铜电解精炼冶金计算
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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 Pb含量%电回收率:%;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CuNiAsSb17785Ag—952Bi18TeSe+—946S—964O—973 Au—Pb—937 Fe745321假设以溶解100kg的阳极铜平衡进行计算阴极铜产量和电铜品味计算Cu:×%=Ni:×%=As:×%=Sb:×5%=Ag:×5%=Bi:×%=Se+Te:×6%=Fe:×21%=S:×4%=O:×3%=Au:×%=Pb:×7%%=合计:电铜品位:÷=%阳极泥率和成份计算 Cu :99×%= Ni :×%= As :×%= Sb :×78%= Ag :×95%= Se+Te :×94%= S :×96%= O :×97%= Au :×%= Pb :×93%= Fe:×3%= 合计:阳极泥率:%(对溶解阳极铜) 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: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阳极泥成分,% 元素进入阳极泥的量t/a阳极泥成分,%Cu ⨯%⨯%=Au ⨯⨯ ⨯⨯⨯⨯⨯⨯ ⨯⨯⨯⨯⨯⨯表7-4 电解液中各元素的含量⨯⨯⨯⨯⨯⨯其它Se+Te ⨯⨯共计装入物 料 名 称物料量 Cu As Ni Au Agt/a %a t /%a t /%a t /%a t /%a t /阳极合 计产 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 99980残极铜 99..0阳极泥电解液损失及计算误差合计5302+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:;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);热量支出(1)槽内液面上水蒸气的热损失q1槽的总液表面积S=××560=每平方电解槽液面在无覆盖时的水分蒸发量查表得(m 2·h). 60℃的水气化为kg kJ / 则q 1=××=h(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; S —传热面积,㎡;21t t -—电解液与车间空气温度差,℃。
30万吨/年电铜的铜电解精炼车间工艺设计设计总说明铜电解精炼过程,主要是在直流电的作用下,铜在阳极上失去电子后以铜离子的形态溶解,而铜离子在阴极上得到电子以金属铜的形态析出的过程。
目前世界铜冶炼厂使用的主要熔炼工艺为闪速熔炼和熔池熔炼,其中熔池熔炼包括诺兰达连续炼铜法、艾萨熔炼法、瓦纽科夫法。
本设计为年产30万吨电铜的铜电解精炼车间,铜的电解精炼是以火法精炼产出的精铜为阳极,以电解产出的薄铜(始极片)作阴极,以硫酸铜和硫酸的水溶液作电解液。
在直流电的作用下,阳极铜进行电化学溶解,纯铜在阴极中沉积,杂质则进入阳极泥和电解液中,从而实现了铜与杂质的分离,确定了铜电解过程中的主要技术经济指标。
本设计还进行了物料平衡、热平衡、水平衡、主要设备及辅助设备的计算与选择。
进一步提高铜电解精炼的技术水平,从而达到对铜电解精炼技术有更深刻了解的目的。
关键字:铜;电解精炼;平衡计算;设计The Process Design of Electrolytic Refining Workshop with Annual Output 300,000 Tons Electrolytic CopperSpecialty:Metallurgical engineeringName:Zhu langtaoTutor:Zhang qiuliDesign DescriptionThe copper electrolysis fining process is mainly under the direct current function,copper loses the electron after the anode by cupric ion shape dissolution,but the cupric ion obtains the electron on the negative pole by the metal copper shape separation process.At present the world copper refinery use main smelting craft to dodge the fast smelting and the molten bath smelts,the molten bath smelts including the Landa continual copper smelting,Isa smelts,Niu Shinao smelts.Originally designed to produce per 300,000 the first electrolytic copper refine the work shop,refining the precise copper produced electrolytically and concisely as the positive pole with fire law of copper,take copper sulfic acid and aqueous solution of the sulfuric acid as the electrolytic liquid very much with the electrolytic thin copper beginning that produces.Under the funcition of the direct current,positive pole copper carries on electrochemistry to dissolve,pure copper is deposited in the negative pole,the impurity is entered in positive pole mud and electrolytic liquid,thus realized the separation of the copper and impurity,have confirmed the main technical and economic index in the electrolytic course of copper.Have originally designed and also carried on supplies equilibrating,calculation and choice of the thermal balance,horizontal weighing apparatus,capital equipment and auxiliary equipment. Further improve the standard of the electrolytic refining and reached for the refinement of the electrolytic technology is a profound understanding of purpose. Keywords:Copper;Electro refining;balanced computing;design目录1 文献综述 (6)1.1铜的简介 (6)1.2铜生产技术 (7)1.2.1传统炼铜技术 (7)1.2.2现代炼铜技术 (7)1.2.3冰铜吹炼 (7)1.2.4铜的精炼 (7)1.2.5湿法炼铜 (8)1.3铜的电解精炼 (9)1.3.1铜电解精炼现状 (9)1.3.2铜电解精炼的基本原理 (9)1.3.3铜电解精炼中杂质的主要行为 (11)2 设计原则及要求 (14)2.1设计原则 (14)2.2设计要求 (14)2.3主要设备及辅助设备的计算与选择 (14)2.4冶金计算 (15)2.5制图内容和要求 (15)3 主要设备的计算与选择 (16)3.1电解槽 (16)3.1.1电解槽的材质 (16)3.1.2电解槽的构造 (16)3.1.3电解槽衬里的材质 (17)3.1.4电解槽的安装 (17)3.1.5阳极 (18)3.1.6阴极 (19)3.1.7种板 (19)3.2电解槽各有关设备选择和计算 (20)3.3整流器的选材及计算 (22)3.4车间运输设备的选择与计算 (22)3.5车间及跨的选择 (23)3.6极板作业机组 (23)4 主要技术经济指标的论证与选择 (25)4.1主要技术条件 (25)4.1.2添加剂 (26)4.1.3电解液温度 (26)4.1.4电解液循环 (27)4.1.5电流密度 (27)4.1.6同极中心距 (27)4.1.7阳极寿命和阴极周期 (27)4.2主要经济指标 (28)4.2.1电流效率 (28)4.2.2残极率 (29)4.2.3铜电解回收率 (29)4.2.4槽电压 (29)4.2.5直流电能单位消耗 (30)4.2.6硫酸单位消耗 (30)4.2.7蒸汽单位消耗 (30)5 冶金计算 (31)5.1铜电解精炼物料平衡计算 (31)5.1.1阳极泥率和阳极泥成分计算 (31)5.1.2电解精炼物料计算 (32)5.2铜电解精炼热平衡计算 (34)5.2.1计算电解槽液面水蒸发热损失 (35)5.2.2电解槽液面的辐射与对流的热损失 (35)5.2.3电解槽壁的辐射与对流热损失 (36)5.2.4管道内溶液热损失 (36)5.2.5电流通过电解液所产生的热量 (36)5.2.6全车间需要补充热量 (37)5.3电解液净化及硫酸盐生产冶金计算 (37)5.3.1净液量计算 (37)5.3.2硫酸铜的物料平衡计算 (38)5.3.3脱铜电解物料平衡计算 (40)5.3.4粗硫酸镍生产计算 (41)5.4电解循环系统设备及管道计算 (43)5.4.1循环贮槽材质及容积确定 (43)5.4.2高位槽 (43)5.4.3阳极泥贮槽 (43)5.4.4电解液循环泵 (43)5.4.5电解液加热器 (44)6 厂址选择 (46)7 环保与安全 (48)7.1环境保护 (48)7.2安全生产 (48)致谢 (50)参考文献 (51)附:专题 (52)1 文献综述1.1铜的简介铜是人类最早发现和应用的金属之一,据考证,西亚地区是世界上最早应用铜并掌握炼铜技术的地区。
铜电解精炼冶金计算
摘要:
一、铜电解精炼概述
二、铜电解精炼的冶金计算
三、铜电解精炼的实际应用与操作
四、铜电解精炼的意义与未来发展
正文:
一、铜电解精炼概述
铜电解精炼是一种重要的金属冶炼方法,主要用于提炼粗铜中的铜杂质,如锌、铁、镍等。
通过电解过程,铜离子被还原成纯铜,而杂质则留在阳极。
铜电解精炼不仅可以提高铜的纯度,还可以回收利用阳极中的贵金属,如金、银等。
二、铜电解精炼的冶金计算
铜电解精炼的冶金计算主要包括物料平衡计算和电流效率计算。
物料平衡计算是为了确保电解过程中铜的质量守恒,需要考虑电解液的浓度、电解时间、电解温度等因素。
电流效率计算则是为了确定电解过程中电流的大小,以保证电解反应的进行。
三、铜电解精炼的实际应用与操作
铜电解精炼的实际应用主要包括火法精炼和湿法精炼。
火法精炼是指在高温下,用氧化剂将铜矿石氧化成铜,然后通过电解精炼提纯。
湿法精炼则是在室温下,用硫酸铜溶液作为电解质,进行电解精炼。
操作过程中需要注意安全,避免触电和电解液泄漏。
四、铜电解精炼的意义与未来发展
铜电解精炼对于提高铜的纯度和回收利用贵金属具有重要意义。
随着环保意识的增强,铜电解精炼工艺将不断优化和改进,以降低能耗和污染。
生产本钱是生产单位为生产产品或提供劳务而发生的各项生产费用,包括各项直接支出和制造费用。
其中,直接支出包括直接材料(原材料、辅助材料、备品备件、燃料及动力等)、直接薪酬(生产人员的工资、补贴、福利费等);制造费用是指企业内的分厂、车间为组织和管理生产所发生的各项费用,包括分厂、车间管理人员工资、折旧费、维修费、修理费及其他制造费用。
生产本钱中剔除原料因素,就是加工本钱。
加工本钱反映的是生产过程抛开原材料影响时的本钱费用。
本钱费用的计算直接影响企业总本钱费用的指标,影响企业的流动资金额度,关系到企业的利润水平,是工程工程评价的第一手数据资料。
与铜冶炼原那么流程对应的生产本钱,包括熔炼(包含熔炼、吹炼、火法精炼)、电解精炼(包含电解液净化)、冶炼烟气制酸、渣选矿和铜阳极泥处理几个局部。
本文拟结合铜冶炼企业的生产工艺流程,对铜冶炼生产本钱(加工本钱)计算过程中需注意的几个问题进行论述。
1熔炼本钱熔炼车间本钱主要包括原材料、辅助材料、燃料、动力、生产人员薪酬和制造费用,这一环节本钱计算的关键点在于原材料本钱的取值。
通常铜精矿的来源包括进口和国产两大类,国内铜精矿含铜的计价和进口铜精矿的有所不同,以下分别进行分析。
1.1 进口铜精矿在进口铜精矿合同中,TC、RC 是其最核心的条款。
TC/RC 是矿产商和贸易商向冶炼厂支付的由铜精矿加工成阴极铜的费用。
TC(Trestment charge)粗炼费,是指铜精矿经熔炼、吹炼到火法精炼加工到阳极铜的费用,单位:美元/吨。
RC(Refining charge)意为精炼费,是指由阳极铜经电解精炼产出阴极铜的费用,单位:美分/磅。
TC、RC 单位不同,其计量单位的换算关系:1 吨=2 204.62 磅,1 美元=100 美分。
国际贸易中TC/RC 的惯用比值关系为 10:1。
现以进口铜精矿为例,说明铜精矿含铜的定价计算方法:假设某进口铜精矿品位 Cu 为 23.75%,基准铜价按3.35 美元/磅计;加工费用中,TC 为 65 美元/t,RC 为 6.5 美分/磅;扣减率为 1%;增值税为铜 17%;汇率为 6.35。
冶金原理实验报告专业班级学号姓名同组成员电极过程动力学一、实验目的通过对铜电极的阳极极化曲线和阴极极化曲线的测定,绘制出极化曲线图,从而进一步加深对电极极化原理以及有关极化曲线理论知识的理解。
通过本实验,熟悉用恒电流法测定极化曲线。
二、实验原理当电池中由某金属和其金属离子组成的电极处于平衡状态时,金属原子失去电子变成离子获得电子变成原子的速度是相等的,在这种情况下的电极称为平衡电极电位。
电解时,由于外电源的作用,电极上有电流通过,电极电位偏高了平衡位,反应以一定的速度进行,以铜电极Cu|Cu2+为例,它的标准平衡电极电位是+0.337V,若电位比这个数值更负一些,就会使Cu2+获得电子的速度速度增加,Cu失去电子的速度减小,平衡被破坏,电极上总的反应是Cu2+析出;反之,若电位比这个数值更正一些,就会使Cu失去电子的速度增加,Cu2+获得电子的速度减小,电极上总的反应是Cu溶解。
这种由于电极上有电流通过而导致电极离开其平衡状态,电极电位偏离其平衡的现象称为极化,如果电位比平衡值更负,因而电极进行还原反应,这种极化称为阴极极化,反之,若电位比平衡值更正,因而电极进行氧化反应,这种极化称为阳极极化。
对于电极过程,常用电流密度来表示反应速度,电流密度愈大,反应速度愈快。
电流密度的单位常用安培/厘米2,安培/米2。
由于电极电位是影响影响电流密度的主要因素,故通常用测定极化曲线的方法来研究电极的极化与电流密度的关系。
一、实验方法及装置本实验电解液为CuSO4溶液(溶液中CuSO4.5H2O浓度为165g/l,H2SO4 180g/l);电极用φ=0.5mm铜丝作为工作电极,铂片电极作为辅助电极。
为了测得不同电流密度下的电极电位,以一个甘汞电极与被测电极组成电池,甘汞电极通过盐桥与被测电极相通,用CHI660B电化学工作站测得不同电流密度下对应的阴极或阳极极化曲线。
装置如图所示3 1——铜丝(工作电极Ф1.0mm);2——铂片(辅助电极);3——甘汞电极;4——盐桥;二、实验步骤1、将铜电极的工作表面用0号金相砂纸磨光,用蒸馏水洗净,用滤纸擦干,然后放入装有CuSO溶液的电解槽中。
铜电解精炼冶金计算
摘要:
一、铜电解精炼概述
二、铜电解精炼的冶金计算
三、铜电解精炼中的物质平衡计算
四、铜电解精炼设备的配置与操作
五、铜电解精炼的经济技术指标
正文:
一、铜电解精炼概述
铜电解精炼是一种重要的金属提炼方法,主要用于粗铜的精炼。
粗铜中含有一定数量的锌、铁、镍等杂质,通过电解的方法可以将铜与这些杂质分离,提高铜的纯度。
铜电解精炼通常采用硫酸铜溶液作为电解质溶液,粗铜作为阳极,纯铜作为阴极。
二、铜电解精炼的冶金计算
在铜电解精炼过程中,需要进行物料平衡计算,以确保电解过程中的物质输入与输出保持平衡。
计算条件包括产量、工作日等。
此外,还需要考虑阳极成分,包括铜、镍、砷、锑、银、铋、硫、氧、金、铅等元素的含量。
三、铜电解精炼中的物质平衡计算
在铜电解精炼过程中,物质平衡计算是关键环节。
根据产量、工作日、阳极成分等因素,可以计算出电解过程中所需的电解质溶液、电流、电力等参数。
同时,还需要考虑电解过程中的损耗和副产物的产生,确保整个电解过程
的平衡性。
四、铜电解精炼设备的配置与操作
铜电解精炼设备主要包括电解槽、阳极、阴极、电解质溶液循环系统、电源等部分。
在操作过程中,需要严格按照操作规程进行,确保设备安全、稳定、高效地运行。
同时,还需要定期对设备进行检查、维护和保养,以延长设备使用寿命。
五、铜电解精炼的经济技术指标
铜电解精炼的经济技术指标主要包括生产成本、生产效率、产品纯度等。
通过优化生产过程、提高设备利用率、降低能耗等措施,可以提高铜电解精炼的经济效益。
火法炼铜铜位于元素周期表第四周期IB 族,是人类最早使用的金属。
铜具有优异的性能,易于加工和广泛的用途,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。
在地壳中铜含量约0.01%,自然界中的铜多以化合物存在,铜冶金中所用的是两种不同类型的矿石——氧化矿和硫化矿。
硫化矿物:黄铜矿(CuFeS 2)、斑铜矿(Cu 3FeS 2)、辉铜矿(Cu 2S )、铜蓝(CuS )等;氧化矿物有:孔雀石(CuCO 3·Cu(OH)2)、硅孔雀石(CuSiO 3·2H 2O )、赤铜矿(Cu 2O )、胆矾(CuSO 4·5H 2O )等。
火法炼铜是当今生产铜的主要方法,铜矿石(ω(Cu)=0.5%-2%)经过采矿、选矿得到含铜品位较高的铜精矿(ω(Cu)=20%-30%),然后送冶炼厂炼铜。
火法炼铜工艺流程一般有①造锍熔炼得到冰铜(ω(Cu)=30%-50%);②转炉吹炼得到粗铜(ω(Cu)=98.5%-99.5%);③火法精炼得到阳极铜(ω(Cu)=99%-99.8%);④电解精炼得到阴极铜(ω(Cu)=99.95%-99.997%)。
一、 造锍熔炼造锍熔炼是在高温和氧化气氛条件下将硫化铜精矿熔化生成MeS 共熔体的方法,即将精矿中的铜富集于冰铜中,而大部分铁的氧化物与加入的溶剂造渣,也称冰铜熔炼。
造锍熔炼的目的是:(1)使炉料中的铜尽可能进入冰铜(Cu 2S+FeS 熔体,也称锍),部分铁以FeS 形式也进入冰铜;(2)使大部分铁氧化成FeO 与脉石矿物造渣(SiO 2,FeO ,CaO ,MgO , Al 2O 3);(3)使冰铜与炉渣分离。
造锍熔炼基本原理:造锍熔炼所用的炉料主要是硫化铜精矿和含铜的返料,除含有Cu 、Fe 、S 等元素外,还有一定量的脉石成分。
需要先进行氧化焙烧,脱去部分硫然后熔炼,才能获得要求品位的冰铜。
产20万吨电解铜的铜电解车间设计江西工业大学应用科学学院毕业设计年产20万吨电解铜的铜电解车间设计摘要本文的主要内容是在目前的铜电解工艺中,选择了与阳谷祥光铜业有限公司相结合的投资节约方案。
效果是迅速的,过程是成熟的,为了被推进,但它必须是可靠的,而不是盲目地推进。
电解过程采用永久性不锈钢阴极电解。
选择的工艺条件为:铜回收率为99.8%,铜直接回收率为98%,残极率为16%,电解铜溶解率为1.95%,阳极板为1000×960×44mm,阳极和阴极数分别为54和55,阴极为1029×1010×3.25mm不锈钢,电流密度生产为280A/m,电流效率为95%。
电解车间分为两个系统,一个为东系统,一个为西系统,中间为一个单元,东系统400罐,西系统320罐,每20罐为一组。
该设备是根据工艺条件计算选择的:720台混凝土内衬玻璃钢电解槽,2台带组合吊架和接酸板的专用吊车。
五个自动化生产单元,2个可控硅整流器,25个全玻璃钢带盖储罐,2个高位储罐,8个板式换热器和4个隔膜压滤机。
导电装置采用平衡电流型绝缘导电装置,滤布采用聚丙烯1000A微孔膜复合滤布。
净化工艺采用真空蒸发、水冷结晶、带式过滤生产硫酸铜,诱导法去除铜和砷,真空蒸发冷冻结晶法生产硫酸镍。
关键词:电解铜;电解;净化;工艺流程设计随着年产20万吨电解铜的电解车间设计摘要本文的主要内容是目前在铜电解过程中,选择阳谷祥光铜业有限公司投资组合,获得有效快速、成熟的技术,而且要先进可靠,不能盲目抽象技术.电解的永久不锈钢阴极电解的工艺选择工艺条件的选择是:铜回收率为99.8%,在该工艺电解铜直接收率为98%,残铜率为16%,电解铜溶解率为1.95%,一阳极板1000×960×44毫米,阴阳数分别为54片、55片,阴极为1029×1010×3 .25毫米不锈的钢,生产电流密度为280A / m,电流效率为95%.电解的2个系统的西侧为中东系统装置,400槽,西系统320槽,每个20槽为一组,根据设备条件计算和选择玻璃钢浴槽混凝土衬里:720,带组合吊架和酸盘式专用起重机2.5自动生产线可控硅整流器2,配有一个盖玻片钢罐25,高槽2,板式热交换器8,隔膜压滤机4.传导的装置配有平衡电流绝缘导电装置,滤布由聚丙烯微孔滤膜制成,1000A.过程对于净化选择通过真空蒸发、水冷结晶、带式过滤机生产诱导硫酸铜、铜和砷去除通过真空蒸发和冷却结晶,硫酸镍的生产.键单词:电解铜;电解的;净化;工艺设计矿石的平均品位为0.5%-1% 存款类型由于斑岩矿石较少,砂岩矿床较多,溶剂萃取技术的推广受到限制。
15万吨/年铜电解精炼工艺设计摘要本设计为15万吨/年铜电解精炼工艺设计,对铜的生产概况、铜电解精炼的一般原理及一般生产过程进行了综述,对厂址的选择依据进行了讨论。
对铜电解精炼物料平衡、铜电解精炼热量平衡、净液量以及硫酸盐生产物料平衡进行了计算,对工艺过程中的主要设备进行了选型计算。
关键词:铜,电解,净化,衡算,冶炼厂15wt/a electrolysis refining of copper technological design The Technology Design of Cokingwith 800,000t/a Metallurgical CokeSpecialty: chemical engineering & technologyName: Yang yangTutor:Li LinboAbstractThis design is the electrolysis refining of copper technological design with the annual output of 150,000 tons. The paper summarizes the copper production survey, the general principle and the general production process of copper Electrolysis. Discussed the choice basis of the factory site. It makes technology calculation to the Mass balance and the Heat balance of the electrolysis Process, purification of liquid volume as well as the materials balance of Kraft production. This paper also discusses selection and calculation of the major equipment.Key words:Copper、Electrolysis、Purification、Balance computation、Refinery绪论铜的电解提纯是将粗铜(含铜99%)预先制成厚板作为阳极,纯铜制成薄片作阴极,以硫酸(H2SO4)和硫酸铜(CuSO4)的混和液作为电解液。
铜电解精炼冶金计算铜电解精炼是一种常见的冶金过程,用于从生铜中提取出纯铜。
在这个过程中,铜离子在电解槽中通过电流作用下被还原成固态的纯铜。
本文将介绍铜电解精炼的过程以及相关的计算。
1.铜电解精炼的过程及原理铜电解精炼的基本过程是将铜离子溶液放入电解槽中,通过电流作用下,铜离子被还原成金属铜,而金属铜在阴极上沉积下来。
在这个过程中,还有一些控制参数需要考虑,如电流强度、电解液浓度、电解槽温度等。
铜电解精炼的原理是利用电流作用下的阳极溶解和阴极沉积反应。
在阳极上,铜金属被氧化成铜离子,并溶解到电解液中。
而在阴极上,则有铜离子还原成金属铜,并沉积到阴极表面。
通过控制电流强度和电解液浓度,可以实现从生铜中提取出纯铜的目的。
2.铜电解精炼的计算方法在铜电解精炼过程中,有一些重要的计算参数需要考虑。
2.1电流效率电流效率是指电解槽中被还原的铜离子与进入电解槽的总铜离子之比。
电流效率的计算公式如下:电流效率= (产出纯铜的重量/进入电解槽的总铜离子的重量) * 100%2.2阴极收得率阴极收得率是指铜离子在阴极上沉积的效率,即阴极上沉积的铜的重量与进入电解槽的总铜离子重量之比。
阴极收得率的计算公式如下:阴极收得率= (产出纯铜的重量/进入电解槽的总铜离子的重量) * 100%2.3阳极溶解率阳极溶解率是指阳极被溶解的速率。
阳极溶解率的计算公式如下:阳极溶解率= (进入电解槽的总铜离子的重量-产出纯铜的重量) /进入电解槽的总铜离子的重量* 100%3.铜电解精炼的优化措施为了提高铜电解精炼的效率和产出纯铜的质量,一些优化措施可以采用。
3.1控制电流密度电流密度是指通过单位电极表面积的电流量。
通过控制电流密度,可以实现更好的阴极收得率和纯铜的质量。
一般来说,适当增加电流密度可以提高阴极收得率,但过高的电流密度可能导致铜离子选择性地溶出其他金属杂质。
3.2优化电解液组成电解液的组成直接影响电解过程的效率和产出的纯铜质量。
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:阳极电解液 电铜 阳极泥 残送电解 返火法 送阳极泥处理 送阳极泥 返火精炼槽 精炼处理 法精炼 粗硫酸返火法精炼 生产精制硫酸镍 返回电解精炼图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%。
铜电解精炼总反应方程式
电解方法精炼粗铜,阳极材料是粗铜,电极反应为:Cu-2e-═Cu2+,电解池的阴极材料是纯铜,电极反应为:Cu2++2e-=Cu,所以,粗铜是Cu-2e-═Cu2+,纯铜是Cu2++2e-=Cu。
关于粗铜精炼使用的方法是精炼法。
精炼法用粗铜为阳极,精铜为阴极。
粗铜会溶解,精铜在阴极析出,因为阳极失电子,粗铜里的铜变成了铜离子,至于阴极得电子,根据金属离子放电顺序,铜离子比亚铁离子和锌离子先得电子(铜离子的氧化能力强,得电子的能力强),所以铜离子得电子被还原为铜,而杂质不会产生。
目前使用的精炼方法有两类:
1、粗铜火法精炼,直接生产含铜99.5%以粗铜火法精炼,直接生产含铜99.5%以上的精铜。
2、粗铜先经过火法精炼除去部分杂质,浇粗铜先经过火法精炼除去部分杂质,铸成阳极,再进行电解精炼。
铸成阳极,再进行电解精炼。
产出含铜99.95%以上杂质含量达到标准的精铜。
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℃。
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 /。