【《年产30万吨的铜电解精炼的车间设计》11000字（论文）】

年产30万吨的铜电解精炼的车间设计目录TOC\o"1-3"\h\u17395年产30万吨的铜电解精炼的车间设计 123238第一章前言 387751.1金属铜的性质及用途 3133871.1.1铜的物理性质 3244081.1.2铜的化学性质 3109591.1.3铜的用途 3211841.2国内外铜资源 4111041.2.1世界铜资源 486691.2.2中国铜资源 5102991.4国内外铜市场需求 6222241.4.1全球精炼铜市场 6185501.4.2我国精炼铜市场 6296971.4.3铜精炼的未来展望 717883第四章主体设备设计 843664.1电解槽 8293434.1.1电解槽的发展 8133484.1.2电解槽的结构 9281264.2极板的选择及尺寸 9294424.2.1阳极 912924.2.2阴极 103184.2.3阳极和阴极尺寸的选择 10291014.3电解槽指标计算 11157434.3.1电解槽总数 12240874.3.2电解槽的极板数 1376324.3.3阳极质量和厚度的确定 13125634.3.4电解槽长度、宽度、深度 1369634.4电解槽外导电结构 14244554.4.1槽边导电排 14325394.4.2槽间导电板 15155214.4.3阴极导电棒 15188134.4.4出装槽短路器 1517424第五章冶金计算 17236975.1物料平衡 17305455.2电解槽热平衡 20172785.2.1热收入 20281865.2.2热支出 20213855.3净液量的计算 2231593第六章辅助设备选择 2490756.1直流电源 2450606.2起重机 24294946.3电解液循环系统 25180826.3.1循环槽 25118426.4极板作业机组 25276876.5其他辅助设备 2517626第七章车间布置 26290667.1车间设计布局 26156987.1.1布局原则 26168637.1.2车间内部具体布局 2692717.1.3车间布局的要求 27302477.2车间防腐措施 27313927.2.1电解槽及其他槽罐的防腐 2737847.2.2厂房防腐 27318147.2.3地面防腐 28189097.2.4冶金设备的维护 2889767.3车间的清洁生产 2812857.3.1车间的废气处理 29154047.3.2车间的废水处理 29201137.3.3车间的废渣处理 3017153结论 31前言金属铜的性质及用途1.1.1铜的物理性质铜是人类使用历史时间最长的金属之一，有3000多年的使用时间。铜是一种比较软的金属，纯铜呈现浅玫瑰或淡红色，单质铜呈现紫红色。铜不具有磁性，强度、硬度中等，抗腐蚀性较强。其主要的物理性质如下：热导率高，具有较好的延展性。1.1.2铜的化学性质铜是一种重金属，化学性质不太活泼。在平常的生活环境中一般不会氧化，并且铜不与无氧化性的稀酸反应。因此Cu的化学稳定性强，有着很强的抵抗腐蚀的能力。1.1.3铜的用途按照铜的不同物理化学性质，铜在生活中的方方面面有着不同的应用。(1)其良好的导电性铜具有极优秀的导电性，仅次于银。特别是高纯度的精铜(铜含量高于99.99%)，导电性十分接近于银。这种性质使得铜以广泛用于电气和电力行业。特别是铜的丰富储量和与金银相比便宜的价格，因此它在上述行业的使用十分广泛。(2)其良好的导热性铜也拥有着极高的导热性。在常见的金属中，就导热性来说，铜的导热性仅次于银。所以铜还是各种换热设备材料，被广泛应用于工业工厂生产中的换热场合。(3)其较强的耐蚀性铜由于表面可生成Cu2O和CuO，能够形成保护薄膜，实现钝态，阻止腐蚀因素对它的进一步腐蚀，极耐大气和水腐蚀。因此其在日常生活中铜得到了普遍的使用。如用于建筑房屋面板、舰船设备以及作为接触腐蚀介质各种容器等。1.2国内外铜资源1.2.1世界铜资源铜在整个地球的自然环境中的含量为万分之一。在自然环境中，单质铜就不可能存在，常以其他元素化合的形式存在。(1)铜矿储量。世界铜矿资源非常丰富，根据标准普尔(S&P)2018年发布的数据可知，世界铜储量为接近于8.5亿吨，主要分布在南美洲的安第斯山脉以西地区，非洲中南部的赞—刚铜矿带集中分布，北美洲的美墨等国，太平洋上的菲律宾和澳大利亚等国家或地区。如图1-1所示。图1-1铜矿在世界的分布根据标准普尔2018年的数据，将全球铜矿储量在1000万吨以上的国家，做出饼图1-2。从而详细直观的看出各个国家的分布情况。图1-2世界主要国家铜储量(2)铜的资源储量。全球人类已发现的铜资源储量为近25亿吨。根据标准普尔2018年的数据，全球铜矿保有储量前十的国家如图1-3所示。其中，可明显看出保有储量超过1亿吨的国家有南美洲的智利和秘鲁，位于巨型铜矿带上的刚果(金)，以及美澳等国。图1-3世界铜资源储量排行1.2.2中国铜资源中国拥有一定的铜矿资源储量，其中各种铜矿类型涵盖较广，在全国各地区均探明有铜矿储量，就铜资源的分布地区而言，其中青藏高原上的西藏的探明储量最大。通过自然资源部的数据统计，我国的所探明的铜矿储量由上世纪末的约2000万吨到2015年的9910万吨，到了2017年我国探明的铜储量已经突破了10000万吨。虽然我国的铜储量较为丰富，但是我国的铜产量不能够满足国内的生产需求，还要依仗于外国进口铜资源。造成这种现象主要是由我国铜矿资源的特征决定的。我国的铜矿矿床规模小，品位多数偏低，而就造成了铜矿生产成本高，开发难度大。1.4国内外铜市场需求1.4.1全球精炼铜市场通过2020年前8个月的数据分析，全世界的精炼铜产量、消费量分别为1608万吨和1637万吨，同比分别增长1.2%和1%，由于受到了新冠疫情的影响，美欧日等发达国家和地区消费量均为负增长。随着疫情得到了控制，世界经济市场开始复苏，预计今后全球精炼铜产量将完成继续攀升的壮举，与此同时需求量也会增长。往年的全球精铜市场供需平衡和对下半年的供需预测见图1-2。图1-5全球精铜市场供需平衡1.4.2我国精炼铜市场由上一年前十个月的所统计的数据可知，我国精炼铜产量总比增加增长6.1%，进口精炼铜为400吨，同比增加了40%。由于近2年投产的项目将持续为产能做出贡献，预计2021年，中国本土生产的精炼铜继续增加，且后疫情时代国外精铜需求恢复，精炼铜进口量将减少。从消费情况来看，2020年前10个月，中国精炼铜本年的产量加上净进口量达到了1200多万吨，较上年增长13%，预计2021年，精炼铜将仍然保持在较高的基数水平上。1.4.3铜精炼的未来展望通过对于铜的市场消耗量，结合铜在生产生活的巨大应用，精炼的高品位铜的市场依旧是充满了生机勃勃的活力，且国内每年均需进口精铜，所以说国内的市场还是有着需求关系。因此精炼铜的产能还是不足的，所以建设新厂还是有必要性的。

第四章主体设备设计4.1电解槽4.1.1电解槽的发展电解槽是在铜电解精炼过程中的地位就好比心脏在生命体的影响，也是生产中核心的设备。电解槽的选用对车间的生产各个方面均产生了影响。经过电解槽这么多年发展，在实际生产中也出现了多种槽体，我们根据槽体结构的不同，基本可分为有内衬和无内衬两类槽型。对于内衬电解槽的发展来说，主要是其中内衬材料的更新换代，从铅板到塑料再到玻璃钢的一系列的发展，从而催生了不同类型的电解槽。无内衬电解的发展也是依托于化学工艺的进步和材料的发展，通过整体铸造的得到的槽体。行业内的实际生产中，目前有两类电解槽得到了大范围使用：一是国内运用较多的传统钢筋混凝土玻璃钢槽，二是国外的电解行业中乙烯基树脂整体电解槽。(1)传统钢筋混凝土玻璃钢槽，组成成分为钢筋混凝土、玻璃钢内衬。因其制作工艺比较成熟，建设成本可以达到相当低的水平，因此在国内的企业中牢牢占据了使用的大头。但是此类槽存在着以下缺点：此类槽体的主体结构不具备能够长时间使用的耐腐蚀性，所以对于玻璃钢内衬的要求高，但是尽管这样，防腐层的更换还是较为频繁，还是要在生产实践中投入大量的人力成本重点管理，长期的生产中还是增加了生产成本。(2)乙烯基树脂整体电解槽：近年来随着化学工艺的发展，乙烯基树脂整体电解槽在国内使用较少，但在海外的电解行业中得到了极为普遍的使用。其主要材料为乙烯基树脂、石英砂。这种电解槽有着以下优点：能够长时间的耐受腐蚀，能够承受强力冲击，使用时间长(一般在20年以上)，而且电解槽可以预埋管路等，使施工安装便捷省时，绝缘性能较好。其缺点主要由于国内受到了技术封锁，为一次性进口设备，投入较高，成本高昂。根据以上两类电解槽的优缺点比较，为了满足企业长时间生产的需求，减少时间、维修成本，因此本次设计的电解槽选用乙烯基整体树脂电解槽。4.1.2电解槽的结构本设计采用的一种整体浇注乙烯基树脂电解槽，其结构如下。本设计采用乙烯基树脂电解槽由外部防腐层、中间结构层和内部防渗层构成，由于使用的材料妥切，工艺熟练，其密封性好能够满足生产的防渗抗腐的需求。整体电解槽外部结构还包括接入槽体供液管，而且为了满足本次设计的循环方式，在电解槽两侧边上部预埋了专用的电解液进液通道。当然还要外接出液管以及负责调整液面堰板。为了便于电槽底部的阳极泥的沉降和排出，槽体底部会设置单方向的倾角，为了生产的合理性，将排泥孔设在槽底低点，放液孔设置在槽体底部较高点，用于清洗槽内壁时排放阳极泥和电解液。与此同时，生产过程中为了防止液体流出，两个孔都配有可长时间使用的耐腐塞子。4.2极板的选择及尺寸4.2.1阳极铜阳极是指采用火法精炼后的粗铜经过浇注机浇注而成极板。电解精炼过程中的各种技术经济指标和产品质量均与铜阳极的物理尺寸和化学成分的息息相关，因此，生产中应采用质量良好的阳极铜板。铜阳极应该在外形上匀称，形状整齐合理，没有过大的气孔以及极边存在的毛刺等不良因素。不良的杂质对于任何反应过程都有影响，阳极中的夹杂的各种物质对电解反应的进行存在着或大或小的影响。所以只有杂质符合电解精炼的要求才能进入精炼。生产实践中得出的符合精炼过程的要求的元素含量要求见表4-1。表4-1阳极中化学元素量符合生产的要求元素CuPbSbO2NiBiSnFeAs含量>99<0.2<0.03<0.2<0.2<0.03<0.075<0.01<0.24.2.2阴极电解铜工业的发展历程也是极板在不断发展改进的过程，能够得到大范围使用的极板主要有以下两种。铜始极片。传统铜电解精炼过程中，使用铜始极片作为阴极。始极片出现过两种方式构造的极板一是用电铜熔化后浇注而成，二是采用钛板。然后利用种板槽制作铜阳极薄片，而后加上挂耳作为阴极板。(2)永久性不锈钢阴极板。这是生产实践中的一类科学技术突破壮举，改变了整个行业的生产结构。永久性极板技术是在电解精炼反应过程中使用性能优越的314L钢材，制作在生产实践使用的阴极板，从而来取代传统的物质制作的板。在一个生产周期结束抬板出槽将产物取下后，仍能够继续返回生产一线，因其使用时间长，故称永久。在生产实践中发现不锈钢阴极板有着以下优点：耐使用，生产准备方便、不需要矫直，使用寿命长，易剥离电铜，不易变形，不易发生短路，而且在高电流密度的情况下，也不会腐蚀极耳。使得槽面检查的工作量减少，提高了劳动生产效率。综合上述优点，本次设计采用永久性不锈钢阴极板，但是与此同时，电解车间中也要加入相应的阴极铜的剥离机组。4.2.3阳极和阴极尺寸的选择极板的尺寸是由生产的各方面因素决定的，不是说想采用多大的尺寸就可以不经过生产实践的论证选用。当然在长久的生产实践中也形成了一些经验总结。由于极板的重量也是比较关键的，在产能大且自动化程度较高的车间才选用大的极板，而在无法实现机械化全流程操作的车间，为了生产安全选用小板。大小极板的尺寸可见下图4-1所示，其中(a)为大极板，(b)为小极板。图4-1(a)大型阳极板(b)小型阳极板不锈钢阴极板的示意如图4-2所示。其主要由不锈钢母板、导电棒和绝缘边三部分组成。阴极尺寸应比阳极略大一些，通常比阳极宽35-55mm，长25-45mm，这样提供的铜附着面大，可防止阴极边缘毛边，本次设计选用的阳极尺寸为1000×980mm，阴极尺寸为1040×1020mm。图4-2不锈钢阴极板4.3电解槽指标计算根据任务书提供的参数和上述技术指标的选择，已知计算条件如表4-2。表4-2电解槽已知计算条件项目已知条件年产电解铜300000t年工作日360d日通电小时数24h商品电解槽电流密度400A/m2电解槽作业率95%电流效率97.6%同极中心距100mm电流强度10000A电解车间温度25℃电解槽外壁温度35℃阴极尺寸1040×1020mm4.3.1电解槽总数电解槽总数可按下式计算：式中N-槽总数，台；M-年产铜量，t；360-年工作日，d；24-日通电时数，h；1.185-铜电解当量，g/(A∙h);η-电流效率，%；μ-电解槽作业率，%；I-电流强度，A。根据实际生产情况考虑影响因素，本设计选用1300台。4.3.2电解槽的极板数采用阴极片尺寸：1040×1020mm每槽极片数：式中n0—每槽阴极片数，片；I—电流强度，A；De—电流密度，A/m2；Fe—每片阴极有效面积，m2。在电解槽两端放置阴极片，则阳极比阴极少一片，则其中每槽阳极数为29片4.3.3阳极质量和厚度的确定则每块阳极的重量为：阳极厚度为：4.3.4电解槽长度、宽度、深度(1)电解槽长度。取最外侧极板距槽边的距离有120mm，则电解槽长度为：电解槽宽度。取阴极两侧距槽边距离为50mm，则电解槽宽度为：电解槽深度。取阴极下端距槽底距离为300mm，阴极上端距槽面为80mm，则电解槽深度为：因此电解槽槽内尺寸为：为了使槽体达到应该承受的强度，取电解槽壁的厚度为100mm，底部长度方向上的与水平向的夹角为3°。则得到的槽外尺寸为：3340×1320×1520mm。4.4电解槽外导电结构4.4.1槽边导电排槽边导电排的作用就是将直流电源接入电解槽的装置，通常直接与供电母线，当然从具体性质来说，这也就是电流一个流通的通道。生产实践中一般取通过的电流密度为1A/mm2上下浮动一点。其计算公式如下：式中F1—应该选用的截面积，mm2；A—电解车间的总生产电流，A；D1—允许通过的电流密度，A/mm2。本次设计电流密度取1A/mm2。从生产实践中得出，由于电流的通过的放热会使导电排温度上升，但是为了生产安全，导电排的温度不能高于环境温度过多。所以为了设备和生产安全，还要进行升温验算。但是由于本次设计为大型槽，为了实现产能高的要求，电流强度选用的水平超出一般的水平，通过上述的计算，得出的导电排截面积过大，若采用一般的的垛堞组合式结构根本故而无法安装。所以生产实践中采用了槽边导电排的结构，既可以完成引入电流的目的，又可以减小面积实现正常操作。4.4.2槽间导电板槽间导电板是满足电解槽链接的一种装置，一般由工业纯铜组成，常用的组织架构为圆、半管、三角等，最关键的布置是使触电保持干净，减少电力损失。一般按照下面的公式计算：式中F2—槽间导电板的截面积，mm2；A—总电流，A；n—每槽阴极数；D2—槽间导电体允许电流强度，A/mm2。结合实际D2取0.6A/mm2，则F2为：4.4.3阴极导电棒阴极导电棒一般工业纯铜制作，在实际的生产实践中，一般其中允许通过的阴极导电棒电流密度可以取1~1.25A/mm2，结合实际生产选取1A/mm2。其截面积可按公式计算，本设计选用铜芯包钢方形导电棒。其计算公式为：4.4.4出装槽短路器电解槽出装槽时需要短路来保障连续可持续的安全合理可靠的生产，生产中常使用的有两种断电方式：(1)在电解槽上直接横铜棒进行短路断电，主要由人手工操作；但是其局限在只适合电流强度不大的小型电解槽和车间的操作。(2)采用大电流短路开关用电动或气动方式进行短路操作，根据实际生产的需要选择合适操作地点，一般正常的出槽流程可以在主控室内操作，如果在生产实践中出现故障，为了安全则需要在现场手动操作。该方法适用的场景多，所以目前的大型车间均使用该种方式。由于我们本次设计为大极板生产电解铜工厂，操作电流强度大，为了减轻工作人员的劳动强度和保护电解槽铺设的绝缘垫板，应该采用遥控短路开闭器断电。

第五章冶金计算5.1物料平衡计算条件：电解铜产量：300000t/a，电解铜铜品位：99.98%，铜电解过程回收率：99.9%，电解铜回收率：99.82%，残极率：17%，阳极泥率：0.34%。进入精炼过程中的阳极成分如表5-1所示。表5-1阳极成分元素CuAuSeTeSnBiZn含量99.480.00460.0480.0470.00570.0060.004元素FeNiAgAsSbPb含量0.00660.1030.06210.1810.0210.031铜电解过程元素分配(W/%)见表5-2。表5-2电解过程中各元素的分配率(W/%)元素进入电解液/%进入阳极泥/%进入阴极铜/%Cu1.930.0798Au—98.51.5Ag—982As7525—Sb5050—Bi55455Pb—982Se—991Te—991Fe751015Sn58510Ni84.6150.4Zn9343S—973Al75205SiO2—100—根据以上有关数据进行物料平衡计算如下：(1)生产1t阴极铜需要溶解的阳极的量：(2)生产300000t阴极铜实际所需的阳极量：(3)实际溶解阳极量：(4)阳极含铜量：(5)残极量：(6)残极含铜量：(7)计算阳极泥量：(8)阳极泥含铜量：(9)电解液中铜量：根据以上得出计算阳极泥成分及各元素重量，见表5-3。表5-3阳极泥中各元素量及百分比元素进入阳极泥的量，t/a阳极泥成分，%Cu308204×99.48%×0.0007=214.6220.52Au308204×0.0046%×0.985=13.961.34Ag308204×0.0621%×0.98=187.5717.94As308204×0.181%×0.25=139.4613.34Sb308204×0.021%×0.5=32.363.094Bi308204×0.006%×0.45=8.320.80Pb308204×0.031%×0.98=93.638.95Se308204×0.048%×0.99=146.4614.01Te308204×0.047%×0.99=143.4113.71Fe308204×0.0066%×0.1=2.030.19Ni308204×0.103%×0.15=47.624.55Zn308204×0.004%×0.04=0.490.05Sn308204×0.0057%×0.85=15.811.51共计1045.75100用计算的结果制作过程中铜元素的平衡见表5-4。表5-4铜元素的物料平衡进料物料名称铜阳极合计出料阴极铜残极阳极泥电解液损失合计质量/t371331300000631261020含铜量/%99.4899.9899.4820.52纯铜量/t3694003694002999406279720959175373694005.2电解槽热平衡5.2.1热收入电解槽热收入除了外部供给，就只有电流通过电解液中的电阻时所产生的热：式中E—消耗于克服电解液阻力的槽电压，V，为一般槽电压的50%左右；I—电流强度，A；t—时间，3600s；N—电解槽数。5.2.2热支出1.电解槽液面水蒸气发热损失为q1电解槽总液(含电极)表面积：每平方电解槽液面在无覆盖时的水分蒸发量查表得1.35kg/(m2·h)。60℃的水气化为2358.42kJ/kg电解槽液面辐射与对流热损失为q2根据傅立叶公式：式中K—辐射与对流联合导热系数，kJ/(m2∙h∙℃)；取39.30。t1，t2—电解液与车间空气温度差，℃；F—传热面积，m2。电解槽外壁的辐射与对流热损失为q3电解槽槽壁总面积F总：根据傅立叶公式：式中K—对乙烯基树脂槽壁，kJ/(m2∙h∙℃)，当槽壁温度为35℃，车间室温为25℃时，K取35。循环管道内溶液热损失为q4电解液的循环量为：80×60×1300×10-3=6240m3/h式中V—电解液循环量，6240m3/h；γ—电解液密度，1250kg/m3；Cp—电解液热容量，KJ/(kg∙℃)，取3.43；t—循环管道内中的电解液温度降，生产实践中一般根据生产规模大小设定的温度范围2～4℃，本设计的生产规模大，取4℃。则t=60℃时，全车间需补充热量为：根据以上计算可列出该过程的热平衡如表5-5所示。表5-5电解精炼热平衡热收入kJ/h%热支出kJ/h%电流通过电解液时产生的热1753280112.89%电解槽液面水蒸气发热损失1501970211.04加热器补充热量11853529087.11%电解槽液面辐射与对流热损失64888394.77电解槽外壁的辐射与对流热损失75435505.54循环管道内溶液热损失10701600078.65合计136068091100合计1360680911005.3净液量的计算根据生产实践的具体操作，本次设计采用二段脱铜—诱导法脱砷锑铋工艺—蒸发浓缩生产硫酸镍工艺过程。设计的规模为年产量30万吨电解铜，阳极板主要元素的成分为：Cu99.48%，Ni0.103%，As0.181%，Sb0.021%，Bi0.006%。每溶解1.0255吨阳极板可以得到1吨电铜，在净化过程中Cu、Ni、As、Sb、Bi的脱出率分别为98%、75%、85%、85%和85%。电解过程中阳极各元素进入电解液的百分比如表5-2所示，根据实际生产中数据，可确定各种有害杂质在液中的一般允许含量分别如表5-6所示。表5-6各种元素在电解液中的允许含量元素CuNiAsSbBi含量<45<15<7<0.6<0.5净液量的计算公式如下：式中m—阳极溶解时此元素进入电解液的量，kg；c—元素允许的最高浓度，g/l；k—净化过程中元素脱除率，%。对其中的元素计算其所需要的净液量结果如下：根据计算结果来看，需要净液量最大的主要元素为Cu，其次是砷。通常净液量受电解液中最快到达极限浓度的杂质元素控制，Cu一般通过其他的过程除去，故净液量以As元素所需要的量计算，取净液量为72000m3/a。

第六章辅助设备选择6.1直流电源电解过程中使用的电源为直流电源，而这种电流是通过整流器对交流电作用得到的。从生产实践中可知，产能中等以下铜电解厂一般采用硅整流器。但是近年来新建的工厂广泛采用了可控硅整流器。主要是由于新建厂的电流密度要求高，产量高，且一般都会分系列投产，虽然该种整流器成本高，但是为了满足上述需求还是采用了可控硅整流器。整流器的规格与台数，一般要根据整个车间的与电能消耗沾边的各种数据有关。在生产中，常根据以下的计算结果，总的电流强度为两万五千安培，车间内的电解槽1300个，单个槽电压为0.3V，取生产过程中的电压损失系数取1.15，则总电压：得出上述的总电压之后，由于生产实践的特殊性，必然与理论的计算结果有所差异，所以在关系到具体的参数指标的选择时，应该考虑有一定量的空余，然后再选择合适的适宜生产的型号。6.2起重机电解车间所用起重机是针对电解铜工艺而专门设计的专用设备。在实际生产中称之为专用行车。该设备的主要作用是通过采用由光学距离探测器、读码头和条形编码带定位系统，将阴阳极板装入电解槽指定位置和完成阴阳极板的出槽进入下一工序。起重机的载荷需要能满足抬起一整槽的阴阳极和自身重量的和，本设计的一整槽阳极重为：取自身吊架重量为1000kg，总重为12542kg，实际生产中还要给起重机预留35%载荷，则起重机的载荷选为20万吨。起重机的台数需要根据车间的面积、槽数量及分布等多方面因素决定，对于本次大型车间设计决定采用双跨配置，需两台起重机。6.3电解液循环系统传统的电解精炼中，电解液在循环槽中由泵泵送至换热器加热后，进入高位槽利用势能差来驱动电解液进入电解槽，这种工艺的流量相对固定且流量较小，不能满足本设计采用的平行流工艺所需的大循环量。因此在生产实践中通过加入功率大的变频泵来替代泵、高位槽等设备。6.3.1循环槽循环槽的材质常用钢混结构，内部衬有防腐材料来防止腐蚀。邻槽一般通过借用槽壁来建设来降低成本，各槽彼此相连通，以便轮换检修；槽面用耐腐蚀的材料覆盖，以防酸性气体逸出。根据生产实践的数据表明，循环槽的确定容积要根据我们生产中的电解槽中总液量确定的，一般前者占后者的五分之一。6.4极板作业机组本次设计采用不锈钢阴极法炼铜，因此车间内极板作业机组包括阳极板准备机组、阴极铜剥离机组、残极处理机组、阴极维修机组。阳极板准备机组是一种以电动和液压驱动为主动力的大型联动设备，专门用来处理阳极的外形，使之符合生产条件。阴极铜剥离机组主要负责对产品铜的洗涤、剥离、压纹、堆垛、打包、称重、排版、贴标签等功能，其中主要是洗涤机和机械手臂等设备。(3)残极处理机组主要设备为残极洗涤机组，主要工序包括对残极洗涤和堆垛打包转运进入火法重新熔炼。(4)阴极维修机组，主要设备有包边机、校平机、刷光机、数控铣床和卷板机等设备。主要是对电解生产过程中出现损坏的阴极板进行维修，包括抛光、夹边条、校平等。6.5其他辅助设备辅助设备除上述之外，车间内还应有净液工段的真空蒸发器组、离心机、带式过滤机、水冷结晶槽和不同的循环管道等。

第七章车间布置7.1车间设计布局7.1.1布局原则在车间布局的设计上，要从整体方面来考虑，对地形的考量，提高其面积利用率，对内部的布局要符合生产工序的同时充分利用厂房，最终的目的是实现低投入和高产出。7.1.2车间内部具体布局车间内部的最重要的布局就是电解槽的安置。本次设计选取了1300个电解槽，这个数目相对单个车间来说较为巨大，所以采用两个车间的规划，每个车间分为两个系统，各有650个电解槽。在单个车间的布局中，将650个电解槽分为两个系统，一个系统中电解槽分为5列，每列6组，每组有10个槽组成；另一个系统将电解槽分为5列，每列7组，每组有10个槽组成。对于每个电解槽之间的距离取40mm。为了便于生产实际操作以及检修等，槽的每列每组间均设置有通道。在实际生产中，车间一般采取了两层的架构，这样的结构有助于生产的进行。底层主要结构。底层主要的设备布局有，首先是一定数量的电解槽支撑柱和电解液的循环管。同时将整流器房和配电室及母线置于底部与电解车间隔离，这样既可以大幅缩短输电的长度，减少电能的损耗，同时也可以减少酸性气氛对整的供电结构的损失。底部的设备还包括极板作业机组，阳极泥储槽和净液工段的部分设备。在两个系统中间的底层的位置，将板作业机组至于该位置，可以缩短行车的行驶距离，提高生产效率。在极板处理区开设门，缩短极板和产品装运的路线距离。上层结构布局。电解车间上层铺设有电解槽、脱铜槽等，这些槽的位置均应处于行车的移动距离之内，能够充分地发挥天车的作用。将净液处理区安排在上层有助于缩短管道的长度，可避免由内余液的冷却结晶造成堵塞，降低热损失和节约投资的目的。为了生产的合理有效和便于生产管理，工作人员的办公休息区等也安置在上层。7.1.3车间布局的要求电解槽间连接要求。串联和复联是连接电解槽之间的重要方式。但是在长期生产实践中发现串联有着诸多缺点，如易发生短路现象，在目前资源的综合利用的情况下，串联式使得大量的稀贵金属流失，所以采用现在均采用复联法。电解槽的高度应适中，使槽口稍微高于上层地面，过高不适用于生产实践中的工作的实际操作。车间厂房的高度至少要满足正常的行车的出装槽。底层结构中，为使底层设备的配置分布合理，空间适宜操作，应当在满足支撑上层结构的基础上，尽量采用截面较小的支撑梁结构，并配以强度大、数量少的柱子。由于底层有循环储液槽和阳极泥储槽，所以底层的地面应向中心稍有倾斜，使槽内物质集中，便于抽取使用。底层的高度应在3m以上。7.2车间防腐措施由于整个生产过程均处于酸性的条件且整体环境温度较高，对车间内各设备结构的腐蚀性很强。因此对于整个车间的全部组成部分都要采取符合长期生产需要的防腐措施。具体的各个方面在下面进行合理的生产论证。7.2.1电解槽及其他槽罐的防腐本设计采用的乙烯基整体树脂混凝土的整体电解槽，内部也就取消了加入的防腐材料。主要通过外部的防腐层来抵抗腐蚀。循环槽仍为钢混结构，其内部仍需加入防腐层(如玻璃钢)。除此之外的槽体，均选用304钢。对于供液管道来说常用的选材有FRP、PPH、CPVC三种材质的。根据经济因素我们选用PPH材质的。变频循环泵与电解液接触时间长，所以选用耐腐蚀性强的654SMo不锈钢。7.2.2厂房防腐铜电解车间厂房建筑结构主要有混凝架构和钢结构的复合结构。但是这两种架构都要进行防腐。通过防腐涂料(一般采用防腐漆)对结构进行涂刷，能够有效地延长使用时间。厂房屋顶的望板，天窗可以采用防腐性能更加优越玻璃钢和塑料。沥青也曾经大量运用在防腐过程中，但由于防腐时效短，几乎每年都要浪费人力进行刷涂，所以现已不采用。厂房的墙壁防腐较为简单，一般用白灰粉刷。通过粉刷白灰还是比较有效的措施。7.2.3地面防腐车间上层地面一般为钢混制结构，底层为则水泥地面，在现在的生产条件下，车间上层长期处于酸性的环境中，一般均会选择用防腐地坪漆来完成地面的防腐工作。其主要流程如下几道工序包括地面基础处理，涂底涂层，铺设纤维布和中层施工，腻子层，涂防腐涂层。经过三组份漆的地坪防腐，这样的地面可以耐受强力冲击，不易发生龟裂，生产使用时间长，达到了采用防腐设施的目的。7.2.4冶金设备的维护电解工厂的维护防腐工作是十分重要的，特别是对于新建厂房，如果防腐工作不到位，就有可能在短短几年内因设备被腐蚀而停产。因此防腐工作势在必行。我们还可以从以下几个方面来入手把握整体的工作。(1)从车间内设立防腐组，有专门的人员对车间内的设施进行防腐检查，对于防腐环节出现的问题部位，组织人员进行涂刷防腐材料。(2)积极改进生产工艺，尽量能够选择先进防腐材料，减轻腐蚀强度。(3)着眼于耐腐蚀新材料的发展，积极选