1、 設(shè)計（論文）專用紙第一章 總論1.1概述1.1.1設(shè)計任務(wù) 本次設(shè)計的任務(wù)由昆明理工大學(xué)冶金與能源工程學(xué)院下達。畢業(yè)設(shè)計的論文題目：“設(shè)計年產(chǎn)8萬噸高級陰極銅（GB/T 4671997）的電解車間”，廠址選在廣東清遠云銅廠區(qū)內(nèi)，本設(shè)計采用傳統(tǒng)的始極片電解法。1.1.2 設(shè)計指導(dǎo)思想本次設(shè)計的指導(dǎo)思想：依托廣東清遠豐富的廢雜銅資源優(yōu)勢，從節(jié)約投資，有利于環(huán)境保護，在全球原生銅資源爭奪激烈的情況下，充分利用廠址周邊的有效資源，開辟利用再生銅資源加快發(fā)展的新路子等方面考慮，設(shè)計出投資少、見效快、質(zhì)量高、環(huán)保型的銅電解車間來。以創(chuàng)造更多的經(jīng)濟效益為出發(fā)點，參照國內(nèi)外現(xiàn)有的工藝水平及先進的生產(chǎn)經(jīng)驗和技

2、術(shù)，充分利用清遠廠區(qū)的各種設(shè)備，尋求合理的節(jié)能工藝，使生產(chǎn)設(shè)備高效、方便和具備實用性，保證生產(chǎn)及設(shè)備的經(jīng)濟化和市場化。從而建成環(huán)保和社會效益、經(jīng)濟效益相統(tǒng)一、最具競爭力的循環(huán)經(jīng)濟典范的銅電解廠。1.1.3 設(shè)計特點本次設(shè)計的特點：本次設(shè)計是采用傳統(tǒng)法進行銅電解，傳統(tǒng)法在世界各國均已有多年生產(chǎn)歷史，工藝成熟可靠，電耗低。多年的生產(chǎn)實踐，針對種板重量標準偏差大和厚薄不均勻、邊角不整齊等現(xiàn)象，進行改造種板導(dǎo)電棒兩端結(jié)構(gòu)、貯液槽結(jié)構(gòu),種板陽極優(yōu)化、調(diào)整種板槽陽極更換周期和順序等工藝優(yōu)化，獲得厚薄均勻，重量標準偏差小以及邊角整齊的種板生產(chǎn)方法。在保證種板槽通電時間、鈦母板垂直性良好、極間距對稱和標準化操

3、作的條件下，便能保證種板生產(chǎn)的質(zhì)量，從而滿足下道工序機組的加工要求，對降低生產(chǎn)成本和最終提高陰極銅質(zhì)量都是十分有效的。通過改進傳統(tǒng)工藝流程的一些工藝使其電解槽容易短路和容易形成“陽極鈍化”的現(xiàn)象得以緩解。特別是采用了機械化、自動化水平高的陰陽極加工機組，使制作過程中勞動強度降低,并采用新技術(shù)適當(dāng)提高了陰陽極板的垂直度以后，陰極銅產(chǎn)品質(zhì)量得到顯著的改善。國內(nèi)外現(xiàn)在大型的冶煉企業(yè)大多采用ISA法電解生產(chǎn)，即采用不銹鋼陰極取代傳統(tǒng)的始極片，不銹鋼陰極可重復(fù)使用，省去始極片的種板電解槽系統(tǒng)和生產(chǎn)陰極的制作工藝、電解流程短、產(chǎn)品的質(zhì)量高、能耗低、永久性不銹鋼板雖然容易剝離，但其質(zhì)硬、與絕緣材料粘結(jié)不好且

4、彈性大難以平整。再有本設(shè)計生產(chǎn)所需的陽極是利用各種雜質(zhì)含量不一的廢雜銅生產(chǎn)所得陽極板和從各地采購過來的成分不同的陽極板，所以電解槽內(nèi)陽極成分不穩(wěn)定，使用不銹鋼陰極不易控制陰極銅，從而影響陰極質(zhì)量。最重要的是，本設(shè)計是年產(chǎn)8萬噸高級陰極銅（GB/T 4671997）的電解車間若采用ISA法，永久性不銹鋼陰極價格仰貴，設(shè)備投資大，因此對于年產(chǎn)8萬噸的電解銅車間來說一次性投資高，不利于成本的回收和盈利。并且傳統(tǒng)電解法通過逐漸的改進經(jīng)濟效益也有明顯的提高，環(huán)境保護也有很大進展，因此本設(shè)計采用優(yōu)化的傳統(tǒng)電解法更適合，更有經(jīng)濟價值。1.2 建立銅電解車間的必要性1.2.1銅的用途 銅是與人類關(guān)系非常密切的

5、有色金屬，在我國有色金屬材料的消費中僅次于鋁。銅消費量的高低在一定程度上反映了一個國家的經(jīng)濟發(fā)展的狀況和水平。是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展和經(jīng)濟發(fā)展中重要的基礎(chǔ)性原材料。 銅具有優(yōu)良性能，所以在工業(yè)上有著廣泛的用途。包括電氣行業(yè)、機械制造、化工、建筑、國防等。在電氣和電子行業(yè)這一領(lǐng)域中主要用于制造電線、通訊電纜和其他成品如電動機、發(fā)電機轉(zhuǎn)子及電子儀器、儀表等，這部分應(yīng)用最廣、用量最大，約占工業(yè)總需求量的一半左右。在機械和運輸車輛制造中，用于制造工業(yè)閥門和配件、儀表、滑動軸承、模具、熱交換器和泵等。在化學(xué)工業(yè)中廣泛應(yīng)用于制造真空器、蒸餾鍋、釀造鍋等。在國防工業(yè)中用以制造子彈、炮彈、槍炮零件等，每生產(chǎn)100萬發(fā)

6、子彈，需用銅13-14噸。在建筑工業(yè)中，用做各種管道、管道配件、裝飾器件等。銅的化合物是電鍍、原電池、農(nóng)藥、顏料、染料、和觸媒等工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要原料。銅及銅合金在計算機芯片、集成電路、晶體管、印刷電路版等器材器件中都占有重要地位。例如，晶體管引線用高導(dǎo)電、高導(dǎo)熱的鉻鋯銅合金。最近，國際知名計算機公司IBM已采用銅代替硅芯片中的鋁，這標志著人類最古老的金屬在半導(dǎo)體技術(shù)應(yīng)用方面的最新突破。銅和銅合金主要用于散熱器、制動系統(tǒng)管路、液壓裝置、齒輪、軸承、剎車摩擦片、配電和電力系統(tǒng)、墊圈以及各種接頭、配件和飾件等，每輛汽車用銅 10 20kg ，小轎車用銅約占自重的 6 9 ；列車上的電機、整流器以及控

7、制、制動、電氣和信號系統(tǒng)等都要依靠銅和銅合金來工作。 隨著科學(xué)技術(shù)的日新躍益，銅的應(yīng)用范圍在拓寬，銅在醫(yī)學(xué)、生物、超導(dǎo)及環(huán)境方面開始發(fā)揮作用。如，當(dāng)聚氨酯塑料泡沫含有銅或氧化銅時，能大大減少這種塑料燃燒時所釋放出致命的有毒氣體氫氰化物(HCN)。大量研究資料證明，銅的殺菌作用可以有效地降低肺炎病菌的傳播，能抑制細菌生長，保持飲用水清潔衛(wèi)生，所以,未來國內(nèi)建筑業(yè)銅管的發(fā)展前景將十分廣闊。我國目前最大的銅消費需求主要集中在發(fā)電項目和建筑工程方面，雖然我國城市居民的人均銅消費量有所增加，但和發(fā)達國家的消費水平相比仍有較大差距。隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展和人民生活水平的日益提高，大批智能化小區(qū)的建設(shè)，人們

8、對銅在提高生活質(zhì)量方面所具有的巨大優(yōu)越性的認知度的提高，相信居民生活用銅的需求量將以較快的速度增長。 2010年中國銅消費增長達到11.5%，達到680萬噸，占全球消費的比例達39%；全球銅消費增長8%，其中超過一半的增長來自中國。2011年，中國銅消費增長仍會保持在8%以上，這將帶動全球銅消費增長在3%以上，仍會是全球銅消費增長的主要動力。1.2.2銅的市場及產(chǎn)能預(yù)測與產(chǎn)品銷售情況1.2.2.1 2011年銅市場回顧2011年的銅市場基本以89月為分界線，上半年形勢一片大好，多數(shù)銅產(chǎn)業(yè)鏈中的企業(yè)開工率增加，終端消費產(chǎn)品產(chǎn)量高速增長，銅價也維持高位震蕩，產(chǎn)業(yè)景氣度高。但自6月之后的中國緊縮政策

9、以及以美國信用降級為開端的發(fā)達國家債務(wù)問題使形勢急轉(zhuǎn)，商品市場價格出現(xiàn)大幅的震蕩下跌。出口放慢，企業(yè)資金短缺，部分產(chǎn)品價格跌至成本以下，而礦產(chǎn)品價格跌幅小于成品，壓縮企業(yè)盈利空間；終端產(chǎn)品補庫過程完成、刺激政策退出都造成終端消費品銷售困難，產(chǎn)成品庫存上升，企業(yè)開工率及營銷利潤明顯下降，中小企業(yè)經(jīng)營陷入困境。整體來看，銅價在2011年呈現(xiàn)出沖高回落、震蕩下跌的格局，波動頻率及程度都明顯加大，絕大多數(shù)時間表現(xiàn)出震蕩的特征。相對其他有色金屬，銅價依然遠離成本，這主要得益于整體的供應(yīng)面依然偏緊，以及全球的供應(yīng)相對短缺。供需層面，需求放緩比較明顯，主要受到出口以及國家政策效果減退的影響；供應(yīng)面則由于上半

10、年主要消費廢銅、電銅進口下滑轉(zhuǎn)變?yōu)橄掳肽曛饕M電銅、電銅進口大幅回升的局面。雖然在2011年最后幾個月消費漸弱，但全年中國銅材產(chǎn)量依舊高速增長，預(yù)計增幅超過15%。同時也可以從消費商偏低的庫存得以印證。到2011年底，銅價表現(xiàn)出上下兩難的境地，上漲受到歐債問題的打壓以及消費下降的影響，下跌則受到供應(yīng)問題的支撐。1.2.2.2 2011年全球銅市場供求關(guān)系1.2.2.2.1 銅精礦供應(yīng)缺口較上一年進一步擴大 受罷工、礦石銅品位下降、意外天氣，以及金融危機帶來的大型礦山項目投產(chǎn)、擴建推遲或暫停等諸多因素的影響，2011年全球銅精礦產(chǎn)量較2010年無幾增長。需求方面，隨著中國冶煉產(chǎn)能不斷擴張，中國

11、冶煉廠銅精礦需求維持旺盛；日本需求下半年受到地震海嘯的影響，但是下半年產(chǎn)能逐漸恢復(fù)；其他主要的銅冶煉國家銅精礦需求較為穩(wěn)定。因此，由于2011年全球銅精礦產(chǎn)量基本持平，銅精礦消費則在冶煉產(chǎn)能的不斷擴張下小幅增長，導(dǎo)致全年的銅精礦供應(yīng)短缺較上年進一步大。表11：全球銅精礦供求平衡情況（千噸銅）2009全年2010Q1 Q2 Q3 Q4 全年2011Q1 Q2 Q3 Q4 全年產(chǎn)量需求量供需平衡1214212280-1383.020 3.080 3.130 3.120 12.3503.050 3.140 3.160 3.090 12.440-30 -60 -30 30 -903.070 3.110

12、 3.090 3.080 12.3503.040 3.150 3.170 3.170 12.53030 -40 -80 -90 -1801.2.2.2.2 全球精銅供應(yīng)出現(xiàn)少量短缺近年來，隨著中國銅消費量越來越大，以中國為首的銅精礦產(chǎn)能擴張也非?？焖伲@也銅精礦產(chǎn)量不斷增長。不過，諸如智利等傳統(tǒng)精銅生產(chǎn)大國受到了金融危機帶來的資金壓力、礦石品位下降、運輸及裝運設(shè)備故障及礦石破碎設(shè)備維修等因素影響，精銅產(chǎn)量出現(xiàn)下滑，限制了全球精銅產(chǎn)量的增幅。銷費方面，雖然金融危機對歐美國家的消費造成一定影響，但隨著各國經(jīng)濟恢復(fù)，多數(shù)國家2010年的精銅消費出現(xiàn)增長，并恢復(fù)到或超過危機前的水平。因此，整體來看，最

13、幾年在中國消費強有力的拉動下，全球精銅消費維持增長局面。但值得注意的是，進入2011年，中國消費的增幅開始出現(xiàn)下滑。同時，2008年金融危機后又一影響全球的金融事件一歐債危機的出現(xiàn)，雖然暫時還沒有真正帶來對需求的壓制，但已有部分跡象，后市銅需求會受到一定影響。表12 全球主要精銅生產(chǎn)國家和地區(qū)產(chǎn)量（萬噸銅）200920102011Q1Q2Q3Q4全年Q1Q2Q3Q4全年同比%中國412.3110.5115.1114.4117.8457.8120.3129.8136.7126.6513.012.1智利325.377.683.180.981.6323.273.476.876.178.4304.6-

14、5.8日本147.339.538.838.338.3155.434.031.335.133.7133.9-13.8美國114.226.925.626.926.0105.525.826.025.829.2106.81.2俄羅斯86.922.422.922.323.390.722.523.222.922.791.20.6德國66.016.917.015.816.265.716.717.017.117.267.93.3印度72.616.416.017.017.166.517.416.317.017.167.71.8贊比亞47.310.69.513.316.650.014.314.515.316.46

15、0.621.2波蘭50.313.713.713.713.754.714.014.313.913.555.61.6韓國53.913.814.313.913.555.513.014.213.214.353.7-1.4澳大利亞45.97.611.012.312.643.612.312.613.112.650.816.5小計1422.0355.9367.0369.3376.71468.6363.7376.0386.2395.11511.12.9全球總計1814.4456.2469.4468.7477.91872.2465.5472.8486.4491.11915.82.3表13 全球主要精銅消費國家和

16、地區(qū)消費量（萬噸銅）200920102011Q1Q2Q3Q4全年Q1Q2Q3Q4全年同比%中國610.0161.0179.0166.0174.0680.0170.0192.0184.0187.0733.07.8美國146.537.840.741.338.6158.341842.239.8338.3162.32.5德國105.325.031731.431.3119.431.531.230.431.0124.24.0日本90.924.726.826.528.6106.626.623725.026.5101.8-4.5韓國88.121.823.425.819.690.620.721.721.322.

17、386.1-5.0印度55.414.414.214.413.956.814.813.514.116.659.14.0俄羅斯39.210.511.410.912.945.715.816.813.712.458.728.4意大利51.414.716.413.013.257.314.314.514.214.357.30.0中國臺灣49.612.214.014.512.653311.413.213.412.750.7-4.9小計1261.3329.0364.1350.4351.21394.5353.6375.8362.6372.81460.14.7全球總計1730.2450.0479.5468.645

18、6.318544469.3492.2480.6479.51921.63.6 盡管2011年全球精銅消費增速較2010年大幅放緩，但由于同期產(chǎn)量增幅更小，全球精銅供求關(guān)系從2010年的小幅過剩轉(zhuǎn)向少量短缺，成為支撐銅價的堅實基礎(chǔ)。表14 全球精銅供求平衡表（萬噸銅）2009全年2010Q1 Q2 Q3 Q4 全年2011Q1 Q2 Q3 Q4 全年產(chǎn)量需求量供需平衡1814.41730.284.2456.2 469.4 468.7 477.9 1872.2450.0 479.5 468.6 456.3 1854.46.2 -10.1 0.1 21.6 17.8465.5 472.8 486.4

19、491.1 1915.8469.3 492.2 480.6 479.5 1921.6-3.8 -19.4 5.8 11.6 -5.81.2.2.3中國銅市場分析 中國國家統(tǒng)計局1月17日公布數(shù)據(jù)顯示，中國2011年精煉銅產(chǎn)量為517.9萬噸，較2010年增長14.2%。中國2011年12月銅產(chǎn)量為457,000噸，同比增加8%，環(huán)比增加2%，因國內(nèi)煉廠均極力實現(xiàn)產(chǎn)量目標。這也是中國精煉銅產(chǎn)量自2011年8月觸及518,000噸的產(chǎn)量紀錄高位之后，中國精煉銅產(chǎn)量首度出現(xiàn)月度增幅。1.2.2.3.1精煉產(chǎn)能繼續(xù)擴張中國國家統(tǒng)計局1月17日公布數(shù)據(jù)顯示，中國2011年精煉銅產(chǎn)量為517.9萬噸，較2

20、010年增長14.2%。中國有色網(wǎng)。中國2011年12月銅產(chǎn)量為457,000噸，同比增加8%，環(huán)比增加2%，因國內(nèi)煉廠均極力實現(xiàn)產(chǎn)量目標。中國有色網(wǎng)。這也是中國精煉銅產(chǎn)量自2011年8月觸及518,000噸的產(chǎn)量紀錄高位之后，中國精煉銅產(chǎn)量首度出現(xiàn)月度增幅。2011年薪增產(chǎn)能大大高于上年，國內(nèi)再次進入銅冶煉投產(chǎn)的高峰期，預(yù)計這種情況將延續(xù)至2013年。期間每年的銅粗煉新增產(chǎn)能都將超過60萬噸、精煉產(chǎn)能超過100萬噸。冶煉和精煉產(chǎn)能的擴張，成為國內(nèi)精銅產(chǎn)能增長的主要驅(qū)動力以及壓制銅精礦加工費的重要因素。 表15 2011年1-12月中國精銅產(chǎn)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計 單位：萬噸日期產(chǎn)量同比%環(huán)比%20111

21、245.708.002.0120111144.809.30-4.4820111046.9016.40-2.0920110947.9017.70-7.5320110851.8029.208.3720110747.8018.000.2120110647.7012.008.6620110543.9010.00-3.3020110445.4019.20-3.4020110347.0023.7021.7620110238603.80-5.6520110140.9112.08-7.85表16 2011年4家國有大型銅企業(yè)陰極銅產(chǎn)量（單位：萬噸）序號企業(yè)名稱2010年產(chǎn)量2011年產(chǎn)量同比（%）01銅陵有色

22、集團（含張家港銅業(yè)）78.1785.20902江西銅業(yè)集團公司90105 16.6703云南銅業(yè)股份有限公司566312.5004金川集團有限公司405230 1.2.2.3.2銅精礦供應(yīng)小幅短缺 由于金融危機后銅價的穩(wěn)步回升提高了礦山的生產(chǎn)積極性，國內(nèi)銅精礦產(chǎn)量依然保持增長局面。 據(jù)中國有色金屬工業(yè)協(xié)會的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2011年1-11月份國內(nèi)銅精礦含銅產(chǎn)量113.9萬噸，同比增加9.3%，預(yù)計2011年全年產(chǎn)量將達到123.7萬噸左右，比上年增加8.5%。 2010年國內(nèi)銅精礦出現(xiàn)小幅過剩與2009年投產(chǎn)的幾個礦山陸續(xù)達產(chǎn)、以及2010年國內(nèi)銅精礦產(chǎn)量出現(xiàn)較大幅度提高有關(guān)。隨著近幾年國內(nèi)冶

23、煉產(chǎn)能的不斷擴張（前兩年未開工高峰期，近兩年為投產(chǎn)達產(chǎn)的高峰期），中國對銅精礦的需求也不斷增加 ，過剩的局面并非常態(tài)，2011年銅精礦供應(yīng)重新出現(xiàn)短缺局面。表17中國銅精礦供求平衡表200920102011Q1Q2Q3Q4全年Q1Q2Q3Q4全年產(chǎn)量94.523.029.028.933.0114.025.732632.832.7123.7進口量171.746.144.143.840.6174.638.341.145.643.4168.5供應(yīng)量256.966.770.570.271.1278.561.771.175.673.4281.9需求量262.763.567.063.367.9261.76

24、7.174.278.775.4295.4平衡-5.83.23.56.93.216.8-5.4-3.1-3.1-2.0-13.52011年1-11月國內(nèi)進口銅精礦581.2萬噸（實物量），同比下滑2.9%，預(yù)計2011年國內(nèi)進口量（金屬量）達到168.5萬噸，同比下滑3.5%，進口量下滑，與國內(nèi)銅精礦產(chǎn)量提高，現(xiàn)貨加工費逐步下滑，以及國內(nèi)外銅價倒掛等多重重要因素有關(guān)。1.2.2.3.3 國內(nèi)在再生銅產(chǎn)量受到一定影響，供應(yīng)小幅過剩 具有色協(xié)會公布的數(shù)據(jù)，2010年國內(nèi)再生銅產(chǎn)量為172.8萬噸，比上年同期增長了25.2%，占精銅總產(chǎn)量達到37.8%，比上一年同期提高4.2個百分點。而2011年11

25、1月份，國內(nèi)再生銅產(chǎn)量為1666.6萬噸，同比增長3.8%，較上一年同期下滑20個百分點以上，占精銅總產(chǎn)量35.1%，再生銅產(chǎn)量增幅和占比的下滑，也從一個側(cè)面反應(yīng)出國內(nèi)再生銅生產(chǎn)受到一定影響。2011年廢雜銅進口量將會小幅增長。1-11月進口量為424萬噸（實物量），同比增7.9%，且據(jù)了解，下游企業(yè)還有一些其他的渠道購買廢銅。因此，整體來看，廢銅市場的供應(yīng)有6 萬噸左右的過剩，過剩量主要出現(xiàn)在下半年，上半年依然是供應(yīng)偏緊張的局面。1.2.2.3.4 國內(nèi)精銅產(chǎn)量快速增長，消費增速下降據(jù)國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)顯示，2011年國內(nèi)精銅產(chǎn)量約為510萬噸，比上年有很大增長。可見中國銅冶煉/精煉產(chǎn)能的不斷擴

26、大，帶動了精銅產(chǎn)能的持續(xù)快速增長。消費方面，2011年中國的銅需求增速回落，銅消費的增長主要依靠電力行業(yè)和空調(diào)制冷行業(yè)支撐。具體到各主要銅消費行業(yè)來看，隨著十二五開局以及農(nóng)村進行電網(wǎng)改造，2011年該行業(yè)的投資額快速回升，對銅需求拉動作用明顯；空調(diào)制冷行業(yè)在2011年發(fā)展迅速，中國銅需求收益與家電下鄉(xiāng)，以舊換新、節(jié)能補貼等優(yōu)惠政策的帶動。隨著國外經(jīng)濟的恢復(fù)，出口也出現(xiàn)增長；房地產(chǎn)行業(yè)對銅消費的貢獻在2009年和2010年十分明顯，但隨著2011年調(diào)控政策的實施，房地產(chǎn)的投資額和新開工面積增幅回落，可能對后世房地產(chǎn)及其相關(guān)行業(yè)的銅需求形成潛在的不利影響；交通運輸行業(yè)也是在經(jīng)歷連續(xù)兩年的高增長后，

27、2011年汽車產(chǎn)量增幅萎縮，鐵路基本建設(shè)投資額下降，船舶訂單明顯減少，交通運輸行業(yè)銅需求因此受到打擊，該行業(yè)2011年增速顯著下滑。近年來電子行業(yè)增長則基本穩(wěn)定。表18中國精銅消費結(jié)構(gòu)（萬噸銅）200909/08 %201010/09 %201111/10 %電力294.024.8314.06.8339.08.0空調(diào)制冷80.0-5.999.023.8114015.2交通運輸62.09.675.021.078.04.0電子45.07.251.013.355.07.8建筑59.019.464.08.568.06.3其他70.09.377.010.081.05.2總計610.014.3680.01

28、1.5733.0781.2.2.4 2012市場預(yù)測1.2.2.4.1 全球供求關(guān)系預(yù)測 2011全球銅礦產(chǎn)量受到諸多因素的干擾，同比基本沒有增長。預(yù)計2012年罷工事件有望減少，Codelco、必和必拓等主要礦業(yè)巨頭也有意提高開采銅礦石品位，加之一些銅礦項目有望投產(chǎn)，因此銅礦產(chǎn)量有望出現(xiàn)較大幅度回升，達到1310萬噸左右，比2011年增長約6%。以中國為首的冶煉產(chǎn)能擴張近兩年是投產(chǎn)、達產(chǎn)的高峰期，因此對銅精礦的需求也將繼續(xù)保持增長，但全球經(jīng)濟的不確定性對冶煉廠也有影響，而且精銅消費增速放緩也會使冶煉廠生產(chǎn)積極性降低，因此，預(yù)計需求增幅將略低于產(chǎn)量增幅，為5.3%左右，達到1320萬噸左右。預(yù)

29、計2012全求精銅產(chǎn)量將受益于礦銅產(chǎn)量的繼續(xù)增長以及銅冶煉產(chǎn)能的擴張，增速有望高于2011年，預(yù)計增長3.5%至1983萬噸左右。2012年全球經(jīng)濟難以樂觀，包括中國在內(nèi)的全球主要經(jīng)濟體的銅消費也不會有樂觀表現(xiàn)，因此，預(yù)計2012年全球精銅消費量增幅將會放緩至3.0%左右，約為1980萬噸。整體看，2012年全球銅供應(yīng)預(yù)計小幅過剩，還算基本處于供求平衡，對銅價繼續(xù)形成一定支撐。1.2.2.4.2 中國市場預(yù)測對于2012年，安泰科預(yù)計國內(nèi)精銅產(chǎn)量將達到575萬噸左右，比2011年增加9.1%左右；預(yù)計精銅消費繼續(xù)增長，但增幅繼續(xù)回落，精銅消費量為785萬噸左右；預(yù)計精銅進口則將基本與2011年

30、持平。目前看，國內(nèi)外經(jīng)濟形勢都并不是特別明朗，國外經(jīng)濟、特別是歐洲的債務(wù)危機進展尚需觀察，而國內(nèi)經(jīng)濟卻要防止經(jīng)濟大幅下滑和物價反彈的可能。在此背景下，中央經(jīng)濟基調(diào)不詩適合過度求變，將是求“穩(wěn)”為主。從主要銅消費行業(yè)看，除了電力行業(yè)有望保持較高增長以外，其余如空調(diào)制冷、建筑、交通運輸?shù)刃袠I(yè)的增速將低于2011年，預(yù)計2012年國內(nèi)的精銅消費量為776萬噸，比2011年增加不到6%，增幅進一步萎縮。1.2.2.4.3 價格預(yù)測圖11 銅價近一年來的走勢 2012年銅價對全球宏觀經(jīng)濟走向依然會較為敏感，預(yù)計至少上半年全球經(jīng)濟依然低迷，抑制銅需求增長，對銅價形成壓力。2012年銅價難以單邊走高。與此同

31、時，全球供應(yīng)依然偏緊，仍會構(gòu)成支撐，限制銅價的跌幅。預(yù)計2012年銅價走勢呈高位震蕩，相較而言，上半年不確定性較多，歐債危機的疑慮仍將持續(xù)困擾市場，下半年情況有望有一定好轉(zhuǎn)。預(yù)計2012年倫敦銅主要運行區(qū)間為60009500美元/噸，全年均價為7800美元/噸左右；滬銅主要運行區(qū)間為4500070000元/噸，全年均價為58000元/噸左右。1.2.2.5 展望 對于2012年的銅市場，面臨相當(dāng)多的不確定因素，最主要的有歐債問題、中國房地產(chǎn)問題、地方債問題以及美國的債務(wù)問題等宏觀經(jīng)濟影響；其次是中國消費下滑、歐洲消費下滑的微觀經(jīng)濟因素。但同時也存在機會，雖然歐債鬧得雞犬不寧，但沒過的經(jīng)濟狀況穩(wěn)

32、定且不斷改善，貨幣寬松政策繼續(xù)保持，還有中國經(jīng)濟有可能在一季度觸底，這都是經(jīng)濟的穩(wěn)定因素，微觀層面的保障房的建設(shè)、電網(wǎng)投資等都對銅消費有促進作用。此外，雖說消費有可能下滑，但供應(yīng)更加不容樂觀，如果歐洲經(jīng)濟下滑，有可能會進一步減少廢銅產(chǎn)出，消費減少的同時也會降低供應(yīng)。 總的來說，2012年的銅價將受到各種因素的夾擊，投資者對價格的分歧也將不較大，預(yù)計銅價的波動頻率和幅度也會比較大，交易的操作難度上升。 但是中國需求仍值得期待 ,由于中國銅消費占全球消費量的40%之強，中國經(jīng)濟增速放緩的憂慮一度引發(fā)市場對銅需求前景的悲觀看法。但結(jié)合國內(nèi)用銅行業(yè)的發(fā)展局勢來看，中國需求仍值得期待。根據(jù)電線電纜行業(yè)十

33、二五規(guī)劃的內(nèi)容，由于智能電網(wǎng)建設(shè)、城鎮(zhèn)化趨勢以及鐵路和地鐵項目的帶動，未來十年中國線纜行業(yè)的增速達到8%及10%以上。線纜行業(yè)是銅的下游，在中國電線電纜行業(yè)是僅次于汽車的第二大產(chǎn)業(yè)，近年來對銅的消費占總量的60%86%，其發(fā)展情況直接影響精銅需求。盡管全球銅供給已出現(xiàn)過剩，中國今年乃至未來幾年內(nèi)的銅需求將依賴線纜行業(yè)，智能電網(wǎng)的發(fā)展將對銅需求形成強有力的支撐。13廠址選擇論證1.3.1 確定廠址 廣東省清遠市被譽為“中國再生銅都”，是華南地區(qū)最大的廢銅集散地，再生銅產(chǎn)量約占全國再生銅總產(chǎn)量的40%。清遠市清城區(qū)再生有色金屬產(chǎn)業(yè)已有近30年歷史，年拆解廢舊金屬近100萬噸，其中再生銅50多萬噸，

34、占全國再生銅產(chǎn)量的四分之一。華清再生資源工業(yè)園年回收各種再生工業(yè)原料196萬噸，其中廢銅料75萬噸，廢鋁料18萬噸，廢鋼鐵44萬噸，廢不銹鋼34萬噸，廢塑料原料13萬噸，混合塑料雜料12萬噸，粗加工利用率達到98%。據(jù)數(shù)據(jù)顯示2011年，清遠市回收的50萬噸再生銅與原生冶煉金屬相比，節(jié)約用電量13.04億千瓦時，節(jié)水1.97億立方米，減排1.9萬噸固體廢物。我國銅再生處理與發(fā)達國相比，差距較大。與國外先進的再生處理工藝相比，對廢雜銅預(yù)處理及再生利用工藝及裝備整體水平落后，廢雜銅的預(yù)處理及再生利用兩大環(huán)節(jié)脫鉤，我國至今還沒有一個從廢雜銅拆解到陰極銅精煉的完整廢雜銅工廠。因此為了能夠提高我國銅在再

35、生同資源的處理能力,并從廢雜銅拆解到高純陰極銅，在廣東清遠豐富的再生銅資源的產(chǎn)地建立一個銅電解廠是很有必要的。本設(shè)計將廠址選在廣東清遠云銅有色金屬有限責(zé)任公司內(nèi)，是對廣東清遠云銅電解車間的擴建。1.3.2廠址說明 廣東請遠云銅有色金屬有限責(zé)任公司坐落于廣東省清遠市清城區(qū)石角鎮(zhèn)，石角鎮(zhèn)是廣東省重點工業(yè)衛(wèi)星鎮(zhèn)之一，堪稱投資的“金三角”。位于清遠市的最南端，地處清遠、廣州、佛山三市的交匯點，南接廣州市花都區(qū)、西與佛山市三水區(qū)相鄰，區(qū)位優(yōu)勢非常明顯，交通十分便利，距新白云國際機場僅30分鐘車程。石角鎮(zhèn)是佛岡縣委、縣政府所在地，是全縣政治、經(jīng)濟、文化、信息中心，人口集中，商貿(mào)活躍。從石角鎮(zhèn)駕車沿京珠高速

36、公路到廣州僅30分鐘路程，距清遠66公里，距花都白云國際機場約60分鐘，區(qū)位優(yōu)勢十分明顯。 1.3.2.1 當(dāng)?shù)貧庀髼l件氣溫： 年平均氣溫 21.7最熱月平均氣溫 28.5最冷月平均氣溫 13.3極端最高氣溫 39.1極端最低氣溫 -0.6氣壓： 年平均氣壓 101.14KPa降雨量： 年最大降雨量 2635.2 mm 年最小降雨量 1800 mm 年平均降雨量 2258 mm 年最大日降雨量 733 mm蒸發(fā)量： 年平均蒸發(fā)量 1545.0mm濕度：年平均相對濕度 78% 年平均最大相對濕度 77%冰雪： 每年無霜期平均 314.4天 風(fēng)： 常年主導(dǎo)風(fēng)向 東北風(fēng)向 年最大風(fēng)速 36.5m/s

37、年平均日照： 1662.2小時1.3.2.2 交通條件 清遠市石角鎮(zhèn)擁有發(fā)達的交通通訊網(wǎng)絡(luò)，清三公路、原清廣公路以及水深開闊的北江河貫穿全鎮(zhèn)東西南北，鎮(zhèn)內(nèi)道路縱橫交錯，四通八達，水陸交通相當(dāng)便利。京廣鐵路途經(jīng)區(qū)內(nèi)銀盞、源潭兩站，營運線長30公里；北有107國道縱貫全區(qū)，至廣州花都新國際機場僅有28公里，東有清佛公路，西有清三公路，自然村之間全部鋪上水泥路面，暢通無阻；北江河?xùn)|西流向可長年通航100噸輪船，有專用深水碼頭和直通港澳地區(qū)、黃埔港的定期航班。發(fā)達的水陸空通道，使清城區(qū)交通形成水、陸、空立體交通網(wǎng)絡(luò)，與廣州、佛山及珠三角地區(qū)形成“一小時生活圈”。1.3.2.2水利及電力資源清城區(qū)境內(nèi)河

38、流屬珠江流域北江水系。區(qū)境內(nèi)的北江一級支流有大燕河、筆架河、樂排河、文洞河，二級支流有迎咀河、銀盞河、高橋水。石角鎮(zhèn)東南部有依山傍水，石角鎮(zhèn)水電站為全鎮(zhèn)人民生活和工業(yè)用水提供充足的水資源。全鎮(zhèn)建有設(shè)施完善、功能齊全的郵電所三所，裝機容量達40000門，供電供水設(shè)施也相當(dāng)完善，建有 110千伏的變電站1個，全鎮(zhèn)農(nóng)網(wǎng)改造已于99年全面完成，鎮(zhèn)自來水廠日供水 量達10000噸，較好地滿足城鎮(zhèn)居民及工業(yè)用水。1.3.2.4人力資源 全鎮(zhèn)總面積180.3平方公里，耕地總面積6萬畝，常住人口約67000人。僑胞眾多，勞動力資源豐富。清城區(qū)有海外華僑和港澳同胞10多萬人，是省重點僑鄉(xiāng)之一?，F(xiàn)有勞動力20多萬

39、人，在發(fā)展勞動密集型出口加工等行業(yè)具有勞動力成本優(yōu)勢。再有企業(yè)與高校之間有良好的合作，企業(yè)每年都要從昆明、湖南等地區(qū)引入各類人才，同時企業(yè)也提供機會讓員工繼續(xù)深造，為企業(yè)長遠發(fā)展提供保障。 概括以上條件可知，清遠石角鎮(zhèn)的地理環(huán)境、氣候條件、交通運輸方面、水電供應(yīng)條件以及人力物力和資源條件都為銅冶煉廠、銅電解車間的設(shè)計和生產(chǎn)提供有利的保障。 1.4 設(shè)計規(guī)模及產(chǎn)品方案 根據(jù)設(shè)計任務(wù)書，本次設(shè)計的規(guī)模是：年產(chǎn)8萬噸高純陰極銅的電解車間。為了完成年產(chǎn)量生產(chǎn)任務(wù)，每年所需要的陽極板銅量為99122.1746 t /a。本設(shè)計采用外尺寸長寬深：586013301520mm的電解槽364個，材質(zhì)為鋼筋混泥

40、土內(nèi)襯玻璃鋼，同時采用相應(yīng)的一套生產(chǎn)設(shè)備及管理機構(gòu)。 本世紀的主要產(chǎn)品是高純陰極銅。此外，還產(chǎn)出陽極泥、硫酸銅、硫酸鎳、砷銻渣。而其中的陽極泥送往稀貴車間可回收金、銀、硒、碲等貴金屬。1.5 綜合綜合技術(shù)指標表1-6 技術(shù)指標名稱單位數(shù)量名稱單位數(shù)量電解液組成Cug/L50添加劑用量硫脲g/ t銅50H2SO4g/L175鹽酸g/ t銅600Nig/L15明膠g/ t銅65Asg/L4陽極周期天21Sbg/L0.6陰極周期天7Big/L0.5直流電耗Kw.h/t銅258.11Feg/L3電解直收率%81.18電流密度A/m2260蒸汽消耗t/ t銅0.71電解液溫度61硫酸消耗kg/ t銅5同

41、極中心距mm95電流效率%98每槽循環(huán)速度L/min-1.槽-130殘極率%17循環(huán)方式下進上出槽電壓V0.3電解方式傳統(tǒng)電解法電解回收率%99.81.6 存在的問題和建議第二章 銅電解車間生產(chǎn)工藝流程圖簡述2.1 工藝流程圖簡述 電解精煉過程通常包括:陽極加工、始極片制作、電解、凈液及陽極泥加工等工序。當(dāng)然若是采用改進的永久性陰極工藝就免去了始極片的制作。 在實際生產(chǎn)中，首先要生產(chǎn)始極片，即在種板槽中用火法精煉或熔煉產(chǎn)出的陽極銅作為陽極，用鈦母板作為陰極，用硫酸、硫酸銅水溶液作電解液，通過一定電流密度的直流電，使陽極的銅電化學(xué)溶解，并在母板上析出純銅薄片（始極片）。將始極片從母板上剝離后經(jīng)過

42、整平、壓紋、鉚耳、穿銅棒、包邊等工序加工后可作為生產(chǎn)槽所用的陰極。然后在生產(chǎn)槽中用同樣的陽極板和始極片進行電解，電解好的陰極通過剝離機組把銅片剝離下來，從而產(chǎn)出最終產(chǎn)品陰極銅。再有電解液需要定期定量經(jīng)過凈液系統(tǒng)，以保證電解液中銅離子濃度穩(wěn)定，并脫除過高的鎳離子和砷、銻、鉍等雜質(zhì)。 隨著冶煉技術(shù)的進步，生產(chǎn)設(shè)備的不斷改進，除了傳統(tǒng)方法之外，出現(xiàn)了兩種新的電解生產(chǎn)技術(shù)：周期反向電流法（PCR）電解，永久性不銹鋼陰極（ISA）電解。下面將對這三種電解生產(chǎn)方法進行簡要的對比。2.1.1傳統(tǒng)電解法 該法在世界各國均已有多年生產(chǎn)歷史，工藝成熟可靠，操作簡單、投資少、見效快、電耗低。特別是采用了機械化、自動

43、化水平高的陰陽極加工機組，并采用新技術(shù)適當(dāng)提高了陰陽極板的垂直度以后，陰極銅產(chǎn)品質(zhì)量得到顯著的改善。但是傳統(tǒng)法的始極片制作工藝復(fù)雜，不僅需要獨立的生產(chǎn)系統(tǒng)，而且制作過程中勞動強度過大，再有電解槽數(shù)量多、廠房占地面積大、工藝流程自身存在一些缺陷。然而經(jīng)過多年生產(chǎn)實踐對傳統(tǒng)法中存在的缺陷進行改造，比如調(diào)整種板槽陽極更換周期和順序、陰陽極板加工機組的優(yōu)化與改進、板陽極優(yōu)化、整種板槽陽極更換周期和順序、更換貯液槽；改造種板導(dǎo)電棒兩端結(jié)構(gòu)使鈦母板與導(dǎo)電棒接觸部位電流分配均勻；使傳統(tǒng)法的生產(chǎn)效率有較大的提高，環(huán)境污染程度大大減低。表21 云銅電解廠傳統(tǒng)法的作業(yè)技術(shù)參數(shù)電流密度240A/m2陰極周期12天陽

44、極尺寸長X寬X高：840x900x45mm電解液濕度Cu:3550g/L, H2SO4：150190g/L極間距85mm電解液成分6065%電解液溫度58680C陽極殘極率20%24%陽極重量265kg/塊電流效率98%陽極周期24天作業(yè)率97%98%2.1.2 周期反向電流 周期性短時間改變直流電流方向的電解方法。電解陰極及陽極和常規(guī)電解相同，周期性短暫反向，是為了克服陽極鈍化，電流密度達300350A/m2。，可強化生產(chǎn)，節(jié)省投資，縮短電解銅在產(chǎn)周期。缺點是電流效率低于傳統(tǒng)電解法，電耗高于傳統(tǒng)電解法,采用周期反向電流電解的電能消耗要比傳統(tǒng)電解法高出30%左右，因此不建議采用周期反向電流法。

45、2.1.3 ISA法永久陰極電解，又名艾薩（ISA）電解法。和常規(guī)電解不同，陰極是永久性的不銹鋼板，在不銹鋼陰極板上析出的電解銅定期取出剝離作為成品。1979年澳大利亞精煉銅公司（Coppei refinet iesplyLtdCRL）首先將此法用于銅電解精煉工業(yè)生產(chǎn)，以后美國、加拿大和聯(lián)邦德國等精煉廠也應(yīng)用了這一方法。艾薩電解法是世界上最先進的銅電解技術(shù)，其成熟的永久性不銹鋼陰極適用于電解精煉和電解沉積作業(yè)。艾薩電解的技術(shù)關(guān)鍵是永久性可重復(fù)使用的陰極板，這是與使用銅始極片的傳統(tǒng)種板工藝最主要的區(qū)別。ISA電解法有如下幾個優(yōu)點：陰極板堅硬耐用、使用壽命長，循環(huán)周期短，陰極銅的質(zhì)量高，殘極率低；

46、電銅化學(xué)質(zhì)量高；電解電流密度高，蒸汽消耗低；金屬積壓量少、流動資金周轉(zhuǎn)快；生產(chǎn)機械化程度高，陰陽極機組可高效運作，生產(chǎn)效率高，人力成本低；生產(chǎn)車間清潔；同時ISA電解法也存在許多缺點：永久性不銹鋼陰極比使用傳統(tǒng)陰極銅造價高； 剝離機組及陽極機組占地面積大，并且成本價較高； ISA法總的基建投資將高于常規(guī)電解的投資；ISA法機械化程度高，并且連續(xù)作業(yè)，若是生產(chǎn)機組中某環(huán)節(jié)出現(xiàn)故整個生產(chǎn)過程將受到影響。對于大型企業(yè)來說投資大，成本收回也快，ISA法無疑將比傳統(tǒng)法更有經(jīng)濟效益，更有容易實現(xiàn)清潔生產(chǎn)；但對于小規(guī)模生產(chǎn)電解車間來說，ISA法投資成本過高，企業(yè)成本收回不容易，不利于盈利。表22 傳統(tǒng)法與I

47、SA法兩種工藝的技術(shù)經(jīng)濟指標比較（10萬噸/年）項目傳統(tǒng)法ISA法指標單價費用指標單價費用設(shè)備投資15740萬元22200萬元建筑投資21000 m23800元/ m27980萬元19580 m27440萬元定員180人3萬元60人3萬元蒸汽單耗0.8t/ tCu0.6t/ tCu電流密度250A/ m2280 A/ m2殘極率17.5%1216%綜合指標350度/tCu400度/ tCu 表23 傳統(tǒng)法與ISA法兩種工藝設(shè)計的工廠參數(shù)和指標（20萬噸/年）項目單位指標傳統(tǒng)法ISA法生產(chǎn)能力萬噸/年2020電解車間占地面積m2420.4x55354.5x55電解槽內(nèi)尺寸（長X寬X深）mm597

48、0x1170x14005840x1170x1400電解槽數(shù)量個868720陽極尺寸mm1000x9601000x960陰極尺寸mm1020x9801010x1029同極中心距mm105100每槽陽極數(shù)塊5455每槽陰極數(shù)塊5354電流密度A/ m2240280陽極周期d2421陰極周期d127殘極率%1815槽電壓V0.260.30.30.35電流效率%9696交流電耗KWh/ tCu370430蒸汽單耗t/ tCu0.80.3工程投資萬元4.5億5.4億綜合比較三種方法的優(yōu)缺點以及我國具體的工藝水平可知，三種方法各有優(yōu)缺點，但是周期反向電流法生產(chǎn)電能消耗較高，不夠經(jīng)濟。傳統(tǒng)工藝流程的使用時間

49、久，對工藝的了解程度高，技術(shù)水平，維護水平都較為高，便于建廠之后的維護。ISA法的陰極質(zhì)量高，生產(chǎn)量大，但是投入大。從上面兩表中比較可以看出如果企業(yè)電解生產(chǎn)規(guī)模年產(chǎn)大于10萬噸，則選擇ISA法有經(jīng)濟價值，綜合指標高。但對于本設(shè)計年產(chǎn)8萬噸陰極銅的電解車間而言采用ISA法，投資成本大，不利于成本的回收及盈利。因此綜合考慮本設(shè)計采用傳統(tǒng)電解法更有經(jīng)濟價值和更有利于做到節(jié)能減耗，充分利用二次資源來回收有價金屬資源。2.2工藝流程圖2.2.1 電解銅的基本原理2.2.1.1 電解精煉過程示意圖圖2.1 電解精練過程示意圖2.2.1.2 銅電解精煉原理銅電解精練,是利用銅和雜質(zhì)的電位序不同,在直流電的作

50、用下，陽極上的銅既能電化學(xué)溶解，又能在陰極上電化析出，雜質(zhì)有的進入電解液，有的進入陽極泥。這樣使銅和雜質(zhì)進一步分離。電解過程的電極反應(yīng)：電解液中各組分部分或全部溶解。未通電時，這些離子處于無序熱運動狀態(tài)；通電后，他們做定向運動，陽離子向陰極移動，陰離子向陽極移動，同時在兩極與電解液之間發(fā)生相應(yīng)的電化過程。陽極反應(yīng) 電解精煉過程中陽極上進行氧化反應(yīng) 式中Me是指比銅更負電性的雜質(zhì)元素，因其濃度降低，電極電位進一步降低，從而優(yōu)先溶解進入電解液。Au、Ag及Pt族元素點位更正，在陽極上不能被氧化進入溶液，落到電解槽底部進入陽極泥中。由于陽極的主要成分是銅，故陽極上的主要反應(yīng)為銅溶解為銅離子。 陰極上

51、反應(yīng) 在陰極上進行還原反應(yīng)陰極上主要析出銅，只有當(dāng)電解液中Cu2+濃度降低，才有可能使已進入電解液的雜質(zhì)在陰極上析出。 綜上所述，銅電解精煉的電極反應(yīng)，主要是陽極銅的電化學(xué)溶解和銅離子在陰極上的電化析出。2.2.2工藝流程圖本設(shè)計采用傳統(tǒng)電解法，工藝流程圖如圖2.2：圖2.2 工藝流程圖第三章 主要技術(shù)條件及經(jīng)濟指標的選擇與論證3.1 概述3.1.1 陽極銅本設(shè)計的陽極銅來源:廣東清遠云銅有色金屬有限責(zé)任公司現(xiàn)在采用的電解系統(tǒng)是小陽極板常規(guī)電解工藝，總生產(chǎn)能力年產(chǎn)10萬噸。清遠石角鎮(zhèn)是一個銅二次資源的集散地，廣東清遠云銅有色金屬有限責(zé)任公司是廣東省最大的一個銅冶煉企業(yè)。為了能夠增加市場的竟爭力及適應(yīng)社會經(jīng)濟的發(fā)展，因此清遠云銅的產(chǎn)品應(yīng)該在產(chǎn)品的檔次以及技術(shù)裝備水平上力爭做得更好。本次設(shè)計是為清遠云銅的擴建設(shè)計，在公司已有設(shè)施的基礎(chǔ)上充分利用一切資源，并且對現(xiàn)有電解工藝進行進一步的改進，引進一些新方法和新工藝。本次設(shè)計采用改進優(yōu)化后的傳統(tǒng)電解工藝，結(jié)合設(shè)計的規(guī)模確定本設(shè)計采用大陽極板，并且由清遠云銅自身生產(chǎn)，引進一些陽極及陰極加工機組以適應(yīng)擴建后生產(chǎn)需求。表 31 本次設(shè)計陽極銅成分（%）CuAuAgAsSbFePbBi99.420.00440.0070.0870.0420.0020.0290.028NiSeTeZnSO其它合計0.0240.0