程地质及水文地质条件

冶炼厂的土建投资是相当大的，厂址地震等级的不同会对建筑结构以及基础工程的投资带来很大影响，所以厂址不能选在发震断层地区和基本烈度为9级以上的地震区。

此外，所选厂址的地耐力应不低于147.1～196.1kPa，地下水位最高也要低于基础地面0.5m，厂址最低洼处要高于历年最高洪水位0.5m以上；不能选在厚度较大的III级自重湿陷性黄土地区和有泥石流或滑坡等危害的山区，厂址底下不宜有用矿物藏或以开采的矿坑和溶洞等。

冶炼厂一般是机械化自动话水平比较高的现代化企业，为保证企业生产顺利进行，必须有充足的设备及备件供应，要有强有力的机械加工和维修能力。若厂址附近具备这些条件，便可发挥专业协作的优越性，减少辅助设施投资和降低生产成本。工厂在建设过程中的施工条件诸如砖瓦、砂石、石灰、水泥、木材等能否就地取材，施工力量和施工场地是否具备等，都对建设进度起着一定的作用。在厂址选择时，应充分考虑厂址附近是否具备这些条件，那种片面强调“小而全”不重视专业化协作的做法是不恰当的。

2.2厂址选择与论证

拟设计一铜电解精炼车间，年产量26万t/a，冶炼厂也江西铜业集团贵溪冶炼厂，厂址为江西省贵溪市。

江铜集团贵溪冶炼厂是国内规模最大技术最先进的闪速炼铜工厂，经过20年的消化吸收、跟踪发展和创新突破，不仅成为了国内最大炼铜厂，而且生产规模已经进入世界前10强，生产成本达到了世界最低。

江铜贵溪冶炼厂是国家"六五"期间22个成套引进项目之一，它的成功引进一举缩小了与世界先进炼铜国家20年的技术差距。截至到2005年12月31日，20年来，贵溪冶炼厂安全生产7924天，共生产阴极铜311.1万吨，黄金94.9吨，白银1735.1吨，硫酸1110.8万吨，三氧化二砷6533.88吨。

贵溪市位于江西省东北部，信江中游。区位优越，交通便利，其境内浙赣、皖赣、鹰厦三条铁路横穿东西，纵贯南北，15个火车站连珠成串，境内营运里程达156.3公里。公路四通八达，320、206国道纵横境内，上海至瑞丽高速公路穿境而过，高速挂线一期工程已建成通车，乘车贵溪至南昌 1.5小时，达上海5.5小时，到杭州4小时。厂址接近原材料基地和销售市场，符合工业布局总体规划及城市建设规划的要求，并考虑厂址附近居民点、城市发展规