年产10万吨电解铜的铜电解车间设计
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电解车间改造施工方案1. 引言电解车间是用于进行电解过程的场所,通常需要满足严格的安全和环境要求。
随着技术的发展和工艺的进步,电解车间的改造显得尤为重要。
本文将提供一种电解车间改造施工方案,以满足现代化生产需求,并确保安全和环境可持续性。
2. 施工前准备在开始电解车间改造之前,应进行充分的施工前准备工作。
具体的准备工作包括:•安全评估:对车间现有的安全设施和操作流程进行评估,并确定改造所需的安全措施。
•环境评估:评估电解车间对环境的影响,并制定相应的环境保护方案。
•设计规划:根据现有设备和工艺要求,制定改造的设计规划,包括工艺流程、设备布置和电气布线等。
•材料采购:根据设计规划,采购所需的建筑材料、设备和安全设施等。
•人员培训:对参与改造工作的人员进行培训,确保其具备相关的专业知识和技能。
3. 施工步骤3.1 拆除现有设备和结构首先,需要拆除现有的设备和结构,包括电解槽、电源设备、通风设备等。
在进行拆除工作时,应采取适当的安全措施,避免对周围环境和工作人员造成伤害。
3.2 建设新的电解槽和设备安装根据设计规划,建设新的电解槽和安装新的设备。
新的电解槽应具备较大的容量和可调节功能,以适应不同的生产需求。
安装新的设备时,应按照相关的安装要求进行操作,并进行必要的调试和测试。
3.3 安装新的电源设备在电解车间改造中,电源设备起着关键的作用。
应根据实际需求安装新的电源设备,确保其稳定和可靠。
安装电源设备时,应遵循相关的安装规范,以确保安全和电解过程的稳定性。
3.4 安装通风设备电解过程中产生的气体和蒸汽对车间和工作人员都有一定的危害。
为了保护环境和工作人员的健康,应安装合适的通风设备。
通风设备的安装位置和数量应根据实际情况进行合理的规划。
3.5 安全措施落地在改造施工的过程中,应始终将安全放在首要位置。
为了保障施工过程中的人身安全和车间设备的完整性,应采取必要的安全措施,如设置警示标识、安装防护设施等。
铜电解槽精炼车间工业设计文档编制序号:[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]铜电解槽精炼车间工艺设计一、概述1、粗铜经火法精炼后仍含有一点数量的杂质。
这些杂质的存在会使铜的某些物理性质和机械性能变坏,不能满足电气工业对铜的要求。
因此,粗铜在火法精炼后需要电解精炼以除去有害杂质。
铜的电解精炼以火法精炼产出的铜为阳极,以电解产出的薄铜片为阴极,以硫酸和硫酸铜水溶液作电解液。
在直流电作用下,阳极铜电化学溶解,在阴极上沉积,杂质则进入阳极泥和电解液中,从而实现铜于杂质的分离。
下图为铜电解精炼一般工艺流程图:种板阳极阳极阳极泥送阳极泥处理法精炼结晶硫酸铜粗硫酸图1-1铜电解精炼一般工艺流程图:2、铜阳极铜电解精炼的原料是火法精炼后烧铸而成的铜阳极。
生产中应尽量获得质量良好的铜阳极板。
二、技术条件及技术经济指标的选择1、操作技术条件⑴、电流密度电流密度是指单位面积上通过的电流安培数。
电流密度的范围为200-360A /m 2.。
种板电解槽电流密度比普通电解槽电流密度稍低,本设计中普通电解槽电流密度取300 A /m 2,种板电解槽电流密度取230A /m 2。
⑵、电解液成分电解液成分主要由硫酸和硫酸铜水溶液组成。
其铜和硫酸的含量视电流密度、阳极成分和电解液的纯净度等条件而定。
在电解生产中,必须根据具体条件加以掌握,以控制电解液的含铜量处于规定的范围。
⑶、极距极距一般指同极中心距。
本设计取极距为90mm 。
⑷、阳极寿命和阴极周期阳极寿命根据电流密度、阳极质量及残极率来确定,一般为18-24天。
阴极周期与电流密度、阳极寿命及劳动组织等因素有关,一般为阳极寿命的1/3。
本设计中阳极寿命为18天,阴极寿命为6天。
2、技术经济指标 ⑴、电流效率电流效率是指电解过程中,阴极实际析出量占理论量的百分比。
本设计中电流效率为% ⑵、残极率残极率是指产出残极量占消耗阳极量的百分比。
本设计中残极率17%。
赤峰云铜有色金属有限公司10万ta铜电解工程可行性研究报告【Z0459-2006】工程赤峰云铜有色金属有限公司10万t/a铜电解工程可行性研究报告中国恩菲工程技术有限公司二○○六年五月【Z0459-2006】工程赤峰云铜有色金属有限公司10万/a铜电解工程可行性研究报告中国恩菲工程技术有限公司总经理:张兆祥总工程师:彭怀生主管副总工程师:尉克俭项目设计经理:代红坤史学谦二○○六年五月参加编写人员冶炼专业:代红坤技术经济专业:李辉赵国义电力专业:李啸东给排水专业:宋毅仪表专业:陈涛总图运输专业:赵黎明土建专业:丁鹏环保专业:吴德运目录第一章总论 (1)1.1 概述 (1)1.2 项目概况 (4)1.3 企业基本情况 (5)1.4 项目建设的必要性和理由 (6)1.5 建设规模和产品方案 (8)1.6 可行性研究报告的设计依据和原则 (8)1.7 技术改造方案及内容 (9)1.8 建设条件及公用设施 (11)1.9 建设工程量 (16)1.10 环保、劳动安全卫生 (16)1.11 项目的投资和资金来源 (18)1.12 项目经济效益 (19)1.13 项目的建设进度安排 (20)第二章技术经济 (22)2.1 综合技术经济指标 (22)2.2 劳动 (26)2.3 投资与资金筹措 (28)2.4 成本与费用 (30)2.5 财务评价 (32)第三章冶炼 (67)3.1 概述 (67)3.2 原料 (67)3.3 电解主工艺方案 (68)3.4 工艺流程概述 (68)3.5 主要技术经济指标 (69)3.6 冶金计算 (70)3.7 主要设备选择 (73)3.8 电解液净化工序 (87)3.9 运输系统 (93)3.10 配置说明 (98)第四章公用工程 (100)4.1 供电及电动 (100)4.2 仪表自动化 (102)4.3 给排水 (107)4.4 供热 (110)4.5 压缩空气系统 (110)4.6 采暖及通风 (110)4.7 土建 (112)4.8 总图运输 (114)4.9 检验 (118)第五章劳动安全、工业卫生及消防 (119)5.1 劳动安全、工业卫生 (119)5.2 消防 (121)第六章环境保护 (123)6.1 概况 (123)6.2 主要污染源和主要污染物 (123)6.3 环境保护设计依据及设计采用的环境保护标准 (124)6.4 控制污染的初步方案 (125)6.5 项目对周围环境的影响 (126)第七章投资估算 (126)7.1 概述 (126)7.2 投资估算编制范围 (127)7.3 编制原则及依据 (127)7.4 投资分析(固定资产) (128)7.5 主要工程指标及建筑三材用量 (129)7.6 其它说明 (130)第八章风险分析 (133)8.1 原料 (133)8.2 能源及公共条件 (134)8.3 项目资金 (136)附表:主要设备一览表附图:总平面布置图Z0459000111-1 工艺流程图Z0459000103-1电解厂房配置图Z0459000103-2附件:委托书第一章总论1.1 概述赤峰云铜有色金属有限公司是云南铜业股份有限公司与赤峰金峰铜业有限责任公司共同投资组建的有限责任公司,为独立企业法人。
前言同时人类历史上发现的最早的金属,约一万年前,人们就已经将统计工程为各种生活用品和生产用具。
到现在,世界上生产痛的方法主要分火法炼铜,湿法炼铜。
火法炼铜是指在高温炉中进行的痛的冶炼过程,而湿法是在常温或者是在一百摄氏度左右进行的冶金过程。
经过活法和湿法得到的铜主要是得到可以进行电解精炼的阳极铜。
铜电解精炼工艺1869年首次在工业上应用,阳极使用粗铜板,阴极使用始极片电解生产阴极铜的电解精炼工艺称为传统法。
在随后的一百多年的发展历程中其基本原则和理论并没有发生多大的变化,而在围绕提高技术装备水平、扩大生产规模提高阴极铜质量、降低能耗和人工消耗等方面,则有了巨大的进步,这种进步在近几十年间尤为显著。
直到1978年PLY铜精炼有限公司汤斯维尔铜电解精炼厂使用永久性不锈钢阴极板替代传统工艺使用的铜始极片,阴极铜产品由自动剥片机上剥取的方法就是后来的ISA法铜电解技术。
ISA法和传统法相比,其最大的优点是减少了始极片的生产工序,降低了生产车间的投资成本,减少了日常维护费用,生产作业的周期也大为缩短,能够持续生产高质量的阴极铜,可以说ISA法铜电解技术是传统法的突破性发展。
本设计根据毕业设计任务书的要求在综合比较各种铜电解工艺的基础上做出最终的设计方案,设计采用ISA法新工艺,对铜精矿的选取、备料、熔炼、阳极浇铸等工艺进行了一般性的论述。
本次设计的重点是电解车间工艺的初步设计,其中包括工艺流程的选择、设备的选型、定员、技术经济核算等方面。
设计中采用的主要参数和指标是以贵溪冶炼厂电解工艺的参数为基准,使设计理论更合理,更符合实际工厂生产的需要。
文献综述1.1铜1.1.1铜的性质铜属第四周期第一副族元素。
原子序数29,原子量63.57,密度为8.89g/cm-3(20℃),熔点1083℃,沸点2310℃。
铜是一种玫瑰红色、柔软、具有较高的导电性、传热性、延展性、抗拉性和耐腐蚀性的金属。
铜易于锻造和压延,能拉成很细的铜丝,能压成0.0026mm厚的铜箔;在金属中铜的导电性仅次于银。
火法炼铜毕业设计任务书(铜电解精炼)一、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、原始数据表4-1 阳极成分(%)表4-2 铜电解过程中各元素的分配率(%)表4-3 铜电解液中有害杂质允许含量(克 / 升)表4-4 假设数据三、设计的内容及要求(一)编写设计说明书1.概述1)简述铜的性质、用途及在国民经济中的地位和作用。
2)铜的资源及消费情况。
3)铜冶金的基本冶炼方法。
4)本设计的指导思想2.车间地址的选择与论证从国家建设规划方面,应服从工业规划、城市规划,应节约土地,节约投资,从工厂本身,应从气候、水文、地质、交通、资源、环境等多方面综合论证,要是具备尽可能好的“三通一平”条件,且工厂的生产对周边环境无大的影响。
3.工艺流程的选择与论证选择本设计的工艺流程论述所选工艺流程的可行性、经济性、先进性,并说明工艺流程在机械化、自动化、劳动条件等方面的情况。
4.冶金计算(1)铜电解精炼物料平衡计算(2)铜电解精炼槽热平衡计算(3)铜电解精炼主要设备的选择与计算1)电解槽的选择和计算2)阳极、阴极尺寸的选择5.主、辅设备一览表6.电解车间酸雾防治7.主要参考书目(二)绘制图纸主体设备三视图一张(A2图纸绘制)四、设计时间与安排由3013年12月2日至2014年1月3日,共5周。
1.文献资料的查询和收集,时间1周2.文献资料的收集和整理,冶金计算,时间1周3.论文初步撰写时间1.5周4.设备图、车间平面布置图绘制,论文进一步修改和完善时间1周5.答辩准备及答辩时间0.5周五、设计评分标准及说明设计说明书30%,图纸30%,答辩20%,平时考勤20%。
10万吨/年电镍的镍电解精炼车间设计摘要本论文主要设计了年产10万吨电解镍的精炼车间,通过查阅相关资料,基本了解熔炼硫化铜镍矿的准备工作及整个从熔炼到精炼流程工艺,重点介绍了硫化镍可溶阳极电解精炼的工艺流程,主要进行了厂址的选择、工艺流程的确定及相关冶金计算,包括金属平衡和热量平衡及主要设备的选择计算,以及对炼镍厂的安全技术的相关了解,同时描述了镍冶炼厂的三废状况及治理关键词:镍电解净化工艺引言1.1镍资源概况及镍资源发展透视镍在地球上是储量丰富的一种金属。
据美国地质调查报导,2006世界镍储量为6200万吨,储量基础为14000万吨。
世界陆地查明含镍品位在1%左右的资源为1.3亿吨,其中60%属于红土镍矿床,共伴生矿产主要有铜、钴、金、银及铂族元素,主要分布在加拿大、俄罗斯、澳大利亚、中国、南非等国,这是目前主要开采的镍矿床。
另外大洋深海底和海山区的锰结核和锰结壳中还含有大量镍资源,其储量在1亿吨以上。
由于海洋镍资源还无法积极有效地利用,因此陆地镍资源成为当前各国开发的重点。
世界陆地镍资源储量的分布情况如表所示。
我国镍工业始于1957年四川省力河镍矿的开采。
虽然生产规模较小,但填补了我国镍工业的空白。
1958年甘肃省地质局发现金川镍矿,并与60年代投产,这在很大程度上中解决壳我国对镍的需要。
到了90年代,由于新疆镍矿,云南金平矿及吉林镍矿的开发和投产使我国镍工业的发展上了一个新台阶。
我国镍矿区共有93处,镍矿资源储量分布于19个省。
70%的镍矿资源集中在甘肃。
其次,27%的分布在新疆、云南、吉林、四川、陕西、青海和湖北7个省其余镍资源分布在江西,福建,广西、湖南、内蒙古、黑龙江、浙江、河北、海南、贵州、山东11个省。
这些地区的镍资源合计的储量占总储量的 3.7%。
从20世纪50年代开始,通过几十年的努力,我国镍资源的开发与利用得到飞速发展,逐步形成了比较完整的镍工业体系。
2004年国内精炼镍产量近8万吨,世界排名上升至第五位;消费量达到14.6万吨,成为仅次于日本的世界第二大镍消费国。
年产万吨电铜电解车间的设计1. 引言电铜是一种重要的工业原料,在电力、通信、电子等领域有着广泛的应用。
为了满足市场需求,建设一座年产万吨电铜的电解车间是非常必要的。
本文将介绍一种设计方案,包括车间布局、设备选择和工艺流程等内容。
2. 车间布局车间布局是电解车间设计的重要环节,合理的布局可以提高生产效率和工作安全。
以下是一个针对年产万吨电铜电解车间的推荐布局: - 原料存放区:存放电解过程所需的铜阳极和电解液等原料,要求远离火源和易燃品。
- 电解槽区:放置电解槽设备,需要考虑电解槽间的通道宽度,以便维修和调整设备。
- 电解液处理区:处理电解过程中产生的废液,确保环境卫生和设备正常运行。
- 产物收集区:收集生产过程中得到的电铜产物,进行分拣和包装等工作。
3. 设备选择在设计年产万吨电铜电解车间时,需要选择适合的设备来实现生产目标。
以下是几个常见设备的选择建议: - 电解槽:选择具有良好导电性、耐腐蚀性和强度的材料制作电解槽,如不锈钢或钛合金。
- 电解机:选择能够提供稳定电流和电压的电解机,确保电解过程的稳定性。
- 电解液循环系统:选用高效的循环泵和过滤系统,保持电解液的纯度和循环效率。
- 废液处理设备:选择适用于电解液处理的蒸馏装置和过滤设备,以提高废液的回收和再利用率。
4. 工艺流程电铜的生产过程主要包括以下几个步骤: 1. 铜阳极制备:将铜块或铜棒作为阳极材料制备,要求纯度高且形状规则。
2. 电解液配置:根据电解工艺要求,配置合适的电解液,常用的电解液有硫酸铜溶液等。
3. 电解过程:将铜阳极和不锈钢阴极浸入电解槽中,施加电流使铜阳极溶解成离子态的铜离子,通过电解的方式使铜离子在电解槽中析出纯净的铜金属。
4. 产物处理:将电解得到的铜金属进行分拣、包装等处理,确保产品质量达标。
5. 安全与环保措施在设计年产万吨电铜电解车间时,必须重视安全和环保问题。
以下是一些常见的安全与环保措施建议: - 防火安全:车间内禁止吸烟、明火和易燃物品的堆放,设立灭火器和自动报警系统。
年产十五万吨铜电解车间设计方案提纲篇一:标题:年产十五万吨铜电解车间设计方案提纲正文:一、背景介绍介绍铜电解车间的基本概念和工艺过程,以及年产十五万吨铜电解车间的建设必要性和可行性。
二、设计目标阐述设计目标,包括铜电解车间的产能、工艺参数、设备配置、工艺流程等方面。
三、工艺流程设计详细介绍铜电解车间的工艺流程,包括电解铜的基本原理、电解设备的选择和设计、铜离子的输送和分离等方面。
四、设备设计针对铜电解车间的工艺流程,详细介绍所需的设备类型、数量、规格、技术参数等。
同时,分析设备之间的配合关系和操作要求,确保设备的正常运行和生产效率。
五、环境保护设计阐述铜电解车间的环境保护设计,包括废水、废气、废渣的处理方式、排放标准和监测体系等方面。
同时,考虑到生产过程对环境的影响,提出相应的生态平衡和可持续性设计。
六、安全设计介绍铜电解车间的安全设计,包括人员安全、设备安全、环境安全等方面。
同时,分析安全措施的可行性和有效性,确保工人的生命安全和健康。
七、总结对设计方案进行总结,包括设计目标、工艺流程、设备设计、环境保护设计、安全设计等方面。
同时,提出设计建议和改进意见,为铜电解车间的建设提供参考。
拓展:1. 铜电解车间工艺技术的发展趋势和挑战。
2. 年产十五万吨铜电解车间的环保和安全要求。
3. 铜电解车间的数字化转型和智能化改造。
4. 年产十五万吨铜电解车间的建设流程和投资规模。
5. 设计案例和经验总结。
篇二:提纲:I. 背景介绍A. 年产十五万吨铜电解车间的重要性和必要性B. 现有的铜电解车间技术水平和产能II. 设计方案的主要内容A. 车间的建设地点和规模B. 电解铜生产线的设计和布局C. 工艺流程和技术方案D. 环境保护和能源利用措施III. 设计方案的可行性分析A. 设备和材料的选择B. 能源消耗和碳排放的控制C. 成本和效益的评估IV. 设计方案的改进和创新A. 技术改进和创新的必要性B. 现有技术的优缺点C. 创新方案的可行性分析V. 结论和展望A. 设计方案的总结和评价B. 年产十五万吨铜电解车间的建设前景C. 未来工作中需要注意的事项和建议拓展:铜电解是一种将铜离子还原成铜金属的化学过程,具有高能量消耗、高碳排放和环境污染等问题。
年产35万吨电解铜的铜电解车间设计目录1 前言 (1)1.1铜的性质 (1)1.1.1铜的物理性质 (1)1.1.2铜的化学性质 (3)1.1.3铜的主要化合物的性质 (3)1.2铜的用途 (4)1.3铜资源状况 (5)1.3.1世界铜资源 (5)1.3.2中国资源 (7)1.4中国铜的生产状况和消费 (8)1.4.1中国铜的生产状况 (8)1.4.2铜的消费 (9)1.5.1铜的湿法冶金 (10)1.5.1铜的火法冶金 (11)1.6铜的新技术......................... 错误!未定义书签。
1.6.1一种采用溶剂萃取净化铜电解液的方法本错误!未定义书签。
1.6.2分散强化型电解铜箔及其制造方法错误!未定义书签。
1.6.3硫化矿细菌浸出............... 错误!未定义书签。
1.7设计的内容 (12)1.7.1冶金计算 (12)1.7.2重要设备及辅助设备计算 (12)1.7.3制图内容和要求 (12)2 厂址选择 (14)3.1铜电解精炼流程简述 (16)3.2铜电解精炼的理论基础 (18)3.2.1阳极过程 (18)3.2.2阴极过程 (18)3.2.3阳极上杂质 (19)3.3电解液的净化 (20)4 铜电解精炼的主要设备选择 (21)5 铜电解技术指标 (24)5.1铜电解的条件 (24)5.1.1电解液组成 (24)5.1.2添加剂 (24)5.1.3电解液温度 (25)5.1.4电解液循环 (25)5.1.5电流密度 (25)5.1.6同极中心距 (26)5.2阳极寿命和阴极周期 (26)6 主要经济技术指标 (27)6.1电流效率 (27)6.2残极率 (27)6.3铜电解回收率 (27)6.4槽电压 (27)6.5直流电能电位消耗 (28)6.6硫酸单位消耗 (28)6.7蒸汽单位消耗 (28)7 电解精炼冶金计算 (29)7.1电解槽设计计算 (29)7.1.1商品电解槽总数 (29)7.1.2电解槽的极板数 (29)7.1.3每槽阳极片数 (30)7.1.5种板电解槽数 (30)7.2物料平衡计算 (31)7.3铜电解精炼热平衡计算 (34)7.3.1热收入 (35)7.3.2热支出 (35)5.4净液量的计算 (37)7.5硫酸盐生产物料平衡计算 (38)7.5.1计算铜料加入量 (38)5.5.2 计算硫酸铜产品产量 (39)5.5.3一次母液体积 (39)5.6脱铜电解物料平衡计算 (40)7.7粗硫酸镍生产计算 (40)8 铜电解精炼的主要生产设备的选用 (42)8.1整流器及导电铜材料的计算 (42)8.1.1直流电源 (42)8.1.2槽边导电排 (44)8.1.3槽间导电板 (45)8.1.4短路棒 (46)8.2电解液循环系统设备及管道计算 (46)8.2.1集液槽 (46)8.2.2电解液循环泵 (46)8.2.3高位槽 (47)8.2.4加热器 (47)8.2.5供液管 (48)8.2.6电解液循环管 (48)8.2.7阳极片剥机 (49)8.3车间运输设备计算及选择 (49)8.3.1起重机 (49)8.3.2叉车 (49)8.4其他设备及设施 (50)8.4.1各种辅助槽子 (50)8.4.2阳极泥放出与收集 (50)9 环保措施 (52)9.1环境保护 (52)9.2安全生产 (52)10 车间定员 (54)附图 (56)参考文献 (61)专题:铜阳极钝化机理及影响因素............ 错误!未定义书签。
致谢.................................... 错误!未定义书签。
1 前言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。
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。
纯铜可拉成很细的铜丝,制成很薄的铜箔。
能与锌、锡、铅、锰、钴、镍、铝、铁等金属形成合金,形成的合金主要分成三类:黄铜是铜锌合金,青铜是铜锡合金,白铜是铜钴镍合金。
铜在地壳中的克拉克值为0.01%,世界铜储量约5000 104t,主要储于智利、美国、俄罗斯、利比亚、加拿大、秘鲁、波兰、菲律宾等国家。
此外洋底锰結核中亦有丰富的铜。
全球主要产铜国家是智利、美国、俄罗斯。
已知的含铜矿物有250多种,[1]主要工业矿物如下表,其中最重要的是黄铜矿、斑铜矿和辉铜矿。
表1-1 含铜主要供应矿物名称矿物种类分子式含铜量(%) 自然元素自然铜Cu 100硫化物黃铜矿CuFeS234.5斑铜矿Cu5FeS263.3辉铜矿Cu2S 79.8铜蓝CuS 66.4 硫砷化物和硫砷铜矿Cu3AsS448.3硫锑化物砷黝铜矿(Cu9Fe)12As4S13 57.0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)2·2H2O硅酸盐硅孔雀石CuSiO3·2H2O 36.0除了主要矿物外,铜矿中还含有少量的其他金属,如铅、锌、镍、铁、砷、锑、铋、硒、锑、钨、钼、钴、锰等,并含有金银等贵金属和稀有金属,它们在冶炼过程中分别进入不同的产品中,所以炼铜工厂通常设有综合回收这些金属的车间。
进入冶炼厂的铜矿都为浮选产出的铜精矿,品位10~35%。
硫化铜精矿是炼铜的主要原料。
有时也处理自然铜精矿,但很次要。
氧化矿可与硫化矿一起处理。
未经选矿的氧化矿可直接用湿法或离析法等方法处理。
我国铜资源分布很广,几乎遍及全国各地。
一般来说,我国硫化矿的品味较低。
矿物的性质也比较复杂,原生矿与次生矿交错混乱,并有大量多金属伴生,处理也比较复杂,且需特别重视综合回收问题。
铜的蒸汽压很小,在熔点温度下仅为9×10-5Pa。
高温下,液体铜能溶解、氧、二氧化硫、二氧化碳、一氧化碳等气体。
凝固时,溶解的气体又从铜中放出,造成铜铸件内带有气孔,影响铜的机械性能和电工性能。
1.1.2铜的化学性质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Cu20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。
1.1.3铜的主要化合物的性质(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Cu2S和S2。
Cu2S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Cu2S,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SO2。
赤热Cu2S的可逐渐被CO2氧化和缓慢地但能完全的被H2分解。
CO能氧化Cu2S。
以Cu2S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Cu2S(称白铍)被吹炼成粗铜。
Cu2S不溶于水和几乎不溶于稀硫酸,与浓硫酸作用生成CuSO4、CuS和SO2,溶解于浓盐酸时放出H2S。
Cu2S可溶于NH4OH、HNO3、Fe2(SO4)、FeCl3、CuCl2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H2、C、CO、C x H y和较负电性的Zn、Fe、Ni 等所还原。
它不溶于水,但可溶于FeCl2、FeCl3、NH4OH、Fe2(SO4)、(NH4)2CO3及各种稀酸中。
(4) 氧化亚铜CuO、CuO2,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。
CuO2也易被H2、C、CO、C x Hy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:2Cu2O+Cu2S=6Cu+ SO2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CuO2+FeS=Cu2S+FeO向右进行到底。
因此在冰铜中的FeS未完全氧化造渣以前,理论上Cu2S是不会被氧化的。
CuO2也不溶于水,但溶于HCl、H2SO4、FeCl2、FeCl3、Fe2(SO4)、NH4OH、等溶剂中,这些反应为湿法冶金所应用。
(5) 硅酸铜xCu n·ySi2·zH2O自然界中的硅酸铜有硅孔雀石CuO·SiO·2H2O和透视石CuO·SiO·H2O。
它们在高温下分解成稳定的2Cu2O·SiO2,后者易被H2、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CuSO4,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SO3(SO2+O2)。
硫酸铜易溶于水,铁、锌等可从硫酸铜中置换出铜。
(7) 氯化铜CuCl2,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:CuCl2=Cu2Cl2+Cl2。
1.2铜的用途(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取原子结构有关;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。
铜的导电性国际标准为:长1m重1g的铜在20℃时的导电量公认为100%。
现在的铜炼技术已经可以生产出同品级铜的导电量比这个国际标准高出4%~5% 。
(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。