年产16万吨阴极铜铜电解车间设计本科毕业设计(论文)任务书.doc

年产16万吨阴极铜铜电解车间设计
本 科 毕 业 设 计（论文）
冶金与化学工程学院 冶金工程专业 级（2013届） 班 学生
题 目：年产16万吨电铜电解车间设计
原始依据：
本设计是在原贵溪冶炼厂三系统ISA电解精炼铜车间的基础上设计，利用实习期间所搜集到数据以及厂内教员的指导，根据冶金物料平衡计算设计一座年产16万吨电解车间。查阅一些有关车间设计以及冶金方面的资料。
原始数据:
产量要求：年产量为16万吨
阳极成分（表1）：
表1 阳极成分表
元素
Cu
As
Sb
Bi
Ni
Fe
Pb
含量
99.41
0.035
0.035
0.01
0.245
0.004
0.09
元素
Se
Te
Au
Ag
S
Zn
其它
含量
0.045
0.043
0.002
0.067
0.003
0.001

电解铜回收率：99.8%；
电铜品位：99.9935%；
残极率：15%

主要内容和要求：
1.设计说明书；应包含如下内容：设计概述；厂址的选择与论证；工艺流程的选择与论证；技术条件的选择与论证；经济指标的选择与论证；冶金计算；主要设备的选择与计算；车间环保与三废处理、技术经济的简要分析。
2.图纸；绘制车间平面配置和立面配置图(0#图纸)、设备连接图（1#图纸），电解槽结构图（1#图纸）。
主要（技术）要求：
1．写实习报告一份。
2．用CAD绘制设备图和至少一张手工图纸。
3．完成设计说明书一篇。
4．翻译外文资料一篇。
5. 小论文一篇。
日程安排：
第4周 查阅文献资料，翻译一篇英文资料，写出文献综述
第5周 提交开题报告，确定合理工艺流程，应用相关知识进行必要计算
第6周 完成概述和厂址的选择与论证
第7周 完成工艺流程、技术条件和经济技术指标的选择与论证
第8周 完成电解和净液工段的冶金计算及物料衡算
第9周 完成主要设备选型计算和车间配置与安排
第10周 完成车间环保和技术经济分析与评价
第11周 完成工艺流程图或设备连接图和电解槽结构图
第12周 完成车间平面和立面配置图
第13周 初步完成设计说明书
第14周 修改设计说明书、编辑论文
第15周 老师评阅设计、学生准备答辩
第16周 毕业答辩

主要参考文献：
[1] 朱祖泽、贺家齐.现代铜冶金学[M]. 北京：科学出版社，2003
[2] 蔡祺风.有色冶金工厂设计基础[M].北京：冶金工业出版社，1991：65～71
[3] 陈国发.重金属冶金学[M].北京：冶金出版社，2010
[4] 《重有色金属冶炼设计手册》编写组.重有色金属冶炼设计手册（铜镍卷）[M]. 北
京：冶金工业出版社，1996
[5] 姚素平.永久阴极铜电解技术述评[J].2000，3(20):12～18
[6] 赵欣. 铜电解新技术的应用[J].2008，29(4):9
[7] 李公建. 浅谈铜电解生产过程中降低槽电压的途径[J]，2010，29（3）：71～72
[8] 刘道德.大学生毕业设计指导教程（冶金、选矿、化工分册）[M].长沙：中南大学出
版社，2004
[9] 邱栋良.冶金起重机选用指南[J].
[10] 张文毓. 钛制板式换热器在海水淡化中的应用[J].2009，26（1）：32
[11] 《有色金属冶炼设备》编委会编.湿法冶金设备[M].北京：冶金工业出版社1993
[12] 姜国民. 浅谈ISA法阴极铜加工机组[J].2005，42(2):42
[13] 成大先.机械设计手册（常用工程材料）[M].北京：化学工业出版社，2004
[14] 袁一.化学工程师手册[M].北京：机械工业出版社，1999
[15] 刘会巨.铜电解车间的防腐[J].2009，5(13):12～16
[16] 李著华.论铜电解车间的采暖通风[J].2001，2:47～48
[17] 《化学工程师手册》编写组.化学工程师手册[M].北京
[18] 师利熙.有色金属工业项目技术经济分析[M].北京：冶金工业出版社，1998
[19] 郭鸿发等.冶金工程设计第1册[M].北京：冶金工业出版社，2006
[20] 云正宽等. 冶金工程设计第2册[M].北京：冶金工业出版社，2006

指导教师签字： 年 月 日

xxx
本 科 毕 业 设 计 (论文) 开 题 报 告
冶金与化学工程学院 冶金工程专业 级（2013届） 班 学号 学生
设计题目：年产16万吨电铜电解车间设计
本课题来源及研究现状：
1.本课题来源
随着社会的发展，人类对资源的需求越来越高。比如铜资源。截至2006年底，我国铜矿查明资源储量7048万吨，其中，基础储量3070万吨，占43.6%。我国铜矿类型繁多，主要类型有斑岩型、砂页岩型、黄铁矿型、硅卡岩型和铜镍硫化物型等五大类，分别占总资源储量的44.4%、23.5%、11.9%、11.8%和6.7%，合计占总资源储量的98.3%。国家统计局数据显示，中国铜精矿产量2008 年为93.57 万吨，2009 年为101.35 万吨，2010年为126.1 万吨，2011 年截止到5 月份累计铜精矿产量50.7 万吨，去年同期为46.7 万吨，产量同比增加8.56%。
但是，经过多年的开采，7大铜业基地现大多已进入中晚期，并出现了不同程度的资源危机。在7大铜矿基地中，除江西铜基地的资源相对充足外，白银铜基地资源已经枯竭；云南铜基地的易门、牟定已列入关闭矿山，东川、大姚保有储量严重不足；中条山铜基地已经“三矿变一矿”，其中蓖子沟、胡家峪铜资源已经枯竭，铜矿峪资源虽保有一定储量，但品位太低；大冶铜基地的5座铜矿山中，有两座资源已经枯竭；铜录山、丰山洞等矿山也已出现资源危机。
资源是有限，只有优化生产方法，提高资源利用率，才是目前急需解决的问题。应要求现需设计一个年产16万吨铜电解精炼车间。
2.研究现状
现今铜电解精炼的方法主要有传统法和ISA法电解精炼。其中ISA法为主要电解方法，以不锈钢板为阴极，用硫酸和硫酸铜的水溶液座位电解液，在直流电的作用下，阳极上的铜溶解进入溶液，溶液中的铜离子在阴极上析出。当前国际市场上包括伦敦金属交易所，对电铜质量要求愈来愈高。各国现行的电铜质量标准及国际标准ISO已不能全面反映电铜质量特性。阳极铜的物理质量和化学质量，对电铜质量影响很大，尤其是阳极中所含的各种元素，对阳阳极泥的生成结构与阳极钝化有着十分密切的关系，并受电解条件的制约。目前开采化学成份复杂的贫矿，大量增加多种精矿的购买量，所有这些原因均会造成铜电解系统杂质含量
课题研究目标、内容、方法和手段：
目标：了解铜电解精炼的原理及电解车间的运作过程。通过在贵溪冶炼厂实习，理论结合实践，将实习期间所获取的技术参数与设备技术指标应用于设计电解车间当中。对ISA电解精炼了解更加的更加深刻，对生产的流程、工作条件、注意事项、应急措施、不足之处等都有了新的认识。
内容：将收集的数据对电解车间进行设计，画出车间平面布置图。
方法和手段：使用Auto CAD制图软件绘图。

设计（论文）提纲及进度安排：
设计提纲：
第一章 概述
1.1铜的性质
1.2铜的用途
1.3铜资源的分布及开采进展
1.4铜的消费现状
1.5铜冶炼技术
第二章 厂址选择
2.1厂址选择原则
2.2厂址的确定
第三章 电解精炼及净化流程的选择与论证
3.1铜电解精炼原理
3.2工艺流程概述
第四章 铜电解精炼技术条件的选择与论证
4.1电解液的组成
4.2阳极板规格
4.3添加剂
4.4电解液温度
4.5电解液循环
4.6电流密度
4.7同极中心距
4.8阳极寿命和阴极周期
第五章 技术经济指标的选择与论证
5.1电流效率
5.2残极率
5.3铜电解回收率
5.4槽电压
5.5直流电能消耗
5.6硫酸单位消耗
5.7蒸汽单位消耗
5.8铜电解精炼的技术经济指标实例
5.9劳动生产率
第六章 产物
6.1电解铜
6.2阳极泥
第七章 冶金计算
7.1计算条件
7.2物料平衡计算
7.3净液量的计算
7.4电解脱铜计算
7.5硫酸盐生产物料平衡计算
第八章 主要设备的选择和计算
8.1电解槽
8.2电解槽设计计算，以年产铜量为设计基础
8.3脱铜槽
8.4电解槽附属设备
8.5起重机
8.6净化中的主要设备
8.7电解精炼的热平衡
8.8附属槽体的选择和设计
8.9 附属设备的选择和设计
8.10极板作业机组的计算及选型
8.11管道的设计及计算
第九章 车间环保和安全生产
9.1环境保护
9.2车间防腐
9.3采暖通风
9.4安全生产
9.5安全管理
第十章 设备明细表
第十一章 车间平面配置与安排
11.1车间配置的基本原则
11.2车间的具体配置
第十二章 经济技术分析与评价
12.1车间定员
12.2项目成本评价
12.3项目收益评价
主要参考文献
外文资料
外文中文翻译
致谢
小论文
进度安排：
第4周 查阅文献资料，翻译一篇英文资料，写出文献综述
第5周 提交开题报告，确定合理工艺流程，应用相关知识进行必要计算
第6周 完成概述和厂址的选择与论证
第7周 完成工艺流程、技术条件和经济技术指标的选择与论证
第8周 完成电解和净液工段的冶金计算及物料衡算
第9周 完成主要设备选型计算和车间配置与安排
第10周 完成车间环保和技术经济分析与评价
第11周 完成工艺流程图或设备连接图和电解槽结构图
第12周 完成车间平面和立面配置图
第13周 初步完成设计说明书
第14周 修改设计说明书、编辑论文
第15周 老师评阅设计、学生准备答辩
第16周 毕业答辩

参考文献和书目：
[1] 朱祖泽、贺家齐.现代铜冶金学[M]. 北京：科学出版社，2003
[2] 蔡祺风.有色冶金工厂设计基础[M].北京：冶金工业出版社，1991：65～71
[3] 陈国发.重金属冶金学[M].北京：冶金出版社，2010
[4] 《重有色金属冶炼设计手册》编写组.重有色金属冶炼设计手册（铜镍卷）[M]. 北
京：冶金工业出版社，1996
[5] 姚素平.永久阴极铜电解技术述评[J].2000，3(20):12～18
[6] 赵欣. 铜电解新技术的应用[J].2008，29(4):9
[7] 李公建. 浅谈铜电解生产过程中降低槽电压的途径[J]，2010，29（3）：71～72
[8] 刘道德.大学生毕业设计指导教程（冶金、选矿、化工分册）[M].长沙：中南大学
出版社，2004
[9] 邱栋良.冶金起重机选用指南[J].
[10] 张文毓. 钛制板式换热器在海水淡化中的应用[J].2009，26（1）：32
[11] 《有色金属冶炼设备》编委会编.湿法冶金设备[M].北京：冶金工业出版社1993
[12] 姜国民. 浅谈ISA法阴极铜加工机组[J].2005，42(2):42
[13] 成大先.机械设计手册（常用工程材料）[M].北京：化学工业出版社，2004
[14] 袁一.化学工程师手册[M].北京：机械工业出版社，1999
[15] 刘会巨.铜电解车间的防腐[J].2009，5(13):12～16
[16] 李著华.论铜电解车间的采暖通风[J].2001，2:47～48
[17] 《化学工程师手册》编写组.化学工程师手册[M].北京
[18] 师利熙.有色金属工业项目技术经济分析[M].北京：冶金工业出版社，1998
[19] 郭鸿发等.冶金工程设计第1册[M].北京：冶金工业出版社，2006
[20] 云正宽等. 冶金工程设计第2册[M].北京：冶金工业出版社，2006

指导老师审核意见：

指导教师签字： 年 月 日

摘 要

本文主要要是设计一座年产16万吨电解铜精炼车间设计，在工艺上选择了先进的ISA法铜电解精炼工艺。根据已有的数据，进行了厂址的选择、物料平衡计算、热平衡计算和设备选型的计算，在计算的基础上设计出电解槽的槽型，并完成了设备的选型和车间布局的设计，最后对本项目的经济效益进行了概算。绘制出电解槽的结构图，工艺流程图以及车间平面图、立剖图。本设计所生产的电铜纯度为99.9935%，电解过程所使用电流强度为25000A，槽电压为0.3V，电流密度为320A/m2，电解液温度是60℃，电解液循环速度为30L/min，电解槽设计内尺寸为4495×1110×1320/1503mm，电解槽数为740个，车间采用双跨布置。
关键词：铜电解精炼；工艺设计；电解槽；物料平衡；设备选型；车间布置

ABSTRACT

The main contents are designed annual production capacity of 160,000 tons of electrolytic copper refining a design workshop. According to the existing data to complete the material balance calculations,thermal balance calculation and equipment selection calculations.Based on the calculation, designed electrolyzer tank type, and completed the selection of the equipment and the design of workshop layout, finally estimates the economic benefits of this project. Map out the structure of the cell diagram, process flow diagram and workshop plan and vertical section. The design of the production of electrical copper purity of 99.9935%, the electrolysis current intensity is used as 25000A, Cell voltage was 0.3V ,a current density of 320A/m2, electrolyte temperature is 60 ℃, electrolyte circulation rate of 30L/min, the inner dimension of cell design 4495 × 1110 × 1320/1503mm, cell number is 740, workshop with double cross layout.
Key words: Electrolytic refining of copper; technological process design; electrolyzer；Material balance; Equipment Selection; plant layout

目 录
第一章 概述 1
1.1铜的性质 1
1.2铜的用途 1
1.3铜资源的分布及开采进展 1
1.4铜的消费现状 2
1.5铜冶炼技术 3
第二章 厂址选择 6
2.1厂址选择原则 6
2.2厂址的确定 7
第三章 电解精炼及净化流程的选择与论证 10
3.1铜电解精炼原理 10
3.2工艺流程概述 11
第四章 铜电解精炼技术条件的选择与论证 20
4.1电解液的组成 20
4.2阳极板规格 20
4.3添加剂 20
4.4电解液温度 21
4.5电解液循环 21
4.6电流密度 22
4.7同极中心距 22
4.8阳极寿命和阴极周期 22
第五章 技术经济指标的选择与论证 23
5.1电流效率 23
5.2残极率 23
5.3铜电解回收率 23
5.4槽电压 23
5.5直流电能消耗 24
5.6硫酸单位消耗 24
5.7蒸汽单位消耗 24
5.8铜电解精炼的技术经济指标实例 24
5.9劳动生产率 24
第六章 产物 25
6.1电解铜 25
6.2阳极泥 25
第七章 冶金计算 26
7.1计算条件 26
7.2物料平衡计算 26
7.3净液量的计算 28
7.4电解脱铜计算 29
7.5硫酸盐生产物料平衡计算 30
第八章 主要设备的选择和计算 33
8.1电解槽 33
8.2电解槽设计计算，以年产铜量为设计基础 35
8.3脱铜槽 37
8.4电解槽附属设备 39
8.5起重机 41
8.6净化中的主要设备 43
8.7电解精炼的热平衡 45
8.8附属槽体的选择和设计 47
8.9 附属设备的选择和设计 50
8.10极板作业机组的计算及选型 52
8.11管道的设计及计算 58
第九章 车间环保和安全生产 60
9.1环境保护 60
9.2车间防腐 62
9.3采暖通风 63
9.4安全生产 65
9.5安全管理 65
第十章 设备明细表 66
第十一章 车间平面配置与安排 68
11.1车间配置的基本原则 68
11.2车间的具体配置 69
第十二章 经济技术分析与评价 71
12.1车间定员 71
12.2项目成本评价 71
12.3项目收益评价 74
主要参考文献 76
外文资料 77
外文中文翻译 82
致 谢 86
小论文 87

xxx大学2013届本科生毕业设计（论文）
第一章 概述

1.1铜的性质
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。铜原子量63.54，密度8.92，熔点1083℃，沸点2567℃。纯铜呈浅玫瑰色或淡红色，表面形成氧化铜膜后，外观呈紫铜色。铜具有许多可贵的物理化学特性，例如其热导率和电导率都很高，化学稳定性强，抗张强度大，易熔接，具有抗蚀性、可塑性、延展性。纯铜可拉成很细的铜丝，制成很薄的铜箔。铜能与锌、锡、铅、锰、钴、镍、铝、铁等金属形成合金。
1.2铜的用途
铜是与人类关系非常密切的有色金属，被广泛应用于电气、电子、机械制造、建筑、国防等工业领域。铜及其合金的消费量仅次于钢铁和铝。铜在电气、电子工业中应用最广、用量最大，发电机的线圈、电线、电缆等都是用铜制造的。铜用于制造各种子弹、枪炮和飞机、舰艇的热交换器等部件，还用于制造轴承、活塞、开关、阀门及高压蒸汽设备等，其他热工技术、冷却装置、民用设备等也广泛使用铜和铜合金。
1.3铜资源的分布及开采进展
铜资源广泛分布在世界各个国家和地区，其中储量最多的是智利和美国，分别占世界铜储量基础的24.6%和13.8%。其它储量较多的国家还有秘鲁、中国、波兰、赞比亚、俄罗斯、墨西哥、印度尼西亚、加拿大、哈萨克斯坦、刚果（金）和菲律宾等。我国铜矿分布广泛，江西、西藏和云南的储量最多，这3个省区的储量占全国铜矿储量的47.1%，铜储量较多的还有甘肃、安徽、内蒙古、山西、湖北、黑龙江等6省区。以上9省区的储量合计占全国铜矿总储量的80%。
我国已开发的铜矿主要分布在自然地理条件较好、经济较发达、地质勘查工作相对集中的东部、中部和南部各省（区），在这些省（区）内，已探明的大中型铜矿床，凡其矿区建设、水、电和交通运输等外部条件较优越，开采技术条件和矿石选冶技术条件较好的绝大多数矿床都已开发，并形成了江西、铜陵、大冶、白银、中条山、云南、东北7大铜业基地。
但是，经过多年的开采，7大铜业基地现大多已进入中晚期，并出现了不同程度的资源危机。在7大铜矿基地中，除江西铜基地的资源相对充足外，白银铜基地资源已经枯竭；云南铜基地的易门、牟定已列入关闭矿山，东川、大姚保有储量严重不足；中条山铜基地已经“三矿变一矿”，其中蓖子沟、胡家峪铜资源已经枯竭，铜矿峪资源虽保有一定储量，但品位太低；大冶铜基地的5座铜矿山中，有两座资源已经枯竭；铜录山、丰山洞等矿山也已出现资源危机。
近几年来随着铜矿找矿、勘探需求的增长，地质工作的机制也在发生变化，如有的企业对矿山二轮找矿给予吨金属级补贴，或与地勘队伍建立双赢的长期合作机制，对有前景的区域投资组织专家进行区域地质论证和技术攻关，大的矿山和冶炼企业逐步成为铜资源勘探投资的主体。
1.4铜的消费现状
1998年中国开放铜民用消费市场以来，精铜消费量逐年不断增加，年平均增长率约为13.7%。2002年，中国超过美国成为世界上精铜消费量第一大国，之后一直保持“霸主”地位。据安泰科07年3月提供的数据，2006年全球精铜消费量达到1766.1万吨，而中国精铜消费量为380万吨，约占全球消费总量的21.52%。但由于铜价的大幅上扬，在汽车运输、家电、建筑等行业，铜需求受到一定程度的抑制甚至替代，从而使得2006年国内铜消费增长速度继续放缓。有色金属工业协会的数据显示，2006年中国铜加工材产量为506.5万吨，同比增长8.51%，增幅较05年同期的12.70%继续回落。2006年中国精铜消费量同比增长5.56%，增幅也低于05年的9.1%。
中国铜矿产量不是特别高，但精铜产量上升很快，1998～2006年年平均增长率约为11.56%。精铜产量位世界第二，仅次于智利。2006年全球精铜产量为1743.7万吨，而中国精铜产量为292.5万吨，约占全球产量的16.77%。这主要是由于铜价的上涨，国内几乎所有主要的铜生产企业产量都有所增长。中国的进口量和出口量也是逐年增加，在库存释放、产量快速增加、需求增速回落等多种因素的共同影响下，2006年国内精铜进口出现大幅降落，据中国海关总署统计，2006年国内精铜进口量为82.7万吨，同比大幅减少了32.3%。
受铜价大幅上涨的刺激，2006年中国的铜精矿含铜产量增幅继续扩大，达到75.5万吨，居世界第6位，比05年同比增长了15.98%，成为近年来增幅最大的一年。铜精矿产量的增长主要来自铜陵有色集团公司、金川集团公司、新疆阿舍勒铜业公司、云南楚雄矿冶公司和巴彦二淖尔西部铜业公司，这些公司2006年的铜精矿含铜产量分别比上年增长了24.1%、14.3%、99.0%、20.6%和49.0%，达到4.64万吨、3.43万吨、3.00万吨、2.89万吨和2.15万吨，总计增加产量4.02万吨，为2006年中国铜精矿产量增长贡献了大部分力量。
2006年，精铜产量达到20万吨的企业数量由2005年的3家（铜陵、江铜、云铜）增加为5家（铜陵、江铜、云铜、大冶、金川）。10万吨以上的企业数量也从6家增至7家。铜陵有色集团精铜产量突破50万吨至54.48万吨，占全国总产量的18.17%，居全国铜生产企业精铜产量之首。产量超过20万吨的5家企业产量占全国总产量58.42%。产量超过10万吨的7家企业总产量占全国总产量的67.2%。表中所列的14家企业除白银有色和上海大昌2家企业06年的产量较05年有小幅减少外，其他12家企业均增加了产量。14家06年产量超过5万吨的企业产量之和占全国总产量的比例也从05年的82.49%上升到了06年的85.28%。
1.5铜冶炼技术
1.5.1世界铜冶炼发展
自20世纪60年代以来，世界铜冶炼【1】技术有了长足的进步，主要表现在：
（1）传统的冶炼工艺迅速的被新的强化冶炼工艺所取代，到目前为止世界上大约有110座大型冶炼厂，其中采用传统工艺的冶炼厂仅剩下1/3，其余2/3的工厂已采用新的强化工艺进行铜的生产。现在，奥托昆普闪速熔炼和各种熔池熔炼工艺，已经成为主流炼铜工艺。
（2）氧气利用更为广泛，富氧浓度大大提高。
（3）各炼铜厂的装备水平和自动化水平都大大提高。
（4）计算机DCS集散控制系统已为更多的冶炼厂采用，使得冶炼工艺的控制更为精准。
（5）冶金工艺参数的测定更为先进，测定的数据更为可靠，如艾萨炉熔池，温度直接连续测定的实现可使熔池温度控制在±5℃左右。有价金属的综合回收率进一步提高，综合能耗进一步降低，劳动生产率进一步提高，冶金环境进一步改善。
（6）湿法炼铜工艺有了更大的发展。
1.5.2 我国铜冶炼技术发展现状
近几十年来我国的铜工业发生了翻天覆地的变化，火法冶炼的技术得到了迅速的发展。贵溪冶炼厂和金隆公司的闪速熔炼炉在经过改造，技术水平有了很大的提高。云铜已采用艾萨法代替电炉熔炼，金昌冶炼厂和侯马冶炼厂已采用奥斯迈特法生产铜，特别是艾萨法一次顺利投产成功，各项指标均达到世界同类工艺的先进水平。葫芦岛东方铜业用浸没顶吹熔炼工艺代替密封鼓风炉熔炼工艺，我国自行开发的白银炼铜法也取得较大的进展，大冶的诺兰达炉自投产以来，运转一直正常。
除了火法冶炼外，近年来我国湿法冶炼也取得较大的进展。从1983年我国建成第一座萃取电积工厂以来，现在已有200个工厂采用萃取电积工艺处理铜矿或铜精矿生产阴极铜，德兴铜矿用细菌浸出废铜矿石产出高纯阴极铜，为我国低品位硫化矿的处理闯出了一条新路。
废铜冶炼技术方面，经过十年的艰辛努力，四川德阳东方电工机械有限责任公司技术人员于2000年推出了我国第一条UL+Z－1800+255/14型全废铜连铸连轧机组生产线，该条生产线结合了美国、法国、意大利等公司的先进经验，一经推出即制造出了符合国家相关标准的低氧光亮铜杆，年产量可达5万吨，此生产线将我国100%废铜料加工成高质量光亮铜杆的梦想变成了现实。
中国铜冶炼技术改造步伐明显加快，装备水平大幅提高。江西铜业集团公司、铜陵有色金属集团公司、云南铜业集团公司等骨干铜冶炼企业，先后引进了奥托昆普闪速熔炼、诺兰达熔炼等一批先进工艺和装备，使得中国铜冶炼行业综合能耗呈现下降。目前，中国铜行业的经济实力不断提高。2000年，中国铜冶炼企业(含矿山、冶炼联合企业和独立冶炼企业)实现产品销售收入337亿元人民币。2005年，中国铜企业已实现销售收入1098.6亿元人民币。在中国国内铜产品需求增长和产量增加的带动下，中国铜产品进口快速增长。其中铜原料部分增加显著，特别是铜精矿和阴极铜的进口量增幅很大，2000年～2005年两者净进口量平均分别增长了17.49%和12.86%。
在中国政府的大力支持下，中国铜工业在国际化经营和境外投资取得初步进展。截至2005年，在国内4家铜企业4个牌号的精炼铜产品已在伦敦金属交易所(LME)注册，成为国际认可的品牌。中国在境外已获得投资权益铜金属基础储量约650万吨，形成了近8万吨/年的铜精矿(金属量)产能。
铜在火法精炼产出的精铜品位一般为99.2%～99.7%，另外还含有0.3%～0.8%的杂质，使其满足不了工业对铜的性质的要求。电解精炼的目的就是进一步脱除火法精炼难以除去的、对铜的导电性能和机械性能有损害的杂质，将铜的品位提高到99.95%以上，并且回收火法精炼铜中的有价元素，特别是贵金属、铂族金属和稀散金属。
铜的电解精炼是将火法精炼铜铸成阳极板，以电解产出的薄铜片（始极片）作为阴极，二者相间地装入盛有电解液（硫酸铜与硫酸的水溶液）的电解槽中，在直流电的作用下，阳极铜进行电化学溶解，阴极上进行纯铜的沉积。由于化学性质的差异，贵金属和部分杂质进人阳极泥，大部分杂质则以离子形态保留在电解液中，从而实现了铜与杂质的分离。
20世纪70年代以来，铜电解精炼技术进展很大。除周期反向电流（PRC）电解，永久性不锈钢阴极－ISA法和KIDD法等新工艺外，在出装槽自动化、检侧和大功率可控硅整流设备方面都有相当的进步，使过程向大型化、高效率和低消耗方面发展。
永久性不锈钢阴极技术在铜电精炼过程中的应用，不再用种板槽生产始极片而全部用来生产阴极铜，以及避免了由于各种原因造成始极片变形引起极间短路的可能，使得极间距可以进一步减小，从而提高了电流密度和电解槽的利用率；永久性不锈钢阴极的应用也为进一步提高出装槽的自动化程度创造了条件。KIDD工艺是对ISA法的继承与发展，与ISA相比KIDD的最大不同点在于阴极底部不涂蜡，消除了涂蜡的不良影响，减少运行成本，不会使表面粘附阳极泥和长粒子，不会在阴极上形成薄膜。永久阴极铜电解技术的工业应用至今已有20余年历史，到1998年，使用永久阴极铜电解技术生产的精铜产量已占世界总产量的40%以上。
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）电解沉积法；（3）中和、浓缩生产硫酸铜，电解法除As、 Sb，冷冻结晶生产硫酸镍；（4）高酸结晶法生产硫酸铜，电解除As、Sb、Bi，电热蒸发生产粗硫酸镍。一般需大量生产硫酸铜时用（1）、（2）和（3）；不需大量生产时，可用（4），小厂以（2）法为宜。新的净化方法有：（1）渗析法（阴离子交换膜）；（2）萃取法；（3）共沉淀法：（4）氧化法除As、Sb、Bi。

第二章 厂址选择

2.1厂址选择原则
厂址选择【2】要根据国民经济建设计划和工业布局的要求进行。厂址选择适当与否，对企业的建设速度、建厂投资、生产发展、经济效益、环境保护及工农关系等会带来重大影响。
厂址选择的一般原则是：应符合工业布局及区域性总体规划和城市建设规划的要求；要尽可能利用城镇设施，节约资源；要靠近原材料、水、电供应充足和产品销售便利的地方，有较好的交通运输条件；要注意节约用地，尽量不占或少占农田，留有发展余地；要有适当的自然地形和适宜的工程地质、水文、地震等级条件及较好的协作条件等。
在进行厂址选择时，应根据有色生产的特点，应充分论证以下几个问题：
2.1.1工业布局问题
建设一座有色冶金厂，对全国的工业布局、一个区或一个城市的合理发展、各个工业区之间的经济协调以及农业发展等起着重要的作用，应根据工业布局“大分散，小集中、多搞小城镇”的方针，按“工农结合，城乡结合，有利生产，方便生活”的原则，进行厂址选择和居住区规划，使之符合工业布局总体规划及城市建设规划的要求。
2.1.2原材料供应及交通运输条件
有色金属冶炼是连续性的，物料吞吐量一般很大。因此在进行厂址选择时必须充分考虑交通运输问题。为了减少运输费用，在保证良好的运输条件下，进行厂址尽可能接近原材料基地和销售市场。
2.1.3供水、供电条件
有色冶炼厂一般是大量用水和耗电多的企业。因此希望厂址附近有充分的水源和电源。以供电为例，厂址距离电源每增加一公里，就需增加外部高压输电线投资3～4万元，这不仅大大增加投资，而且影响建设进展，所以冶金企业尽可能的选择在供电网经济供电半径之内是至关重要的。
2.1.4环境保护和节约用地问题
有色冶金生产特点之一是无一例外地产出大量造成环境污染的“三废”物质，除必须有完善的“三废”治理工程设计外，在选择厂址时，必须尽量考虑在主导风向和主要水流的下游位置，安排好“三废”处理场地和废渣堆放场地，要有良好的自然通风条件，并应考虑厂址附近居民点、城市发展规划、农木渔业及旅游胜地、自然资源保护区等问题。
2.1.5厂址的工程地质及水文地质条件
冶炼厂的土建投资是相当大的，厂址地震等级的不同会对建筑结构以及基础工程的投资带来很大影响，所以厂址不能选在发震断层地区和基本裂度为9级以上的地震区。
此外，所选厂址的地耐力应不低于147.1～196.1kPa，地下水位最高也要低于基础地面0.5m，厂址最低洼处要高于历年最高洪水位0.5m以上；不能选在厚度较大的Ⅲ级自重湿陷性黄土地区和有泥石流或滑坡等危害的山区，厂址底下不宜又有用矿物矿藏或以开采的矿坑和溶洞等。
2.1.6厂址的协作条件
冶炼厂一般是机械化自动化水平比较高的现代化企业，为保证企业生产顺利进行，必须有充足的设备及备品备件供应，要有强有力的机械加工和维修能力。若厂址附近具备这些条件，便可发挥专业协作的优越性，减少辅助设施投资和降低生产成本。工厂在建设过程中的施工条件诸如砖瓦、砂石、石灰、水泥、木材等能否就地取材，施工力量和施工场地是否具备等，都对建设进度起着一定的作用。在厂址选择时，应充分考虑厂址附近是否具备这些条件，那种片面强调“小而全”不重视专业化协作的做法是不恰当的，甚至是错误的。
2.2厂址的确定
本次设计课题是设计一个年产16万吨铜电解车间，根据上述厂址选择原则，考虑众多因素，决定把这次厂址设置于江西鹰潭贵溪。
贵溪位于江西省东北部、信江中游，“东连江浙、南控瓯闽”。现为“全国文化先进市”、“全国科技先进市”、“全国全民健身先进市”，被誉为“铜都银乡”。区位优越，陆路交通便利，水运通畅。土地肥沃，农业资源丰富，是全国商品粮基地、南方最大早熟梨基地、江西省重点产材基地、长江防护林基地、国家储备粮基地。矿藏资源丰富，品位极高。已探明储量的有金、银、铅、锌、铀、瓷土、石膏、硅石、花岗岩等30余种，其中冷水银矿储量为全国之最。
2.2.1贵溪气候分析
贵溪地属中亚热带温湿气候区，气温高，光照充足，雨量丰沛，无霜期长。境内地形复杂，地域性气候差异较大。3月中下旬至5月下旬为春季，约70天；自5月下旬至9月下旬为夏季，约120天；自9月下旬11月下旬为秋季，约60天；自11月下旬3月中下旬为冬季，约110天。贵溪市季节气候特点，可概括为：春季温和，阴雨连绵；夏季炎热，汛旱分明；秋季温凉，降水稀少；冬季较长，初雪偏早。贵溪的常年平均温度为18.3℃，年降水总量1900mm左右。
表2-1为贵溪气候分析表。
表2-1 贵溪气候分析表
月份
1月
3月
4月
5月
6月
8月
9月
10月
11月
12月
平均温度(℃)
6.2
11.8
17.9
22.7
26.2
29.2
25.2
20.1
14.0
8.5
平均最高温度(℃)
10.1
15.7
22.3
27.2
30.4
34.1
29.8
24.8
18.8
13.3
极端最高温度(℃)
26.6
35.0
34.8
36.9
37.9
40.0
38.7
35.7
32.6
25.8
平均最低温度(℃)
3.3
8.7
14.5
19.1
22.8
25.4
21.8
16.5
10.4
5.0
极端最低温度(℃)
-6.1
-0.6
4.5