《有色冶金课程设计-年产6.2万吨电解槽厂房设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《有色冶金课程设计-年产6.2万吨电解槽厂房设计.doc（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、东 北 大 学有 色 冶 金 课 程 设 计(铜 电 解)题目： 年产6.2万吨铜电解车间设计 班级： 姓名： 许永生 学号： 指导老师： 目录1.概述- 3 -1.1电解精炼的目的和任务- 3 -1.2电铜的质量标准- 3 -1.2.1高纯阴极铜(Cu-CATH-1)化学成分- 3 -1.2.2一号铜化学成分的质量分数- 4 -1.3铜电解一般工艺流程- 4 -2.冶金计算- 5 -2.1已知条件- 5 -2.2 计算- 5 -3.主体设备设计- 7 -3.1电解槽材质与结构- 7 -3.2商品电解槽总数- 8 -3.3电解槽的极板数- 8 -3.4电解槽尺寸的确定- 9 -3.5种板电解槽
2、数- 9 -3.6净液量及脱铜槽数- 10 -3.6.1净液量- 10 -3.6.2脱铜槽数- 11 -3.7槽边导电排、槽间导电板和阴极导电棒的选择与计算- 11 -3.7.1槽边导电排- 11 -3.7.2 槽间导电板- 12 -3.7.3 阴极导电棒- 12 -3.8设计总结- 9 -4.图纸- 12 -5.参考文献- 12 -1.概述1.1电解精炼的目的和任务火法精炼产出的阳极铜中Cu的质量分数一般为99.2%99.7%，其中还有一定数量的杂质。这些杂质的存在会使铜的某些物理性质和机械性能变坏，因此，为了提高铜的性能，使其达到各种应用的要求，同时回收其中的有价金属，尤其是贵金属和稀散金
3、属，必须进行电解精炼。电解精炼是以火法精炼产出的阳极板为阳极，以电解产出的薄铜片（始极片）为阴极，以硫酸铜和硫酸的水溶液为电解液，在直流电的作用下，阳极铜电化学溶解，溶液中铜离子在阴极上析出。1.2电铜的质量标准阴极铜按化学成分分为高纯阴极铜(Cu-CATH-1)和标准阴极铜(Cu-CATH-2)两个牌号。1.2.1高纯阴极铜(Cu-CATH-1)化学成分表1高纯阴极铜(Cu-CATH-1)化学成分%元素组杂质元素含量（不大于）元素组总含量（不大于）1Se0.000200.003000.0005Fe0.00020Bi0.000202Cr0.0015MnSb0.0004CdAs0.0005P3P
4、b0.00050.00054S0.001500.00155Sn0.0020NiFe0.0010SiZnCo6Ag0.00250.0025杂质元素总含量0.00651.2.2一号铜化学成分的质量分数电解精炼的产品是电铜（即阴极铜），其标准见表2。表2一号铜化学成分的质量分数（GB466-82）%铜品号代号Cu+Ag不小于杂质（不大于）AsSbBiFePbSnNiZnSP总和一号铜Cu-199.950.0020.0020.0010.0040.0030.0020.0020.0030.0040.0010.051.3铜电解一般工艺流程2.冶金计算2.1已知条件年产电解铜6.2万吨电流效率：96%残极率：
5、16%铜电解回收率：99.9%年工作日：360d日通电时数：24h电解槽作业率：95%每片阴极面积：0.770.742m电流强度：10000A阳极成分及电解过程中各元素的分配率见表3和表4表3阳极成分元素CuNiPbAsSbBiZnFeSnOAuAg含量/%99.380.080.130.0160.040.0030.0010.0040.0010.020.0030.085表4电解过程中各元素的分配率元素进入溶液/%进入阳极泥/%进入阴极/%Cu1.930.0798Ni89.5100.4Pb96.53.5As63307Sb256510Bi15805Zn9343Fe721018Sn58510O100A
6、u991Ag9822.2 计算根据以上数据计算出阳极泥率，阳极泥成分，电铜成分，最后编制出铜电解精炼物料平衡表。表5阳极率和阳极泥成分计算元素进入阳极泥的量占阳极溶解量的百分数/%阳极泥成分/%Cu99.380.0007=0.06956620.24Ni0.080.10=0.0082.33Pb0.130.095=0.1254536.49As0.0160.3=0.00481.40Sb0.040.65=0.0267.56Bi0.0030.80=0.00240.70Zn0.0010.04=0.000040.01Fe0.0040.10=0.00040.12Sn0.0010.85=0.000850.25O
7、0.021.0=0.025.82Au0.0030.99=0.002970.86Ag0.0850.98=0.083324.23阳极泥率0.343776100.00表6阴极铜成分计算元素阴极析出量占阳极溶解量的百分数/%阴极铜成分/%Cu99.380.98=97.392499.98694Ni0.080.004=0.000320.00033Pb0.130.035=0.004550.00467As0.0160.07=0.00112 0.00115Sb0.040.10=0.0040.00411Bi0.0030.05=0.000150.00015Zn0.0010.03=0.000030.00003Fe0.
8、0040.18=0.000720.00074Sn0.0010.10=0.00010.00010Au0.0030.01=0.000030.00003Ag0.0850.02=0.001700.00175合计97.40512 100根据以上有关数据,进行物料平衡计算如下62000t电铜中的含铜量 6200099.98694%=61991.903t生产62000t电铜所需铜量 61991.903/99.9%（铜电解回收率）=62053.957t生产62000t电铜要进入阳极泥中的铜量 0.07%=44.280t阳极泥量 44.280/20.24%=218.775t生产62000t电铜要进入溶液中的铜量
9、 1.93%=1220.861t生产62000t电铜所需阳极数量 =63319.098t阳极含铜量 63319.09899.38%=62926.520t残极数量 63319.09816%=10131.056t残极含铜量 10131.05699.38%=10068.243t用上述结果编制物料平衡表如下表7铜电解精炼物料平衡表进料物料名称数量/t铜含量/%纯铜量/t铜阳极63319.09899.3862926.520合计62926.520出料物料名称数量/t铜含量/%纯铜量/t阴极铜6200099.9869461991.903残极10131.05699.3810068.243阳极泥218.7752
10、0.2444.280电解液1220.861损失62.054合计73387.3413.主体设备设计3.1电解槽材质与内衬本电解槽的材质以钢筋混凝土为槽体，采用耐酸、耐高温性能好的铅板作内衬。 电解槽由长方形槽体和附设的供液管、排液斗、出液斗的液面调节堰板等组成。槽体底部作成由一端向另一端倾斜，倾斜度为3%，最底处开设排泥孔，较高处设有放液孔。放液排泥孔配有耐酸陶瓷或嵌有橡胶圈的硬铅制造的塞子，防止漏液。此外，在钢筋混凝土槽体底部开设（捡）检漏孔，以观察内衬是否破损。钢筋混凝土电解槽壁厚为110mm。电解槽安装在钢筋混凝土横梁上，槽底四角垫以橡胶板和磁砖，两个相邻电解槽之间留30mm的空隙，用以槽
11、间绝缘。钢筋混凝土电解槽内衬选择原则：造价低廉、耐高温、耐腐蚀和电绝缘性能良好的材料，一般为铅或含锑36%的铅锑合金板、软板聚氯乙烯和玻璃钢、铅衬厚一般为35mm；聚氯乙烯衬里通常为二层，每层厚45mm；内层塑料衬里一般不正槽铺设；玻璃钢衬里一般为610层，厚约35mm。国内大部分铜电解工厂的电解槽衬铅。但在新建工厂及老厂的改造中逐渐推广使用聚氯乙烯衬里和玻璃钢衬里。通过对铅板、软聚氯乙烯板和玻璃钢电解槽衬里的比较，再结合钢筋混凝土电解槽内衬选择的原则，本设计选用玻璃钢内衬，10层，厚5mm。电解槽衬里材质比较衬里材质优点缺点铅板施工简单，耐酸，耐温性能好价格昂贵，机械能电绝缘性能差、漏电软聚
12、氯乙烯板施工简单，价格低廉，有优良的绝热和电绝缘性能耐热性能较差，机械性能随温度上升而降低，易老化玻璃钢绝热，绝缘性能好，耐腐蚀，价格比衬铅低廉树脂材质要求严，施工技术要求高3.2商品电解槽总数N=式中 N电解槽总数，个；M年电解铜量，t；360年工作日，日；24日通点时数，h；电解槽作业率，95%；电流效率，96%；I电流强度，A；1.186铜的电化学当量，g/(Ah)。N=663.4为了车间配置和日后增加产量，取为700个。3.3电解槽的极板数每槽阴极数按下式计算：式中 每槽阴极片数，片； I电流强度，A；商品槽电流密度，A/； 每片阴极的面积，0.770.742。=39.9片 取40片每槽阳极数：40 +1=41片本车间设电解槽两端为阳极，即阳极数比阴极数多1片。3.4电解槽尺寸的确定电解槽内尺寸：设电解槽两端各留120mm，则电解槽长度为：阳极片数极距=40901202=3840mm电解槽宽度：设阴极两侧距槽边各留50mm，则电解槽宽度为：740502=840mm电解槽深度：设阴极下部距槽底留260mm，阴极上边距槽上沿60mm，则电解槽深度为：77026060=1090mm根据上述计算，电解槽内：长宽
