第3章-主要技术条件及经济指标的选择与论证-1103

第三章主要技术条件及经济指标的选择与论证3.1概述3.1.1阳极铜本设计的阳极铜来源云南铜业股份有限公司现在的电解系统采用的是小极板常规电解工艺，总生产能力35万吨/年。有色金属是云南省的支柱产业之一，云南铜业股份有限公司是云南省最大的有色金属企业。为了适应社会经济的发展，以及增加市场竞争力，则云铜产品的档次和技术装备水平就必须力图最高最好。本次设计是为云南铜业股份有限公司的扩建设计，在突破传统电解技术的基础之上，大胆改造，引进国外最新技术和设备。本设计采用大极板不锈钢电解法，力图实现高新技术和传统技术的过度和转换。本次设计的阳极板也为大阳极板，由云铜自身生产，引进大极板浇铸机，以适应扩建后大阳极板的供应。表3-1本次设计阳极铜成分（%）：国内外阳极铜列表表3-2目前国内外电解铜生产所事业的阳极铜成分举例国外工厂通常成分沈冶99.4～99.80～0.3元素国内厂别上冶CuAsSbBi白银一冶99.150.23云冶贵冶99.2～99.50.0599.2～99.50.042～0.0599.3～99.5≤0.0899.480.1050.0550.0360～0.030～0.010～0.50.250.05≤0.080.0020.25﹤0.00030.2～0.80.03～0.050.01≤0.02Ni0.2≤0.09O0.1～0.30.13Sn0.010.0050.0013～0..0450.0004～0.002≤0.070.002～0.003FePbS0.050.0010.0050.0010.00180.0460～0.10.001～0.0030.01～0.030.002﹤0.2≤0.010.0047ZnSe0.0080.02≤0.10～0.020.001500.0330.03836.37570.9Te0.0010.0030.041AuAg6.675301000g/t本设计所采用的阳极铜物理规格：由于本设计采用大阴极板电解作业，并通过计算和参照工业上的取值，因此可以确定阳极板的物理规格为：940×960×54mm为了在铜电解中获得良好的技术经济指标，通常采用含铜在99%以上的火法精炼铜作为阳极。本次设计的阳极同成分含铜99.45%，除了控制阳极铜的化学成分及杂质在其中的最高含量外，要求阳极具有良好的物理规格。铜阳极的物理形状要求平整无飞边、无毛刺、无夹渣等。3.1.2阳极杂质在电解过程中的行为在阳极铜中的杂质有两种形式，即金属铜基体中的固溶体和晶粒间的不连续夹渣。在电解过程中，所有这些杂质都出现强烈的化学和物相变化，这对阳极钝化、阴极质量、电解液净化以及从阳极中回收有价元素均有很大影响。当然，在电解过程中，各种金属杂质的行为主要决定于它们本身的电位及在电解液中的溶解度。由杂质元素行为决定的在各电解产物（电解液、阴极铜、阳极泥）间的分布关系，还与它们在阳极泥中的含量、氧的含量和电解技术等条件有关。通常将阳极铜中的杂质分为以下四类:1)比铜显著负电性的元素：锌、铁、锡、铅、钴、镍等;2)比铜显著正电性的元素：银、金、铂族；3)电位接近铜但较铜负电性的元素：砷、锑、铋；4)其他杂质：氧、硫、硒、碲、硅：3.1.3不锈钢阴极艾萨法不锈钢阴极由母板、导电棒以及绝缘边三部分组成。母板由316L不锈钢制造，极板厚度为3～3.75mm以3.25mm居多，极板表面光为2B,（0.45-0.6µm），导电棒截面为中空长方形，两端封闭，材质为304L不锈钢，与槽间导电板接触的底边被加工成圆弧形，焊在阴极母板上，并镀上铜，镀层厚度为1.3-2.5mm，以2.5mm为最佳，而且镀层覆盖全部焊接，并延伸至阴极板面。使导电棒具有良好的导电性和延伸性。阴极板在电解槽中会自然垂直，而与槽间导电排呈线性接触，底边和导电棒中心线的偏差不超过5mm，紧靠导电棒在阴极板面开有两个方形窗口，供阴极起吊时挂钩用，阴极板的两侧垂直边采用聚氯乙烯挤压件包边绝缘，以防止在电解过程中阴极铜析出而造成阴极剥离困难。表3-4不锈钢阴极技术参数材质厚度表面光洁度表面粗糙度平直误差悬垂度361L3.25mm2B0.25-0.6µm±0.2mm±0.4mm其结构如下图所示：3.2主要技术条件的选择与论证3.2.1电解液成分电解液的主要成分是Cu2+和H2SO4，其次是随铜一起溶解的阳极中的杂质，如Ni、Fe、As、和Sb等。另外，电解液中还含有某些能改善阴极质量的添加剂。电解液中Cu2+含量一般为40～50g/L。Cu2+浓度过底不能保证有足够的Cu2+在阴极上沉积时，杂质就可能在阴极上析出；Cu2+浓度太高则会增大电解液电阻，而且由于阳极表面Cu2+浓度升高，当电解液温度降低时会析出CuSO4.H2SO4结晶，堵塞管道。随着阳极的溶解，电解液中的杂质如砷、锑、铋、镍、铁、锌等不断积累。杂质的积累，除了使硫酸铜的溶解度降低，还会使溶液的电阻增大、密度和粘度都增大。控制电解液中杂质浓度的方法，是以在电解过程中积累速度最大的杂质为基础，按其积累的速度，计算出它在全部电解液中每日积累的总量，然后从电解液循环系统中抽出相当于这一总量的电解液送往净化工序，再补充以新水和硫酸。3.2.2添加剂添加剂指的是以较少量加入电解液中，起着调节沉积物物理性质，如光泽度、平滑度、硬度或韧性等特殊作用的物质。电解过程使用添加剂主要有胶、硫脲、干酪素、阿维通及盐酸等。他们在电解过程中各自起着不同的作用。1）胶胶主要包括骨胶、明胶，是铜电解精炼过程中最主要、最基本的添加剂，尽管近年来使用的添加剂种类日益繁多，但是其他添加剂只能配合胶而难以代替胶，只能部分降低胶的用量而难以完全取代胶。胶溶解