铜电解槽精炼车间工业设计

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1、铜电解槽精炼车间工艺设计一、概述1、粗铜经火法精炼后仍含有一点数量的杂质。这些杂质的存在会使铜的某些物理性质和机械性能变坏，不能满足电气工业对铜的要求。因此，粗铜在火法精炼后需要电解精炼以除去有害杂质。铜的电解精炼以火法精炼产出的铜为阳极，以电解产出的薄铜片为阴极，以硫酸和硫酸铜水溶液作电解液。在直流电作用下，阳极铜电化学溶解，在阴极上沉积，杂质则进入阳极泥和电解液中，从而实现铜于杂质的分离。下图为铜电解精炼一般工艺流程图：种板阳极始极片阳极电解精炼种板槽电解始极片残极阳极泥电解液电解液电铜阳极泥残极送电解返火法送阳极泥处理送阳极泥返火净化精炼槽精炼处理法精炼再生铜粗硫酸镍结晶硫酸铜粗硫

2、酸返火法精炼生产精制硫酸镍返回电解精炼图1-1铜电解精炼一般工艺流程图：2、铜阳极铜电解精炼的原料是火法精炼后烧铸而成的铜阳极。生产中应尽量获得质量良好的铜阳极板。二、技术条件及技术经济指标的选择1、操作技术条件⑴、电流密度9电流密度是指单位面积上通过的电流安培数。电流密度的范围为200-360A/m2.。种板电解槽电流密度比普通电解槽电流密度稍低，本设计中普通电解槽电流密度取300A/m2，种板电解槽电流密度取230A/m2。⑵、电解液成分电解液成分主要由硫酸和硫酸铜水溶液组成。其铜和硫酸的含量视电流密度、阳极成分和电解液的纯净度等条件而定。在电解生产中，必须根据具体条件加以掌握，以控

3、制电解液的含铜量处于规定的范围。⑶、极距极距一般指同极中心距。本设计取极距为90mm。⑷、阳极寿命和阴极周期阳极寿命根据电流密度、阳极质量及残极率来确定，一般为18-24天。阴极周期与电流密度、阳极寿命及劳动组织等因素有关，一般为阳极寿命的1/3。本设计中阳极寿命为18天，阴极寿命为6天。2、技术经济指标⑴、电流效率电流效率是指电解过程中，阴极实际析出量占理论量的百分比。本设计中电流效率为95.5%⑵、残极率残极率是指产出残极量占消耗阳极量的百分比。本设计中残极率17%。⑶、电解回收率铜电解回收率反应在电解过程中铜的回收程度，其计算方法如下：电铜含铜量装入原料含铜量－回收品含铜量铜电解回

4、收率=×100％本设计中铜电解回收率为99%。⑷、槽电压槽电压由电解液电阻引起的电压降，金属导体电压降，接触点电压降，克服阳极泥电阻的电压降，浓差极化引起的电压降等组成。普通槽槽电压一般为0.2~0.3V；种板槽电压一般为0.3~0.4V。9三、主体设备设计1、电解槽的材质与结构电解槽的材质一般以钢筋混凝土为槽体，内衬造价低廉、耐热、耐腐蚀和电绝缘性能良好的材料。电解槽结构见设计图。通常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，最低处开设排泥孔，较高处设有放液孔，分别供刷槽时排放阳极泥和电解液用。电解槽安装在钢筋混凝土横梁上，槽

5、底四角垫以橡胶板和瓷砖。2、电解槽总数的确定电解槽总数包括普通电解槽、种板电解槽和脱铜电解槽。其总数按下式计算：M×106年工作日×日通电小时×η×I×1.185N=（3-1）式中：N电解槽总数，个；M年产铜数量，t；η电流效率；I电流强度，A。1.185铜的电化当量，g∕A·h本设计中已知M=40000tη=95.5%I=10000A年工作日：350d日通电小时：23.5h将已知数据代入上式得N=423.7取整数N=424个3、阳极、阴极、种板和始极片的选择与计算⑴、阳极、阴极和种板的尺寸①阳极尺寸的选择与生产规模、操作机械化程度及其他一些条件有关。本设计中采用阳极尺寸为：阳极长780

6、mm阳极宽730mm。②阴极尺寸应比阳极稍大一些，一般比阳极宽35~55mm，比阳极长25~45mm。本设计中阴极尺寸为：阴极长=780+30=810mm阴极宽=730+40=770mm。9③种板的尺寸一般比始极片宽20~30mm，长50~70mm。本设计中种板的尺寸为：种板长=780+20=800mm种板宽=730+50=780mm。⑵、电解槽中阴极和阳极的片数每槽阴极的片数为：nc=I∕(Dkfc)（3-2）式中nc每槽阴极片数,片；I电流强度，A；Dk电流密度，A∕m2；（本设计中取300A∕m2）fc每片始极片的面积（本设计中为0.78×0.73×2＝1.1388）。每槽阳极的片

7、数为：nc+1将以上数据代入式（3-2）得nc=10000∕（300×1.1388）=29.3取整数30，则每槽阳极的片数为30+1=31。4、电解槽尺寸的确定电解槽长度：电解槽两端各留120mm，则电解槽长度为：L=31×90+2×120=3030mm；电解槽宽度：阴极两侧距槽边各留50mm，则电解槽宽度为：D=730+2×50=830mm；电解槽深度：阴极下端距槽底留280mm，阴极上端距距槽面留80mm，则电解槽深度为：H=7