铜电解精炼冶金计算.docx

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CuNiAsSbAgFeBiSe+Te SOAuPb含量％99.00.080.20.1260.060.0020.0250.01 0.0020.100.0250.1电回收率：99.0%；残极率：15%铜电解过程元素分配(W /%):表7-2铜电解过程元素分配(W/%)元素进入电解液进入阳极泥进入电解铜Cu1.750.1598.10Ni81.0018.700.20As63.4036.300.3Sb17785Ag—952Bi1882.51.5Se+Te—946S—964O—973Au—98.51.5Pb—937Fe745321假设以溶解100kg的阳极铜平衡进行计算Cu： 99.0x98.1%=97.119kgNi： 0.08x0.2%=0.00016kgAs： 0.2x0.3%=0.0006kgSb： 0.126x5%=0.0063kgAg： 0.06x5%=0.003kgBi： 0.025x1.5%=0.000375kgSe+Te： 0.01x6%=0.0006kgFe： 0.002x21%=0.00042kgS： 0.002x4%=0.00008kgO： 0.1x3%=0.003kgAu： 0.025x1.5%=0.000375kgPb： 0.1x7%%=0.007kg合计：97.141kg电铜品位：97.119：97.141=99.98%1.2阳极泥率和成份计算Cu： 99x0.15%=0.1485kgNi： 0.08x18.7%=0.1496kgAs： 0.2x36.3%=0.0726kgSb： 0.126x78%=0.09828kgAg： 0.06x95%=0.057kgSe+Te： 0.01x94%=0.0094kgS： 0.002x96%=0.00193kgO： 0.1x97%=0.097kgAu： 0.025x98.5%=0.024625kgPb： 0.1x93%=0.093kg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1X 99.98% =1.0119,1x 99% x 99.8%（2）阳极实际需要量L0119 X10000 =119288.322〃 a 0.998 x (1 - 0.15)（3）阳极实际溶解的量L0119 X100000 = 101395, / a 0.998（4）阳极铜的含量119288.322 x 0.99 = 118095.4388〃 a（5）残极量119288.322 x 0.15 = 17893.2483〃 a（6）残极铜的含量17893.2482 x 0.99 = 17714.3158〃 a（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阳极泥元成 素进入阳极泥的量t/a阳极泥成分，%分，%Cu101395.0737 x99% x 0.15%=150.571623.28Au101395.0737x 0.025% x 98.5%=24.96853.86As101395.0737 x280.2% x 36.3%=73.6111.37Ag101395.0737x 0.06% x 95%=57.79518.93Sb101395.0737 x0.126% x 78%=99.651015.46Fe101395.0737x 0.002% x 3%=0.06170.06080.01Ni101395.0737 x0.08% x 18.70%=15.16872.34S101395.0737x 0.002% x 94%=1.90620.29Pb101395.0737 x0.1% x 93%=94.297414.56O101395.0737x 0.10% x 97%=98.353215Bi101395.0737 x0.025% x 82.5%=20.91273.23其 它Se+Te101395.0737 x0.01% x 94%=9.53111.47共计表7-4电解液中各元素的含量装入物料物料量CuAsNiAuAg名称t/a%t / a%t / a%t / a%t/a%t/a阳极119288.399.0118095.40.2238.50.0895.40.02529.80.0671.5合计118095.4238.595.429.871.5产出物料物料量CuAsNiAuAg名称t/a%t / a%t / a%t / a%t/a%t/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损失及300.50.04计算误差电解液2936.25292.97合计177327.530289.28.92115.96660.66+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：5100x1265x1395；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：35°C电解车间温度：2°C5电解液的温度：60°C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）槽内液面上水蒸气的热损失q1槽的总液表面积S=4.9x1.065x560=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/（m2・h）.60°C 的水气化为 2358.42 kJ /kg则 T1=2922.36x1.35x2358.42=9304405.566kJ/h(2) 槽液面上对流传热与辐射损失^2根据化工原理的傅立叶传热公式：Q=KS (t1-t2)式中：K 一辐射与对流联合导热系数，kJ/( m2.h. °C)取39.35；S一传热面积，皿；t1 -12 一电解液与车间空气温度差，C。

q则：^2=39.35x (60-25) x2922.36=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=560x (5.1x1.265+1.265x1.395x2+5.1x1.395x2) =13557.516 m2根据化工原理的傅立叶传热公式：Q=KS (t1-12)式中：K 一对钢筋混凝土槽壁辐射与对流联合导热系数，kJ/(m2.h・C),当槽外 壁温度为35C，车间室温为25C时，取35.17q则：t3=35.17x (35-25) X13557.5(4) 循环管道内溶液热损失为q4电解液的循环量为：30 x 60 x 1420 x 10-3 = 2556m3/hq4 = Vy C At (7-7)式中：V 一电解液循环量，750m3/h ；Cp一电解液热容量，KJ/(kg.C)，3.43；y —电解液密度，1250kg / m3 ；At一电解液在循环管道内的温度降，根据车间规模大小取2〜4C， 本设计取3Cq^4 = 672 x 1250 x 3.43 x 3 = 8643600kJ / h 16=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：Q = 4.18 x 0.239 x IEtN x 10 - 3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一电解槽数；t一时间，取3600s。

则热量收入：Q =4.18x0.239x0.3x0.5x10000x3600x560x10-3=3021036.48 kJ /h综上热量衡算可得整个车间需补充的额外热量为：q , q , q , q n1+ 2+ 3+ 4—Q =9304405.566+4024820.31+4768178.377+8643600-3021036.48 = 23719967.777kJ/h表7-5电解精炼系统热量衡算热量流入kJ • h-1热量流出kJ • h-1加热器补充的热量23719967.777电解槽外壁的辐射与4768178.377对流热损失电流通过电解液产生3021036.48电解槽液面水蒸发热9304405.566的热量损失电解槽液面辐射与对4024820.31流热损失循环管道内溶液热损8643600失合计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、秘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 Cu Ni As Fe Sb Bi含量 <50 <20 <7 <0.5 <0.6 <0.5净液量的计算公式如下：V = "3 （7-8）k x c式中：m一每溶解100 kg阳极后某元素进入溶液的数量kg；k—元素在整个净化过程中的脱除率％ ；c一元素允许的极限浓度（即允许含量）g/1设计中主要元素净液量的计。