铜电解精炼冶金计算1、物料平衡计算计算条件：产量为100000t电解铜/a，年工作日为355天。

火法精炼后阳极成分见表7-1。

表7-1 阳极成分元素Cu Ni As Sb Ag Fe Bi TeSe+S O Au Pb99.0 0.08 0.2 0.126 0.06 0.002 0.025 0.01 0.002 0.10 0.025 0.1 含量%电回收率：99.0%；残极率：15%。

铜电解过程元素分配%)/(W：表7-2 铜电解过程元素分配%)(W/元素进入电解液进入阳极泥进入电解铜Cu 1.75 0.15 98.10Ni 81.00 18.70 0.20As 63.40 36.30 0.3Sb 17 78 5Ag —95 2Bi 18 82.5 1.5Se+—94 6 TeS —96 4O —97 3Au —98.5 1.5Pb —93 7Fe 74 53 21假设以溶解100kg的阳极铜平衡进行计算1.1阴极铜产量和电铜品味计算Cu：99.0×98.1%=97.119kgNi：0.08×0.2%=0.00016kgAs：0.2×0.3%=0.0006kgSb：0.126×5%=0.0063kgAg：0.06×5%=0.003kgBi：0.025×1.5%=0.000375kgSe+Te：0.01×6%=0.0006kgFe：0.002×21%=0.00042kgS：0.002×4%=0.00008kgO：0.1×3%=0.003kgAu：0.025×1.5%=0.000375kgPb：0.1×7%%=0.007kg合计：97.141kg电铜品位：97.119÷97.141=99.98% 1.2阳极泥率和成份计算Cu：99×0.15%=0.1485kgNi：0.08×18.7%=0.1496kgAs：0.2×36.3%=0.0726kgSb：0.126×78%=0.09828kgAg：0.06×95%=0.057kgSe+Te：0.01×94%=0.0094kgS：0.002×96%=0.00193kgO：0.1×97%=0.097kgAu：0.025×98.5%=0.024625kg Pb：0.1×93%=0.093kgFe:0.002×3%=0.00006kg合计：0.5449kg阳极泥率：0.55%（对溶解阳极铜） 1.3电解物料平衡计算（1）1t 阴极铜需要溶解的阳极量t 0119.1%8.99%991%98.991=⨯⨯⨯(2)阳极实际需要量a t /322.119288)15.01(998.0100000119.1=-⨯⨯（3）阳极实际溶解的量a t /101395998.01000000119.1=⨯（4）阳极铜的含量a t /4388.11809599.0322.119288=⨯ （5）残极量a t /2483.1789315.0322.119288=⨯ （6）残极铜的含量a t /3158.1771499.02482.17893=⨯ （7）阳极的泥量（8）阳极泥含铜量：150.5716t/a （9）电解液中各个元素的含量：根据阳极成分和计算的阳极泥中各元素量及其成分见表7-3表7-3 阳极泥中各元素重量级百分比元素进入阳极泥的量t/a阳极泥成元素进入阳极泥的量t/a阳极泥成表7-4 电解液中各元素的含量分，%分，% Cu101395.0737⨯99%⨯0.15%=150.571623.28Au101395.0737⨯0.025%⨯98.5%=24.96853.86As101395.0737⨯0.2%⨯36.3%=73.6128 11.37Ag101395.0737⨯0.06%⨯95%=57.79518.93 Sb101395.0737⨯0.126%⨯78%=99.651015.46Fe101395.0737⨯0.002%⨯3%=0.06170.06080.01 Ni101395.0737⨯0.08%⨯18.70%=15.16872.34S101395.0737⨯0.002%⨯94%=1.90620.29 Pb101395.0737⨯0.1%⨯93%=94.297414.56O101395.0737⨯0.10%⨯97%=98.353215 Bi101395.0737⨯0.025%⨯82.5%=20.91273.23其它 Se+Te101395.0737⨯0.01%⨯94%=9.53111.47 共计装入物 料 名 称 物料量 CuAsNiAuAgt/a % a t /% a t /% a t /% a t /% a t /阳极 119288.3 99.0 118095.4 0.2 238.5 0.08 95.4 0.025 29.8 0.06 71.5 合 计118095.4238.595.429.871.5产 出物 料 名 称 物料量 Cu As Ni Au Agt/a %a t /% a t /% a t /% a t /% a t /电解铜 10000 99.98 99980 残极铜 17893.2 99..0 17714.3 0.2 35.78 0.08 14.3 0.025 4.47 0.06 10.73 阳极泥557.62797.9775.3216.84159.11.615.120.87.5610.194.5+7.3铜电解精炼热平衡计算 仪器及实验条件参数设定如下： 电解槽的外形尺寸：5100×1265×1395； 电流强度：10000A ； 槽间电压：0.3V ； 电解槽的数量：560； 电解槽的外壁温度：35°C 电解车间温度：2°C5 电解液的温度：60°C电解液循环速度：20L/min （商品槽与种板槽共用一个循环系统）；7.3.1 热量支出（1）槽液面上水蒸气的热损失q 1槽的总液表面积S=4.9×1.065×560=2922.36m 2每平方电解槽液面在无覆盖时的水分蒸发量查表得1.35kg/(m 2·h). 60℃的水气化为2358.42kg kJ /则q 1=2922.36×1.35×2358.42=9304405.566kJ/h电解液 2936.25 292.97 60.66 损失及计算误差300.50.04合计177327.65302 89.2 8.92 115.96（2）槽液面上对流传热与辐射损失q 2根据化工原理的傅立叶传热公式：Q=KS （t 1-t 2）式中：K —辐射与对流联合导热系数，kJ/( m 2·h·℃)取39.35； S —传热面积，㎡；21t t -—电解液与车间空气温度差，℃。

则：q2=39.35×（60-25）×2922.36=4024820.31kJ/h （3）槽外壁的对流传热与辐射损失q 3槽壁总面子S 总=560×（5.1×1.265+1.265×1.395×2+5.1×1.395×2）=13557.516 m 2 根据化工原理的傅立叶传热公式：Q=KS （t 1-t 2） 式中：K —对钢筋混凝土槽壁辐射与对流联合导热系数，kJ/( m 2·h·℃)，当槽外壁温度为35℃，车间室温为25℃时，取35.17 则：q3=35.17×（35-25）×13557.5 （4）循环管道溶液热损失为q 4电解液的循环量为：h m /2556101420603033=⨯⨯⨯-t C V q p ∆=γ4 （7-7） 式中：V —电解液循环量，h m /7503； p C —电解液热容量，KJ/(kg·℃)，3.43； γ—电解液密度，3/1250m kg ；t ∆—电解液在循环管道的温度降，根据车间规模大小取2～4℃，本设计取3℃。

q 4h kJ /8643600343.31250672=⨯⨯⨯=16=4768178.377kJ/h7.3.2 热量收入热量收入为电流通过电解液时所产生的热：310239.018.4-⨯⨯⨯=IEtN Q式中：I —电流强度，A ；E —消耗于克服电解液阻力得到槽电压/V ,为槽电压的50%左右； N —电解槽数；t —时间，取3600s 。

则热量收入：Q =4.18×0.239×0.3×0.5×10000×3600×560×10-3=3021036.48kJ /h综上热量衡算可得整个车间需补充的额外热量为：q 1＋q 2＋q 3＋q 4－Q =9304405.566+4024820.31+4768178.377+8643600-3021036.48h kJ /777.23719967=。

表7-5 电解精炼系统热量衡算热量流入 1-•h kJ热量流出 1-•h kJ加热器补充的热量777.23719967 电解槽外壁的辐射与对流热损失4768178.377电流通过电解液产生的热量 3021036.48 电解槽液面水蒸发热损失9304405.566电解槽液面辐射与对流热损失4024820.31循环管道溶液热损失8643600合计26741004.257合计26741004.2577.4净液量的计算本设计铜净化的过程主要采用的流程有中和结晶、脱铜电解、电热浓缩生产粗硫酸镍。

设计规模为产量100000t/a 电解铜，阳极板成分为：Cu ：99.0%，Ni ：0.08%，As ：0.2%，Fe ：0.002%，Sb ：0.126%，Bi ：0.025%。

生产1t 的电铜所溶解的阳极板量为1.0119t ，在净化过程中铜、镍、砷、锑、铋和铁的脱出率分别为98%、75%、85%、85%、85%、和80%。

本设计所取有害杂质在电解液中的允许含量如下表所示:表7-6 各种有害杂质元素在电解液中的允许含量元素 Cu Ni As Fe SbBi 含量<50<20<7<0.5<0.6<0.5净液量的计算公式如下：ck m V ⨯⨯=310 （7-8）式中：m —每溶解100㎏阳极后某元素进入溶液的数量㎏； k —元素在整个净化过程中的脱除率%； c —元素允许的极限浓度（即允许含量）l g /。