山东金玺20万吨再生铜综合回收利用项目可行性研究报告

4冶炼41概述本工程是以含铜92以上的固体废杂铜为原料，经火法精炼和电解精炼最终产出阴极铜。冶炼工艺流程采用NGL炉精炼永久阴极电解精炼阳极泥湿法处理。主要生产车间有原料预处理、火法精炼、电解精炼和电解液净化、贵金属回收。生产能力一期工程为20万吨/年阴极铜。本项目按一次建成设计。42冶炼原料燃料及辅助材料421杂铜原料本项目所用原料主要为高品位废杂铜，经分类后打成包块，其物料成分见表41。表41高品位杂铜原料成分成分CUZNPBASSNNIFE其它9221010102212168原料物理特性全部为固体。其中，线状直径从不到1MM到20MM不等；铜件各种形状，大小不等。422燃料本项目燃料和还原剂为天然气，成分见表42。表42天然气成份（MOL）CH4C2H6C3H8CO2H2SN2NEH2963220406005218520MG/M31密度076276KG/M3低热值353868MJ/M3高热值39256MJ/M3（3）熔剂及辅助材料各主要辅助材料的成分详见表43。表43石英石熔剂化学成分（）及粒度名称SIO2其它FE粒度石英石9282020MM423原料燃料及主要辅助材料消耗原料、燃料及主要辅助材料消耗见表44。表44原料、燃料及主要辅助材料消耗序号项目单位数量备注1高品位杂铜T/A22567428含铜品位922石英石T/A60003天然气总量NM3/A20755104含还原剂4耐火材料T/A15005脱模剂T/A12006硫酸T/A20007盐酸T/A10043生产规模、产品产量和质量标准表45产品产量和质量标准序号名称单位产量标准1高纯阴极铜T/A200000GB/T4671997CUCATH12粗硫酸铜T/A7758CU233粗硫酸镍T/A1702NI184黄金9999/A118212GB/T413420035白银9999T/A413741GB/T4135200244工艺方案选择铜资源的循环利用在世界各地均受到广泛重视。长期以来，熔炼铜精矿的冶炼厂一直有选择地将再生铜作为冷料加入转炉回收，但这种方法在处理量和杂铜品种方面均受很大限制。为此，许多国家包括中国先后兴建了专门处理再生铜物料（包括残渣）的铜冶炼厂，并积极研究、开发再生铜冶炼工艺，不断改进冶炼设备，使再生铜冶炼技术朝着高效、低耗、无污染和高质量的方向发展。441再生铜的火法精炼目前国内处理高品位废杂铜火法精炼炉型有固定式阳极炉和倾动式精炼炉两种。倾动式精炼炉是上世纪60年代由德国MAERZ公司开发的，该炉子的主要优点是综合了固定式阳极炉和回转式精炼炉的优点，炉体密闭性能好，操作环境好；炉子寿命长且维修方便，氧化、排渣、还原作业均无需人工操作，机械化自动化程度高。目前国内倾动炉有二种形式，一种为引进设备，另一种为国产设备，引进设备造价较高，项目投资大、建设周期长。故本项目不予采用。国产设备为为国内公司近年研制开发的新型炉型即350吨精炼摇炉，现某冶炼厂设计中也有采用，但山东金玺化工有限公司为第一次上杂铜冶炼，而且规模适中，为了更有利于生产灵活组织，分部投资。故本阶段暂不考虑上述较大炉型。固定式阳极炉是目前国内广泛采用的一种传统处理高品位杂铜的精炼设备。该炉体结构简单，容易操作，原料燃料适应性广，造价低，建设周期短，处理高品位杂铜时环保效果良好，但存在操作劳动强度大，该炉子生产过程中炉门难以密闭，烟气泄漏严重，能耗偏高，不能使用人工持管的气体还原剂，操作环境较差等缺点，因此本工程不予考虑。NGL炉是中国瑞林公司新开发的一种杂铜火法精炼炉，其氧化、还原功能与回转式阳极炉相同，但在炉体结构上作了较大的创新，使其能适应处理冷料，其机械化、自动化程度可达到倾动炉的水平，而造价大大低于倾动炉。NGL炉上设置了透气砖搅拌系统，其作用是通过炉底的透气砖将氮气喷入熔融铜中，利用惰性氮气具有较好的搅拌效果，对铜液进行清洁搅拌，从而提高冶金反应效率；缩短工艺过程；改善金属熔池的化学和温度的均匀性；降低阳极铜的含氧量；减少铜在炉内的冻结。NGL炉采用稀氧燃烧技术。稀氧燃烧的基本过程燃料和氧气分别通过两个单独的喷口高速喷射进入炉膛内，燃料和氧气被炉膛中已有的高温烟气（燃烧产物）迅速稀释，在燃烧区间氧浓度达到210时燃烧过程即可正常进行。稀氧燃烧与传统的燃烧方式相比有其独特的燃烧效果1）燃烧反应区呈漫射状分布于炉膛大部分空间，炉膛内热负荷分布均匀，没有过高温度点，形成一个均匀的加热体系；2）燃烧产物3分子居多火焰辐射强度高，利于加强传热效果；3）NOX产出率相对较低；4）热效率高，节能效果显著；5）无需另设燃烧风机、烟气量低，节约烟气处理成本。工业生产实例有美国KENNECOTT铜厂阳极炉，国内已完成了在400T回转阳极炉和80T固定式阳极炉的示范性试验，取得良好效果。该炉克服了固定式阳极炉的操作强度大，环境较差及能耗偏高等缺点，但造价较固定式阳极炉高。为节约工程投资，提高项目的经济效益，改善环保条件，本项目选用4台NGL炉用于杂铜处理。阳极铜通过放铜溜槽进入双圆盘浇铸机浇铸成阳极铜板，合格的阳极板用叉车运往阳极板堆场。不合格阳极板返回NGL炉。442电解精炼目前国内外采用的电解工艺有传统工艺和永久性不锈钢阴极两种。传统法在我国生产历史悠长，工艺成熟可靠，但始极片制作工艺复杂，需要独立的生产系统，劳动强度大。始极片质软，平直度不好，生产过程中易造成短路。不锈钢阴极法是用不锈钢板制成永久性阴极，取代传统的始极片。主要优点是不锈钢阴极平直度较好，不易造成短路，因而可采用较高的电流密度和较小的极距，单位面积产量高；阴极周期短，产品质量好，残极率低；流程简单，自动化程度高；金属积压量少，流动资金周转快等。同为大极板电解工艺，采用不锈钢阴极法比传统法不但产品质量好，且厂房占地小、劳动定员少、生产成本低，而项目投资永久阴极法略高于传统法。不锈钢阴极法是电解工艺的一个发展方向。有关资料显示，到2004年，应用不锈钢阴极法的电解精炼厂已达30多家，产出的铜量占世界总产量的60以上。国内第一家江西铜业公司贵溪冶炼厂的20万吨永久性阴极工艺电解车间已于2003年顺利建成投产。紧接着山东祥光铜业公司20万吨、贵溪冶炼厂新增30万吨和金隆铜业公司20万吨永久性阴极工艺电解车间均已在建成投产，目前已有多家冶炼厂签订了永久性阴极工艺合同。不锈钢阴极法首先在澳大利亚PTY铜精炼有限公司的汤士维尔冶炼厂研制并投入大规模生产，简称为ISA法。1986年加拿大鹰桥公司的奇得克里克冶炼厂也开发了另一种不锈钢阴极电解技术，称KIDD法。此外芬兰OUTOKUMPU公司开发的OK不锈钢阴极法2003年也已投入了工业化生产，这三种不锈钢阴极电解技术略有不同，主要在包边形式、导电棒的结构及底部结构上有区别。本初步设计电解工艺暂先按芬兰OUTOKUMPU公司的不锈钢阴极考虑，最终尚需与国外公司进行商务谈判后确定，专用吊车及机组采用国内配套。电解液净化系统能力与电解能力相配套，电解液净化量根据铜所需的净化量控制，约为195M3/D。电解液净化系统采用了先进的全自动板式真空蒸发浓缩生产粗硫酸铜、控制电解液有效成分技术及诱导法脱除杂质、电热浓缩生产硫酸镍的流程。443贵金属回收阳极泥处理目前成熟可靠、能上规模、具有竞争力的工艺有湿法流程和KALDO炉流程。鉴于KALDO炉工艺其关键设备要从国外引进，投资较高，压力浸出操作也很复杂，本工程阳极泥处理工艺采用贵冶式湿法流程硫酸化焙烧水浸分铜碱浸分铅砷氯化分金亚硫酸钠分银银电解金电解，目的是采用湿法流程有金银直收率高、返料量小、综合利用、技术立足国内、投资省的优点，是实现建设目标的较佳选择。45工艺技术及设计特点本次电解工段的设计吸取了中国瑞林公司在多个铜电解工程的成功经验，主要有以下特点1永久不锈钢阴极工艺具有极距小，电流密度高，其范围为280A/M2330A/M2，阴极周期短，残极率低，蒸气耗量低等特点。2采用电解专用吊车与电解槽定位装置，实现精确定位。采用两台带接液盘的半自动专用吊车，三条极板加工机组，其中两条阴极剥片机组，一条阳极加工机组和残极机组。使出装槽作业操作更为简便，劳动生产率提高，并保证了极板间极距的均匀，有利于减少短路的发生，提高了电流效率，还有利于电流密度的提高。3采用长方形FRP储槽。长方形贮槽的使用可以减少储槽的数量，并充分利用有限的场地空间，工艺配置简洁，便于生产操作。由于单槽容积大、槽数少，有利电解液的充分循环、添加剂的充分混合。采用长方形贮槽可使循环泵集中布置，可在二楼平面开设液下泵检修吊装孔，既保证了液下泵的安装高度，方便检修，同时也降低了附跨厂房高度，减少了投资。4阳极泥地坑由传统的压缩空气搅拌，改用机械搅拌，减少了槽下酸雾产生，有利于生产操作环境的改善，延长了槽下设施使用寿命。5采用浓密机沉降分离阳极泥，使阳极泥浆更充分的沉降、分离。其上清液流入阳极泥储槽，底泥由隔膜泵送阳极泥压滤机（全自动），滤液也进阳极泥储槽与浓密机上清液合并经压滤后流入上清液贮槽。阳极泥浆液在浓密机沉降分离后分别进箱式压滤机，提高了压滤机的处理能力，阳极泥经两次压滤再经净化过滤机过滤后再进入循环系统，从而保证电解液的清洁度。由于阳极泥浆液进浓密机，改变了从前在阳极泥储槽采用压缩风搅拌而产生的强烈的酸雾，生产环境得到很好改善；并实现阳极泥过滤系统全自动化。6电解液和上清液采用高效的净化过滤机过滤，过滤后的电解液悬浮物含量小于10PPM，过滤效果好，确保了电解液的洁净度，而且全自动封闭工作无泄露，无需人工操作，自动化水平高，改善了操作环境的。46工艺过程叙述及车间组成冶炼工艺过程根据生产功能分为原料预处理区域、火法精炼区域、电解精炼和电解液净化区域、贵金属回收区域等。461原料预处理区域该区域包括原料堆场、原料棚、原料打包工段等。采购回来的高品位杂铜原料用汽车运进厂，经过地磅房称重，在原料堆场卸车和原料棚堆存。通过叉车运输，将杂铜送至原料打包工段。在打包机的挤压下，零散杂铜被打包成为尺寸约为08X08X06M见方。打包好的杂铜通过叉车运送至NGL炉火法精炼区域。462火法精炼区域该区域包括NGL炉、阳极浇铸系统。1）NGL炉火法精炼系统由4台NGL炉，2台双18模圆盘浇铸机及其附属设备构成，每两台NGL炉和一台双18模圆盘浇铸机构成一个系列。打包好的高品位杂铜用叉车送往火法精炼车间，用吊车调运至炉前附近的加料平台原料堆放区。在NGL炉的加料和熔化作业期间，根据熔化进程再用移动箱式加料机（能力3T/次）将杂铜包块料逐块分批次地加入NGL炉内。采用天然气燃料，为精炼过程提供热源，采用稀氧燃烧技术，以节能和节省设备投资。整个精炼过程主要由加料熔化、氧化、还原、浇铸四个阶段组成，其全过程采用透气砖通入氮气搅拌炉内熔体，以增强冶金过程的传热传质效果。加料熔化期时，炉料分批加入。加料及熔化时间约14小时。氧化期鼓入压缩空气，并加入石英石造渣，部分杂质挥发进入烟气。氧化精炼过程产生的炉渣排入渣包，渣包经电动轨道车运至渣处理区，经冷却、重锤粗碎后，送至渣棚暂时堆存，以待外销。还原完全后的铜液经溜槽进入双18模圆盘浇铸机浇铸成阳极板，合格阳极板由叉车运往阳极板堆场，不合格阳极板返回NGL炉。NGL炉冶炼烟气经烟罩、二次燃烧室后进入烟气降温及排输系统，经降温和布袋净化的烟气最后经排烟风机送至环境集烟烟囱排空。在还原期间剩余可燃物在二次燃烧室中进行二次燃烧处理，避免黑烟的产生。NGL炉炉门设环境烟罩，捕集的烟气单独经布袋收尘器过滤收尘，净化后的烟气经排烟风机排至烟囱而放空。2）阳极浇铸系统阳极浇铸系统主要由以下单元构成阳极浇铸包和自动定量称量机（带有一个中间包，2个浇铸包），浇铸圆盘，喷淋冷却系统，废阳极提取装置，阳极收集输送系统，涂模系统，以及系统控制的液压、气动和电子系统。精炼后的熔融铜水通过溜槽由NGL炉连续地流入阳极浇铸称量机的中间包，中间包将铜水倒入一个带有称量装置的浇铸包，当浇铸包内的铜水达到了设定的重量，中间包就倾转向另一侧的浇铸包倾倒铜水。当两个圆盘分别将一个空模子转至浇铸位置时，浇铸包即将一定重量的铜水倒入模子铸型成阳极板。通过控制系统准确地倾转浇铸包，使其倒出的铜量正好等于阳极板的设定重量。浇铸完成后，圆盘将空模子再转至浇铸位置，同时中间包再次向浇铸包倒铜水。浇铸后的模子由圆盘转到冷却区，向模子的底部、阳极的上表面喷水将其冷却。冷却后阳极到达检查位置，在此将阳极板的耳部顶起，使其与模子脱开。设有一套废阳极提取装置，在废阳极到达阳极收集输送位置之前将其提出。合格阳极板经预顶起后圆盘将阳极板转到提取位置，阳极板的耳部再次被顶起，提取装置抓住阳极板的侧边，将其提起放入冷却槽中。每个冷却槽中均有链条输送机，在链条输送机上阳极板被收集达到一定块数后，输送机将其输送至冷却槽的尾部，从槽里被顶起，由叉车运走。463电解区域该区域包括电解工段、净液工段。（1）电解工段合格阳极板从阳极板堆场用叉车送至阳极整形加工机组，加工后的阳极板按极距100MM排列，由半自动专用吊车吊入电解槽，电解阴极周期7天，阳极周期21天。经过一个阴极周期，阴极由吊车送至阴极洗涤剥片机组，剥下的阴极铜经称量打包送成品库，不锈钢阴极经重新排板吊回电解槽。残阳极经残极洗涤堆垛机组处理后由叉车送至火法精炼车间。电解液由立式循环泵从循环槽送至板式换热器，加热至65左右进入高位槽，自流入各电解槽。电解槽内循环方式为下进上出。为保证电解液的洁净度，配备了专用的净化过滤机，每天将电解液量的25经净化过滤机过滤后再返回循环系统。根据电解液成分每天抽取部分电解液送净液工段处理。出装槽时，上清液流入上清液循环槽，全部经净化过滤机过滤后返回循环系统；排出的阳极泥浆经溜槽至阳极泥地坑，经两次压滤机压滤和净化过滤机过滤后返回循环系统，滤渣即为阳极泥。阳极泥用叉车送贵金属回收区域。（2）净液工段工艺流程为真空蒸发浓缩、水冷结晶生产粗硫酸铜诱导法脱除铜及杂质、电热蒸发浓缩水冷结晶生产粗硫酸镍。电解系统需净化的电解液泵送至净液工段废电解液贮槽，然后泵送至蒸发高位槽，电解液由高位槽连续自流至循环泵进口再压送至板式真空蒸发器组进行连续蒸发浓缩。蒸发后液由循环泵连续泵送至水冷结晶槽，多台水冷结晶槽阶梯布置连续作业，结晶浆液由较低的水冷结晶槽自流至带式真空过滤机进行液固分离，过滤液流入结晶母液槽，分离出的粗硫酸铜称量包装出售。结晶母液泵送至板式换热器加热到60后至脱铜电解高位槽，由高位槽按主、辅给液量自流入各脱铜电解槽。脱铜电解槽每组6个，呈阶梯布置，溶液由高端进底端出，从每组第4、5、6槽进行辅助给液。脱铜电解槽每组上段3槽的阴极每9天出槽一次，吊出的阴极经过洗涤、堆剁后由叉车返火法精炼系统，下段3槽的阴极每3天清槽一次，人工清理表面沉积黑铜粉后返脱铜电解槽继续使用。出槽时上清液排至上清液贮槽，经过滤后返回脱铜电解槽，排出的黑铜泥经溜槽至地坑，由泵送至压滤机进行过滤，滤液随过滤后上清液一起返回电解槽，分离出黑铜粉送临时堆存房待处理或出售。根据相应工厂生产经验，二次脱铜电解采用残极作阴极。脱铜电积反应过程产生的酸雾、砷化氢等有害气体由槽面通风罩抽出经处理后排放。槽面通风机与脱铜整流器联锁，当通风机故障时，整流器立即断电以保人身安全。根据必须脱除的镍量每天抽取一定体积的脱铜终液经泵送至高位槽，由高位槽连续自流入电热浓缩槽，电加热蒸发温度控制在170左右，蒸发后液含酸1100G/L，由密闭式溢流连接管流入水冷结晶槽，水冷结晶温度控制在45，连续搅拌冷却产出的结晶浆液溢流至硫酸镍转运槽再泵送至带式真空过滤机分离出粗硫酸镍产品，滤液即回收酸返回电解工段。电热蒸发过程产生的酸雾经酸雾净化塔处理后排空。464贵金属回收区域该区域包括回转窑工段、湿法工段、金银电解工段、阳极泥库等。（1）阳极泥预处理铜电解车间产出的阳极泥，由叉车运至阳极泥处理车间计量过磅后入阳极泥库，再用叉车将阳极泥运至预处理浆化槽浆化，再泵至预处理反应槽，加硫酸和升温，通压缩空气，氧化酸浸脱铜砷，控制固液比，反应结束压滤机过滤，产出含铜约812的低铜阳极泥，硫酸铜溶液送净液车间回收铜、镍、砷。（2）回转窑工段电解产出的铜阳极泥（或经预处理后的低铜阳极泥）装入船形阳极泥斗用行车直接加入浆化槽与硫酸浆化后，放入定量给料槽，流入回转窑进行硫酸化焙烧。窑内从固态物料中挥发逸出的二氧化硒进入气相，经吸收塔中的水吸收后生成亚硒酸、进而被气相中二氧化硫还原出金属硒，再经过滤烘干后，即得粗硒；焙烧后的固态产物为焙烧渣，渣中的铜、银等元素已转化成可溶性化合物硫酸盐等。该渣装入船形加料斗由行车起吊加入湿法工序分铜槽处理。（3）湿法工段分离提取贵金属的湿法流程为水浸分铜、碱浸分铅碲砷、氯化分金、亚硫酸钠分银、分金液、分银液分别采用亚钠和甲醛还原得粗金粉和粗银份。分铜含铜焙烧渣装入分铜反应槽泵入分铜洗水浆化115H后，补加分铜洗水，固液比145，升温搅拌浸出，铜以硫酸盐状态转入分铜液，并添加食盐提供充分的氯离子使硫酸银转化为氯化银而进入渣相。反应终液酸度为1215G/L，浆料放入分铜转运槽，泵至分铜压滤机，经压滤、洗涤、压榨、电子称计量后，放入分铅碲加料槽中，添加分铅碲洗水，搅拌成浆液泵至分铅碲反应槽中。硫酸铜溶液液送净化车间回收铜砷。分铅砷分铜渣浆料在分铅砷反应槽中，加入分铅砷洗水浆化115H后，补加分铅砷洗水，固液比145，升温搅拌浸出，控制氢氧化钠浓度为10，使渣中的铅、砷分别以铅酸钠、亚砷酸钠形态进入溶液以分离除之。浆料放入转运槽泵至压滤机，经压滤、洗涤、压榨、其渣为分铅砷渣，经电子称计量后，放入分金加料槽中，添加分金洗水，搅拌成浆料泵至分金反应槽中。其溶液为分铅砷液用硫酸中和沉铅、砷，控制反应终点PH值3235，得到铅砷渣。分铅砷后液送废水处理。分金含金的分铅砷渣在分金反应槽中，加入分金洗水浆化115H后，补加分金洗水，固液比156，在硫酸介质中添加食盐、氯酸钾（钠）升温搅拌进行氯化分金。金被氯化生成四氯金酸转入液相。银、铅分别以氯化银、硫酸铅形态进入渣相。反应结束后，浆料放入转运槽泵至压滤机，经压滤、洗涤、压榨、其渣为分金渣，经电子称计量后，放入分银加料槽中，添加分金洗水，搅拌成浆料泵至分银反应槽中。其液为分金液，在金还原槽中用二氧化硫还原成粗金粉。金还原后液泵至铂钯置换槽中加氢氧化钠控制中和酸度为1220G/L，再用锌粉搅拌进行铂钯置换。铂钯置换后液送废水回收金银。分银含银的分金渣在分银槽中，加入分银母液浆化，在3040，亚硫酸钠溶液中，银与亚硫酸根络合，生成亚硫酸银络离子而转入液相。固液比为167，控制反应终点为PH89。反应结束，浆料放入转运槽泵至压滤机，经压滤、洗涤、压榨后分银渣放入渣斗返回铜冶炼奥炉系统。分银液在银还原槽中用甲醛还原得到粗银粉。银还原母液循环使用数次后过量还原，过量还原后液送废水处理回收金银。（4）金银电解工段阳极浇铸含金9799的粗金粉和含银9699的粗银粉，用小车装运至金银电解楼一楼中频浇铸炉熔化分别浇铸成金、银阳极。金电解金电解精炼在PVC制电解槽中进行。其电解液为采用隔膜电解造液法制备的氯化金溶液，阴极用始极片制备与铜电解始极片制备相似。电解时，铜、铂、钯等金属进入溶液。银、铅等进入阳极泥。析出的阴极金属充分洗涤干燥后，即可熔铸成为成品金锭。银电解银电解精炼在PVC电解槽中进行。其电解液为硝酸银溶液，阴极采用钛板。电解时，铜进入溶液，金、大部分铂、钯以及铅、铋入液后水解氧化物等进入阳极泥。在阴极析出的针状银，人工刮下，落至银粉传送带上运出即为电银粉。电银粉用热水充分洗涤干燥后，即可熔铸成为成品银锭。（5）废水处理由焙烧、湿法处理、金银电解各工序排出的含重金属离子的废水，还含有少量的金、银。由各工序分别泵至废水回收金银工序的中和反应槽，加酸或碱调节PH值7，经过滤后的滤液送重金属离子废水处理站，滤渣返精炼炉回收金银。47冶金计算主要结果471NGL炉NGL炉金属物料平衡见表46；NGL炉进收尘系统烟气量，烟气成分表见47；NGL炉熔化、氧化、还原和浇铸等各作业期的热平衡，分别参见表48表411。表46NGL炉金属物料平衡物料量CUZNPBFESNASNIAUAGNO装入物料T/AT/AT/AT/AT/AT/AT/AT/AT/AT/A1废杂铜2256742892020762033200451349122567412270809122567401225670224567600006135400024513492残极3622640993359728200136200621740013620013620136230155434000065602376002187792274黑铜板837009007533000100800100821117665不合格阳极铜74693699374170700107500644800107500107501747015112000006560049000218716335合计25176352451786228296271254226120287035223116407546911NO产出物料1合格阳极铜2415093299323981875001241500614491001241500124150124151015362260000656158430021875281812不合格阳极铜746936993741707001075006448001075001075017470151120000065600490002187163353精炼炉渣125272130037581619002380171113779920250544337582009112708100224烟尘67495740269983000202487106749601510122416199000427001510125损失与误差49955879280621720824058240838500007402395合计25176352451786228296271254226120287035223116407546911表47NGL炉进收尘系统烟气量，烟气成分阶段时间烟气量烟气温度烟气组成（含尘单位HNM3/HN2O2CO2H2OG/NM3加料熔化期13710200150006509505586221351487102162051224氧化期4694501375065095073475142162214678450100倒渣期1062009000650950651654181223449921190还原期1577501162565095049653858141011452213010浇铸期3262009000650950651654181223449921190表48加料熔化作业期热平衡热收入热支出NO项目小计/MJNO小计/MJ1天然气燃烧热60056210001熔化杂铜吸化黑铜板吸热92501543熔化不良阳极吸热50200844熔化残极吸热457847625熔剂吸热57140956燃烧产烟气吸热25083941777漏风产烟气吸热533628898热损失985901642合计60056210009合计60056210000表49氧化期热平衡表热收入热支出NO项目小计/MJNO小计/MJ1杂铜带入极铜吸料带入热315139472炉渣吸热159264793熔剂带入热57141723氧化反应烟气吸热182995504天然气燃烧热10027630134燃烧产烟气吸热3951411875氧化反应放热5500316535漏风产烟气吸热3439810336烟尘吸热88392667热损失458551378合计33283110000合计33283110000表410还原期热平衡表热收入热支出NO项目小计/MJNO小计/MJ1阳极铜带入热1880007491阳极铜吸热19260077542炉渣带入热1692672炉渣吸热195247863还原用天然气带入热1925983还原烟气吸热58652364天然气燃烧热242091014燃烧产烟气吸热72852935还原反应吸热82703336漏风烟气吸热62072507热损失8642348合计24839410000合计24839310000表411保温期热平衡表热收入热支出NO项目小计/MJNO小计/MJ1阳极铜带入热1800007611阳极铜吸热1800007612炉渣带入热15926672炉渣吸热15926673天然气燃烧热407341723燃烧产烟气吸热16213694漏风产烟气吸热6689285热损失1783275合计2366591000合计2366591000472电解（1）原料电解精炼的原料为火法精炼产出的合格阳极板。合格阳极板成分见表412表412阳极板主要化学成份（）元素CUASNIAUAG993010015592X1052096X102阳极板重量380450KG/块。（2）设计参数电解工艺设计参数见表413表413电解工艺设计参数项目单位1年产阴极铜T/A2000002年工作日D/A3503铜回收率9974残极率155电流效率966槽时利用率967电流密度A/M22808阳极周期天219阴极周期天710同极中心距MM10011阳极尺寸MM100096012阴极尺寸MM10101029（有效）13沉积面积M21039314每槽阴极数块5415每槽阳极数块5516槽电压V03003517电解液循环速度L/MIN槽3518阳极泥率06（3）阳极铜各元素进入阳极泥量，见表414。表414元素CUASNI0072010（4）阳极铜中铜及主要杂质溶出率，见表415表415元素CUASNI1538090（5）电解过程中铜的分布，见表416表416组成进入电解液进入阳极泥进入阴极铜153007984（6）电解工段金属平衡电解工段金属平衡详见表417表417电解工段金属平衡表CUASNIAUAG物料名称物料量T/AM3/AG/LT/AG/LT/AG/LT/AG/TT/AKG/TT/A投入阳极板2415093299302398187501024151015362266561584302187528181脱铜电解终液26036050130205013022565350回收酸3406211996781996789993403合计239838552613110497915843528181产出19000099993518998765阴极铜100009995999500残极36226409930359728201036230155434656023760218779227阳极泥12001189142693424106257307911170813405368602442322废电解液642927849315035284182471596439损失、误差590041550270006206632合计239838552613110497915843528181473净液（1）设计参数1）年工作日330天2）阳极铜中铜及主要杂质含量见表418表418阳极铜主要化学成分元素CUASNI993010153）电解过程阳极铜中铜及主要杂质溶出率见表419表419铜和杂质的溶出率元素CUASNI15380904）电解液铜和杂质含量控制极限值见表420表420铜和杂质的极限浓度元素CUASNIG/L497155）净液过程铜及杂质脱除率见表421表421铜和杂质的脱除率元素CUASNI999090（2）净液量计算电解生产过程中溶解进入溶液中的铜和杂质即为净液车间必须脱除的量。经计算铜和杂质的脱除量见表422表422铜和杂质的脱除量元素CUASNIT/A3118841642327713脱除各元素所需最小电解液净化量见表423表423脱除铜和杂质所需净液量元素CUASNIM3/D1959262取净液车间处理电解液量195M3/D。因电解过程中必须保证电解液铜离子浓度49G/L左右，按以上净液量和净液流程，生产平衡后电解液的实际成分见表424表424生产均衡后电解液实际成分元素CUASNIFH2SO4G/L4928415180（3）硫酸铜工序1）真空蒸发进入真空蒸发系统的电解液量为208M3/D。其中分铜液13M3/D含铜354G/L，废电解液为195M3/D。表425进液成分元素CUASNIFH2SO4G/L481428614481687表426蒸发终液成分元素CUASNIFH2SO4G/L75094462259263172）水冷结晶与分离表427结晶母液成分为元素CUASNIFH2SO4G/L3838496251029045（4）脱铜电解表428铜及杂质的电化当量元素CUASG/AH11850932表429脱铜前液成分元素CUASNIFH2SO4G/L3838496251029045表430脱铜终液成分元素CUASNIFH2SO4G/L0500496251034704（5）硫酸镍回收表431回收酸液成分元素CUASNIFH2SO4G/L199199999135687（6）净液工段金属平衡净液工段金属平衡见表432表432净液工段金属平衡表CUASNI物料名称物料量T/AM3/AG/LT/AG/LT/AG/LT/A投入废电解液642927849315035284182471596439分铜液43203531525031613656782929脱铜过程增酸合计33732004102402产出黑铜板83790753302111766黑铜粉1493045074652106515901粗硫酸铜77579923178434脱铜终液26036050130205130225165350回收酸3406211996781996789993403粗硫酸镍1702341830642误差及损失111035027合计3302851961299368474阳极泥处理（1）设计指标和参数设计指标和参数，见表434；表434设计指标和参数序号指标名称单位数值备注12345一金属回收率金（AU）985从阳极泥到电金银（AG）985从阳极泥到电银二工作制度预处理班/D2生产天数200D/AH/班8硫酸化焙烧班/D3生产天数340D/AH/班8湿法处理班/D2生产天数300D/AH/班8金电解、银电解班/D3生产天数300D/AH/班8中频浇铸班/D2生产天数300D/AH/班6废水回收金银班/D3生产天数340D/AH/班8三阳极泥预处理阳极泥处理量（干基）T/D1200阳极泥处理量（湿基）T/D固液比SL1445作业周期H89空气利用率20四硫酸化焙烧处理铜阳极泥量（干基）T/D33酸耗（干泥）T/T071H2SO498天然气（干泥）NM3/T4666焙烧温度干燥段1段430480焙烧段2段530580焙烧段3段630680序号指标名称单位数值备注12345焙浇段4段730750焙烧时间干燥段H051焙烧段AH115焙烧段BH05072五湿法处理A分铜处理焙烧渣量（干）T/D429酸耗（干泥）T/T00017食盐耗（干泥）T/T006007浸出率CU97银转化率100分铜渣含铜0371分铜渣率90分铜渣密度KG/M34500B分铅砷处理分铜渣量（干基）T/D3864碱耗（干泥）T/T09浸出率铅（PB）2741砷（AS）80分铅砷渣率90分铅砷渣密度KG/M34500C分金处理分铅碲渣量T/D348酸耗（干泥）T/T028氯酸钾（或氯酸钠）耗量（干泥）T/T0077食盐耗（干泥）T/T01金浸出率AU9940分金渣含AUG/T60分金渣率100序号指标名称单位数值备注12345液态二氧化硫耗量（干泥）T/T008金直收率9940分金渣密度KG/M34700D分银处理分金渣T/D348亚硫酸钠耗量（干泥）T/T033碱耗（干泥）T/T025甲醛耗量T/T004分银渣含AG07分银渣率90银直收率9985分银渣密度KG/M34750六金银电解A金电解精炼和熔铸电流效率90精炼槽电压V0510造液槽电压V1020残极率20盐酸耗量KG/KG042金电解回收率9985金锭浇铸回收率998金精炼回收率9965金锭浇铸合格率100金锭重量（每块）KG35阴极金品位9999金锭品位9999（2）阳极泥处理区域金属平衡表阳极泥处理区域金属平衡表，见表435表435阳极泥处理金属平衡表数量AUAGCUNIPBAS项目T/A（M3）T/AT/A（G/L）T/A（G/L）T/A（G/L）T/A（G/L）T/A阳极泥12000010123542011914283036016892027234408投入合计012420142836020272408电金0118212999901182电银41374199994137硫酸铜溶液（6000）231613905673402293217594铅砷渣1154835557163818842分银渣941138G/T000130065061504573801917915314411042395产出其他00005001501903040414合计01242014283602027240848主要设备选择481打包机按照冶金计算，需要每年处理含铜品位92的废杂铜22567428吨。按全部需要打包处理考虑。打包成型的包块尺寸约为800800600，包块密度约为1525T/M3。料包块重量可达到6001000KG，取平均包块重量800KG。考虑工作时候为16H，打包工段的生产能力不应少于22567428T/A330D/A16H/D427T/H。选用4台能力约为125T/H的打包机，拟定打包机型号YG814000。482加料小车按照NGL炉杂铜包块加料作业要求，拟选用运输总重量3吨（包括杂铜包块和车载加料臂的重量）内燃机移动箱式加料机，每一个NGL系列配备2台，共计4台。小车加料箱及加料臂应能够满足包块状物料和斗装散料两种状态的物料装炉作业的要求。483NGL炉NGL炉是中国瑞林公司新开发的一种用于杂铜火法精炼的炉型，其标称能力为250T/炉，作业周期为24H。炉体尺寸450012500。按照规模要求年产20万吨阴极电铜，需要处理产出合格阳极板24150932吨/年。若圆盘浇铸机浇铸合格率97计，则需要的NGL炉精炼台数至少不少于24150932（T/A）330（D/A）250（T/炉）97（浇铸合格率）115富裕系数347（台）式中330为年作业天数。设计选取4台NGL炉，每两台配一台双圆盘浇铸机组成一个精炼系列。484双圆盘浇铸机根据配置情况，每2台250吨的NGL炉配备1台双圆盘浇铸机。按照NGL炉的作业周期，每炉阳极铜250吨，其浇铸时间按35小时的浇铸时间，若浇铸合格率按97计，富裕系数为1152503278T/H故选用2台能力为80110T/H的定量双圆盘浇铸机，当阳极板重量为380KG时，浇铸实际能力不少于80T。浇铸机每天运行时间总计约8小时。485电解槽总数NM106/（350241185I）式中N电解槽总数，个M阴极铜年产量，吨350年工作日，天24日通电时间，小时1185铜电化当量，G/AH槽时利用率，电流效率，I电流强度，AI2101010292805431428A则N200000106/（350241185969631428）690槽考虑配置及电解槽组合，取电解槽总数为720槽，配置为36组，每组20槽。其中西系统4系列，每系列4组，16组，共320槽；东系统5系列，每系列4组，20组，共400槽。且每两组设一短路开关。486专用吊车1）电流密度280A/M2时，阳极单重381KG2）专用吊车的最大起重量应为装槽时的重量，即整槽阳极和不锈钢阴极板的重量，考虑今后电流密度增加到330A/M2，阳极板的重量要相应增加到450KG/块。则专用吊车的荷重为（554505445）103272T；加吊架重量27244316T。选择主钩4832吨，付钩2吨，跨度K315米，带接液盘的半自动专用吊车2台，设备国产。行车运行考虑最不利状况，每出装一槽极板吊车耗时8MIN（分别为吊车运行4MIN，出装极板4MIN），,每天最多出装120槽阴极，吊车工作时间8120960MIN，即16小时。选用两台吊车，每台吊车需工作8小时。参照同类型企业操作经验，当两台吊车和两台机组配合时能够满足每天工作一班即8小时的要求。487阴极剥片机组每天最大出阴极槽数为120槽，每槽阴极54块，每天操作时间为8H，则其工作量为54120/8810块/小时选取工作能力为500块/小时台的阴极剥片机组两台。488阳极整形加工机组每天最大出阳极槽数为40槽，每槽阳极55块，每天操作时间为8H，则其工作能力为4055/8367块/小时台选取工作能力为450块/小时台的阳极整形加工机组一台。489残极洗涤机组该机组的能力与阳极整形加工机组能力相当，即工作能力为450块/小时台，选用一套。4810电解液循环槽选择4台内尺寸为1200060002800MM的电解液循环槽，循环槽装载系数85，则每台循环槽有效容积为171M3，分别在东、西系统中，各配套2台电解液循环槽的有效总容积342M34811高位槽东、西系统各选择1台高位槽600040003000MM，每台有效容积612M3，共2台在东系统中，电解液在高位槽中停留时间612/（400X0035）437MIN在西系统中，电解液在高位槽中停留时间612/（320X0035）546MIN4812上清液贮槽在东、西系统中，各选用一台内尺寸为1200060002800MM的上清液槽，上清液贮槽装载系数85，则上清液贮槽有效容积为171M3。4813电解液循环泵电解液整个循环量按东区400槽考虑为4003560103840M3/H。选Q360M3/H，H35M立式泵8台，东西系统各4台，其中各备用1台。4814净化过滤机选用F280M2净化过滤机2台，东西系统各一台。4815电解液过滤泵根据电解液净化过滤量选用Q320M3/H，H35M卧式泵4台，东西系统各2台，一工一备。4816阳极泥压滤机选F60M2箱式压滤机2台。其中一台手动，一台自动。4817板式换热器选择配置板式换热器为F21M2，4台；其中1台备用。在西系统，也是选择配置板式换热器为F21M2，4台；其中1台备用。4818脱铜电解槽脱铜电解槽内尺寸329011401500/1700MM，槽壁槽底厚120MM电流密度260A/M2同极中心距130MM电解槽极板数阴极23块/槽阳极24块/槽阴极周期前三槽周期9天后五槽周期3天经计算脱砷需11槽，脱铜需19槽，总共需30槽。考虑杂质成分波动及配置规整，设置脱铜电解槽36槽，分6组，每组6槽。4819真空蒸发器组处理溶液量208M3/D蒸发水量7467M3/D蒸发前液溶液温度55蒸发温度8090绝对压力004005MPA蒸汽压力02MPA（表压）选用蒸发能力37M3/H真空蒸发器组1套，配套选用2100分离罐、喷射泵、板式换热器、循环泵、板式冷却器等各1台。4819硫酸铜水冷结晶槽需处理的溶液量1333M3/D蒸发后液密度1390KG/M3溶液比热07KCAL/KGK溶液进口温度90，溶液出口温度40冷却水进口温度32，冷却水出口温度37经计算溶液放热270494KCAL/H，平均温差T509取水冷结晶槽传热系数为350KCAL/M2KH，换热面积为1516M2则选取F30M2水冷结晶槽6台。4821电蒸发器需处理的溶液量192M3/D脱镍终液量642M3/D蒸发水量1278M3/D蒸发温度170给液温度25排气温度80经计算，需吸收热量6437906KCAL/H，即749KW选取N500KW硫酸镍电蒸发器2台。4822回转窑阳极泥处理量1120T/A，生产天数340天/年120012000回转窑能力核算回转窑合理转速计算料RIDSNGNH381750（0307SIN550）/（0785188123150045145）10R/MIN式中GH投窑混合料重量，HHCKWBNG0019872534200307T/H式中GH投窑混合料重量，T/HG0年阳极泥处理量，TB年作业时间，HW0铜阳极泥含水，取25K酸泥比，取07CH工业硫酸浓度，取98N能力系数，取N105铜阳极泥自然堆角，550D回转窑内径，D12MI窑身倾斜度，I15窑内物料填充系数，00401，取0045R料窑内物料堆积密度，取R料145T/M3物料在窑内轴向移动速度W（M/H）W（188DNI）/SIN（188121015）/SIN550413M/H式中参数意义和数值同上式物料在窑内停留时间T（H）TL/W（12056075）/413322H窑内物料流通能力计算G0785D2WR料078512200454131450305T/H回转窑台数选择NG混/G0307/030510台4823分铜反应槽总容积计算蒸硒渣处理量11201151288T/A0024NVS180M3式中VS物料容积，M3VSGL/R0G/R42955/1429/304250M3G日处理蒸硒渣量G1288/300429T/DL作业固液比SL155，取L55R0、R水，蒸硒渣密度，R01000KG/M3,R3040KG/M3作业周期（含给料、浸出搅拌、放料等过程）取12H0容积利用系数，取0085设备作业率，取09N富裕系数，取N11选一台20M3分铜反应槽。4824分铅砷反应槽总容积计算分铜渣处理量1288091159T/A0024NVS1725M3式中VS物料容积，M3VSGL/R0G/R386460/13864/450240M3G日处理分铜渣量G1159/3003864T/DL作业固液比SL16，取L60R0、R水，分铜渣密度，R01000KG/M3,R4500KG/M3作业周期（含给料、浸出搅拌、放料等过程）取12H0容积利用系数，取0085设备作业率，取09N富裕系数，取N11选一台20M3分铅碲反应槽。4825分金反应槽总容积计算分铅砷渣处理量11590901043T/A0024NVS1742M3式中VS物料容积，M3VSGL/R0G/R3485/1348/4501817M3G日处理分碲渣量G1043/300348T/DL作业固液比SL150，取L50R0、R水，分碲渣密度，R01000KG/M3,R4500KG/M3作业周期（含给料、浸出搅拌、放料等过程）取16H0容积利用系数，取0085设备作业率，取090N富裕系数，取N110选一台20M3分金反应槽。4826分银反应槽总容积计算金渣处理量10431001043T/A0024NVS346M3式中VS物料容积，M3VSGL/R0G/R3487/1348/47251M3G日处理蒸硒渣量G1043/300348T/DL作业固液比SL170，取L70R0、R水，分金渣密度，R01000KG/M3,R4700KG/M3作业周期（含给料、