铜电解精炼冶金计算

铜电解精炼冶金计算1、物料平衡计算计算条件：产量为100000t电解铜/a，年工作日为355天。火法精炼后阳极成分见表7-1。表7-1 阳极成分元素CuNiAsSbAgFeBiSOAuPb含量%99.00.080.20.1260.060.0020.0250.010.0020.100.0250.1电回收率：99.0%；残极率：15%。铜电解过程元素分配： 表7-2 铜电解过程元素分配元素进入电解液进入阳极泥进入电解铜Cu1.750.1598.10Ni81.0018.700.20As63.4036.300.3Sb17785Ag952Bi1882.51.5946S964O973Au98.51.5Pb937Fe745321假设以溶解100kg的阳极铜平衡进行计算1.1阴极铜产量和电铜品味计算 Cu：99.098.1%=97.119kg Ni：0.080.2%=0.00016kg As：0.20.3%=0.0006kg Sb：0.1265%=0.0063kg Ag：0.065%=0.003kg Bi：0.0251.5%=0.000375kg Se+Te：0.016%=0.0006kg Fe：0.00221%=0.00042kg S：0.0024%=0.00008kg O：0.13%=0.003kg Au：0.0251.5%=0.000375kg Pb：0.17%=0.007kg合计：97.141kg电铜品位：97.11997.141=99.98%1.2阳极泥率和成份计算Cu：990.15%=0.1485kgNi：0.0818.7%=0.1496kgAs：0.236.3%=0.0726kgSb：0.12678%=0.09828kgAg：0.0695%=0.057kgSe+Te：0.0194%=0.0094kgS：0.00296%=0.00193kgO：0.197%=0.097kgAu：0.02598.5%=0.024625kgPb：0.193%=0.093kgFe:0.0023%=0.00006kg合计：0.5449kg阳极泥率：0.55%（对溶解阳极铜）1.3电解物料平衡计算 （1）1t阴极铜需要溶解的阳极量 (2)阳极实际需要量 （3）阳极实际溶解的量 （4）阳极铜的含量 （5）残极量 （6）残极铜的含量 （7）阳极的泥量 （8）阳极泥含铜量：150.5716t/a （9）电解液中各个元素的含量：根据阳极成分和计算的阳极泥中各元素量及其成分见表7-3表7-3 阳极泥中各元素重量级百分比元素 进入阳极泥的量t/a阳极泥成分，%元素进入阳极泥的量t/a阳极泥成分，%Cu101395.073799%0.15%=150.571623.28Au101395.07370.025%98.5%=24.96853.86As101395.07370.2%36.3%=73.612811.37Ag101395.07370.06%95%=57.79518.93Sb101395.07370.126%78%=99.651015.46Fe101395.07370.002%3%=0.06170.06080.01Ni101395.07370.08%18.70%=15.16872.34S101395.07370.002%94%=1.90620.29Pb101395.07370.1%93%=94.297414.56O101395.07370.10%97%=98.353215Bi101395.07370.025%82.5%=20.91273.23其它Se+Te101395.07370.01%94%=9.53111.47共计表7-4 电解液中各元素的含量装入物 料名 称物料量CuAsNiAuAgt/a%阳极119288.399.0118095.40.2238.50.0895.40.02529.80.0671.5合 计118095.4238.595.429.871.5产 出物 料名 称物料量CuAsNiAuAgt/a%电解铜1000099.9899980残极铜17893.299.017714.30.235.780.0814.30.0254.470.0610.73阳极泥557.62797.9775.3216.84159.11.615.120.87.5610.194.5电解液2936.25292.9760.66损失及计算误差300.50.04合计177327.6530289.28.92115.96+7.3铜电解精炼热平衡计算 仪器及实验条件参数设定如下： 电解槽的外形尺寸：510012651395； 电流强度：10000A； 槽间电压：0.3V； 电解槽的数量：560； 电解槽的外壁温度：35C 电解车间温度：2C5 电解液的温度：60C 电解液循环速度：20L/min（商品槽与种板槽共用一个循环系统）； 7.3.1 热量支出（1）槽液面上水蒸气的热损失q1槽的总液表面积S=4.91.065560=2922.36m2每平方电解槽液面在无覆盖时的水分蒸发量查表得1.35kg/(m2h).60的水气化为2358.42则q1=2922.361.352358.42=9304405.566kJ/h（2）槽液面上对流传热与辐射损失q2 根据化工原理的傅立叶传热公式： Q=KS（t1-t2） 式中：辐射与对流联合导热系数，kJ/( m2h)取39.35； S传热面积，； 电解液与车间空气温度差，。则：q2=39.35（60-25）2922.36=4024820.31kJ/h（3） 槽外壁的对流传热与辐射损失q3 槽壁总面子S总=560（5.11.265+1.2651.3952+5.11.3952）=13557.516 m2根据化工原理的傅立叶传热公式： Q=KS（t1-t2） 式中：对钢筋混凝土槽壁辐射与对流联合导热系数，kJ/( m2h)，当槽外壁温度为35，车间室温为25时，取35.17则：q3=35.17（35-25）13557.5（4）循环管道溶液热损失为q4电解液的循环量为： （7-7）式中：电解液循环量，； 电解液热容量，KJ/(kg)，3.43； 电解液密度，； 电解液在循环管道的温度降，根据车间规模大小取24，本设计取3。q416=4768178.377kJ/h7.3.2 热量收入热量收入为电流通过电解液时所产生的热： 式中：I电流强度，A； E消耗于克服电解液阻力得到槽电压/V,为槽电压的50%左右； N电解槽数； t时间，取3600s。则热量收入： Q=4.180.2390.30.510000360056010-3=3021036.48/h综上热量衡算可得整个车间需补充的额外热量为：q1q2q3q4Q=9304405.566+4024820.31+4768178.377+8643600-3021036.48。表7-5 电解精炼系统热量衡算热量流入热量流出加热器补充的热量电解槽外壁的辐射与对流热损失4768178.377电流通过电解液产生的热量3021036.48电解槽液面水蒸发热损失9304405.566电解槽液面辐射与对流热损失4024820.31循环管道溶液热损失8643600合计26741004.257合计26741004.2577.4净液量的计算本设计铜净化的过程主要采用的流程有中和结晶、脱铜电解、电热浓缩生产粗硫酸镍。设计规模为产量100000t/a电解铜，阳极板成分为：Cu：99.0%，Ni：0.08%，As：0.2%，Fe：0.002%，Sb：0.126%，Bi：0.025%。生产1t的电铜所溶解的阳极板量为1.0119t，在净化过程中铜、镍、砷、锑、铋和铁的脱出率分别为98%、75%、85%、85%、85%、和80%。本设计所取有害杂质在电解液中的允许含量如下表所示:表7-6 各种有害杂质元素在电解液中的允许含量元素CuNiAsFeBi含量<50<20<7<0.5<0.6<0.5净液量的计算公式如下： （7-8）式中：m每溶解100阳极后某元素进入溶液的数量； k元素在整个净化过程中的脱除率%； c元素允许的极限浓度（即允许含量）。设计中主要元素净液量的计算分别如下： 表7-7主要元素的净液量元素CuNiAsFeBi净液量35777.8935828.5442156.4252936.494142499.89523.7647根据上表可知，净液量需求最大的是铜，其次的是铋。本设计采用在电解工序电解槽中增加不溶阳极的方法脱出，则净液量以铋的净液量为准，取为44000。按照44000的净液量可以推算出电解液的实际含量（）：