年产6万吨铜电解槽设计摘要本文主要设计了一座年产6万吨铜的铜电解精炼电解槽及电解工艺。
根据已知条件，选定操作技术条件、经济技术指标、主体设备设计及冶金计算等内容。
根据已知条件及结合铜电解槽工艺的实际条件，通过计算得出本设计共需要660个电解槽，38个阳极板，尺寸为1000×960mm2，37个阴极板，尺寸为1020×1000mm2，电解槽尺寸为4000×1120×1320mm2等主体电解槽数据。
然后根据冶金计算得出铜电解槽的阳极泥成分、阴极铜的成分、物料平衡、有害杂质在电解液中的允许含量以及净化过程中杂质的脱除效率及热平衡等重要数据。
绘制出铜电解精炼电解槽安装图。
最后以“铜电解液净化方法的研究进展”专题展开论述。
关键词：铜电解精炼；工艺设计；物料平衡；热平衡AbstractMy thesis projects the copper electrolytic cell of sixty ton volume of production and is electrolysis process. I am according to the given conditions, Select operation technology conditions, technical and economic indexes, the main equipment design and metallurgical calculation, etc. I was according to the known condition and combined with the actual conditions of the copper cell technology. Through the calculation the design needs 660 cell、38 anode plates、37 cathode boards. The size of anode plates is 1000×960mm2.The size of cathode board is 1020×1000mm2. The size of cell is 4000×1120×1320mm3.And then calculated based on metallurgical electrolytic cell copper anode slime composition, cathode copper the composition, the material balance, harmful impurities in electrolyte purification process and allows content of impurities in the removal efficiency and thermal equilibrium, and other important data. And it draws Installation drawing of the copper electrolytic cell.On the "copper electrolyte purification method research progress of" special discussed.Key words: Electrolytic refining of copper,；technological process design,；material balance；heat balance年产6万吨铜电解槽设计 (I)Abstract ...................................................... I I 1．绪论.. (1)1.1铜的性质 (1)1.2 铜的用途 (1)1.2.1铜的导电性 (1)1.2.2铜的导热性 (1)1.2.3铜的耐蚀性 (2)1.3 铜工业的现状 (2)1.4铜市场分析及展望 (2)1.5铜的冶炼方法 (3)1.6铜的电解精炼 (3)1.6.1铜电解精炼概述 (3)1.6.2铜电解精炼的目的 (3)1.6.3铜电解精炼的化学反应 (3)1.7电解铜的工艺流程 (5)1.8本设计的内容及意义 (6)1.8.1本设计的内容 (6)1.8.2本设计的意义 (7)2．技术条件及经济技术指标的选择 (7)2.1操作技术条件 (7)2.1.1电流密度 (7)2.1.2电解液成分 (7)2.1.3电解液温度 (8)2.1.4电解液循环 (8)2.1.5添加剂 (9)2.1.6极距 (10)2.1.7阳极寿命和阴极周期 (10)2.2铜电解精炼经济技术指标 (10)2.2.1电流效率 (10)2.2.2残极率 (11)2.2.3铜电解回收率 (11)2.2.4槽电压 (11)2.2.5直流单耗 (11)2.2.6蒸汽单位消耗 (11)2.2.7硫酸单耗 (12)2.2.8水单耗 (12)3.设备的主体设计 (12)3.1电解槽材质 (12)3.2 电解槽总数 (12)3.3 阳极、阴极和种板和始极板与计算 (13)3.3.1阳极、阴极和种板的尺寸 (13)3.3.2电解槽中阴极、阳极的片数 (13)3.3.3 电解槽尺寸的确定 (14)3.3.4种板槽数的确定 (14)3.3.5脱铜槽数的确定 (15)3.3.6槽边导电排、槽间导电板、阴极导棒 (15)4 冶金计算 (16)4.1物料平衡计算 (16)4.2 净量液的计算 (19)4.3 槽电压组成计算 (20)4.4电解槽热平衡计算 (21)4.4.1 热支出 (21)4.4.2热收入 (23)4.4.3 全车间需补充的热量 (23)5．专题铜冶炼工艺研究进展 (24)5.1 概述 (24)5.2 闪速炉熔炼的特点 (24)5.2.1 生产能力大 (24)5.2.2 环境保护好 (25)5.2.3 自热熔炼 (25)5.2.4生产稳炉龄长 (25)5.2.5闪速吹炼 (25)5.2.6一步炼铜 (26)5.3 Comop工艺 (26)5.3.1工艺特点 (26)5.3.2 优点 (27)5.4 用碳酸钠作助熔剂的粗铜精炼新方法 (27)5.4.1 工业应用潜力 (27)5.4.2 与传统火法精炼比较 (27)5.4.3还需研究的问题 (28)5.5 不锈钢阴极电解技术 (29)5.6 因泰克炼铜工艺 (29)5.6.1 工艺过程描述 (30)5.6.2经济分析 (30)致谢 (31)参考文献 (32)1．绪论1.1铜的性质铜在元素周期表中，原子序数为29，属第一副族，元素符号Cu，原子量63.54，比重8.92g/cm3，熔点1083℃。
纯铜呈浅玫瑰色或淡红色。
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。
铜热导率高，抗张强度大，易熔接，且抗蚀性强，可塑性、延展性好。
纯铜可拉成很细的铜丝，制成很薄的铜箔。
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，高于350℃氧化生成CuO2和CuO。
因铜为正电性元素，故不能置换酸（盐酸和硫酸）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[6]。
1.2 铜的用途铜是与人类关系非常密切的有色金属，被广泛地应用于电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领域，在我国有色金属材料的消费中仅次于铝。
根据铜不同的物化性质，用途不同。
1.2.1铜的导电性铜最重要的特性之一便是其具有极佳的导电性，其电导率为58m/(Ωmm2)。
这一特性使得铜大量应用于电子、电气、电信和电子行业。
铜的这种高导电性与其原子结构有关；当多个单独存在的铜原子结合成铜块时，其价电子将不再局限于铜原子之中，因而可以在全部的固态铜中自由移动，其导电性仅次于银[8]。
1.2.2铜的导热性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[8]。
1.2.3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[8]。
1.3 铜工业的现状铜是国民经济发展的重要原材料，特别是在电气工业方面应用更是广泛。
2005年，在中国消费快速增长的带动下，世界铜矿和精铜的产量均出现了一定的增长，产量分别为1 498万t和1 634万t，增幅均为3．1％。
中国铜产量和消费量均出现了快速的增长，2005年中国铜产量为253万t，同比增长23％。
2006年，中国铜产量为290万t 左右，由此可见，中国铜工业在飞速发展。
【11】2000年底中国精炼铜产量为137.11万吨，2005年达260.04万吨，5年间增长100余万吨以上，居世界第二位；阴极铜消费量也呈快速增长态势，2000年阴极铜消费量为190万吨，2005年达到368万吨，居世界第一位。
在中国国内铜产品需求增长和产量增加的带动下，中国铜产品进口快速增长[10]。
1.4铜市场分析及展望2011年中国铜冶炼行业新开工项目投资额比上年同期小幅回落，主要因新开工高峰期主要发生在前两年；而同期已完成固定资产投资额同比大幅增长，主要因前两年的新建产能已经开始逐步投产和达产，且预计这种国内铜冶炼投产进入高峰期情况将延续至2013年。