年产5万吨电解铜的电解车间的设计毕业设计.doc

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（）元素CuAsSbNiBiSePbFeTeAuAgSZn含量99.50.050.0280.1460.0070.0550.0340.0020.050.004870.0620.00610.0018表4-2 铜电解过程中各元素的分配率（）元素进入溶液加入阳极泥加入阴极金99.01银982铜1.930.0798硒和碲981铅981镍9020电解液温度杂质CU2+ 酸度越大，电解液的导电性越好。但是H2SO4不能无限地升高，硫酸升高时，硫酸铜的溶解度会降低，甚至析出沉淀（CUSO45H2O）。2）电解液中CU2+的稳定性很重要。CU2+浓度不得小于35g/L，否则杂质AS、Sb、Bi可能在阴极析出，CU2+浓度升高时，电阻、槽电压、电能消耗都会升高，严重时会有硫酸铜析出。要控制CU2+在4548g/l范围内。CU2+大幅度波动会使阴极铜质量失控，泵、管道堵塞或损坏，甚至电解槽漏液等事故，因此，在电解车间建设中脱铜工序是不可少的。 电流密度与电解液中浓度控制参数 电流密度（A/m2）200200250250300300CU2+(g/l)37454045455045603 ) 添加剂：加入电解液中能有效调节阴极铜的物理性质的物质。从而控制阴极铜光泽度、平滑度、硬度和韧性。 骨胶、硫脲、盐酸我们现在普遍使用的添加剂。骨胶是一种动物胶，由动物骨、皮熬制成的生胶质。对温度的变化最敏感，温度越高失效也越快。 （NH2）2CS在纯水中比较稳定，温度在60-80时几乎不分解，浓度不随时间变化而变化。在酸中的稍有分解。在GUSO4电解液中不稳定，它会随电解液的温度和电解液中cl-的浓度增加，分解速度加快。 cl-:符合添加剂的一种，以HCl形式加入，适合高杂质阳极电解。氯离子作为添加剂，可使溶液中量很少的AgCl沉淀进入阳极泥。还可能形成CU2Cl2沉淀 ，吸附砷、锑、铋和它们所形成的化合物共沉淀，减少砷、锑、铋等有害杂质对阴极铜的污染。综合看来，添加剂的用量要根据电流密度、电解液温度、成分来决定。3.4 电解液的循环 电解槽的循环方式通常根据电解液的流向可分为上进下出式和下进上出式两种。随着电解的进行，电解槽中电解液成分、添加剂、温度等将会发生变化。为了稳定电解条件，必须将一部分电解液从电解槽放出，同时补充等量的新电解液，实现电解液的循环。本设计是大型电解槽、电极间距小以及电流密度较高，为了维持电解槽能各处电解液温度和成分的均匀，采用电解液与阴极板板面平行的循环方式，即采用槽底中央进液、槽上一端出液的新“下进上出”循环方式，它是在电解槽底中央沿着槽的长度方向设一个进液管（PVC硬管）或在底两侧设两个平行的进液管，通过沿管均布的小孔（小孔距与同名极距相同，为100mm）给液。排液在槽的一侧，由于给液小孔对着阴极出液，不仅有利于阴极附近离子的扩散，降低浓差极化，而且减少了对阳极泥的冲击和搅拌。此外，中间进液，一端出液，有利于电解液浓度、温度以及添加剂的均匀分布，有利于阴极质量。此方法能仿止阳极泥上浮，但不能使槽内温度及溶液成分更均匀。电解液循环速度过大不仅增加动力消耗而且影响电解液中的悬浮杂质和阳极泥粒子不易下沉，甚至冲起阳极泥，使金银等附着于阴极，影响电铜的质量，增加了贵金属的损失。循环速度的选择主要取决于循环方式、电流密度、电解槽溶积、阳极成分等。当操作电流密度高时，必须采用较大的循环速度，以减少浓差极化。 3.5 铜电解液的净化在铜电解过程中，电解液中铜和杂质含量逐渐增加，添加剂含量不断积累，而硫酸的含量则逐渐减少，从而使电解液成分偏离所需的条件控制范围。所以必须定时定量地抽取电解液进行净化处理，并用等量的新液替换，调整电解液组成；同时也回收有价金属杂质。常规净化方法有：（1）加铜中和或直接浓缩法生产硫酸铜；（2）电解