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前言
铜在我们日常生活中应用很广的金属元素,它导电性强所以很广泛的应用于电线方面,还有一些机器的外客也经常会用到。目前世界的铜的需求是供不应求,价格也断的上涨,我国正处在快速的发展之中,铜的需求量非常之大,国内的铜都不满足所需,很多都要从国外购买。还有就是铜的生产却又跟不上实际的需要,这主要是铜电解生产的水平相对还比较落后,废品率比较高,还没有实现全自动化生产所造成的。我国的铜电解也取得的不少优秀成果,有相当大的空间可以进行提升。但是还有很多不足之处,有待于我们去改进和提高。
金属铜,元素符号Cu,原子量63.54,比重8.92,熔点1083oC。纯铜呈浅玫瑰色或淡红色,表面形成氧化铜膜后,外观呈紫铜色。铜具有许多可贵的物理化学特性,例如其热导率和电导率都很高,化学稳定性强,抗张强度大,易熔接,具抗蚀性、可塑性、延展性。纯铜可拉成很细的铜丝,制成很薄的铜箔。能与锌、锡、铅、锰、钴、镍、铝、铁等金属形成合金.
铜电解加工是铜冶炼厂最重要的工艺过程之一。在铜电解过程中,为确保电解铜的质量,必须对阳极板进行加工。阳极板的加工主要是对阳极板进行校平、挂耳的矫正和挂耳支承面的铣削加工。过去我国的铜冶炼厂由于受工业水平和经济实力的限制,所采用的加工制作设备极其原始和落后,阳极板的校平还采用人力操作方式,劳动强度大,且不能
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满足生产的要求。因此本次设计是以上面所要达到的和出现的问题为目的的。
由于设计题目的复杂性,任何一个学生都不可能独立完成,而是各有分工。本人主要所针对阳极板自动生产线后翻板的设计。
本说明书共分为4章。第一章为铜电解概述,主要介绍铜生产现状;铜电解生产方法,液压传动与控制技术等。第二章为阳极板自动生产线介绍,主要包括国内其他生产线的介绍;云南铜业有限公司自动生产线介绍,两条线之间的异同点。第三章为机械设计部分,主要介绍分析调研;运动方案分析;机构运动分析;机构动力分析;结构设计;绘制总装配图;画部分零件图等。第四章为液压控制部分,主要介绍执行元件速度、负载、功率分析;液压执行元件的运动方式和工作范围;液压系统原理图设计;液压元件的选择计算;效率与热平衡计算;集成块设计。最后还有结论;总结与体会;谢词;参考文献。
由于本人水平有限,文章中难免存在着有些不足之处,请老师指教。
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第一章 铜电解
1.1铜电解精练概述
铜的火法精练一般能产出含铜99.0%~99.8%的粗铜产品,但仍然不能满足电气工业对铜的性质的要求,其他工业也需要使用精铜。因此,现在几乎所有的粗铜都经过电解精练,以除去火法精练难于除去的杂质。铜的电解精练是将火法精练的铜浇铸成阳极板,用纯铜薄片作为阴极片,相间地装入电解槽中,用硫酸铜和硫酸的水溶液作电解液,在直流电的作用下,阳极上的铜和电位较负的贱金属溶液进入溶液,而贵金属和某些金属(如硒 碲)不溶,成为阴极泥沉于电解槽底。溶液中的铜在阴极上优先析出,而其他电位较负的贱金属铜不能在阴极上析出,留于电解液中,待电解液定期净化时除去。这样,阴极上析出的金属铜纯度很高,称为阴极铜或电解铜,简称电铜。
含有贵金属硒和碲 、等稀有金属的阳极泥,作为铜电解的一种副产品别行处理,以便从中回收金.银 硒 碲等元素。在电解液中逐渐积累的贱金属杂质,当其达到一定的浓度后,会妨碍电解过程的正常进行。例如,增加电解液的电阻和密度,使阳极泥沉降速度减慢,甚至在阴极上与铜一起共同放电,影响阴极铜的质量,因此必须定期定量地抽出净化,并相应地向电解液中补充新水和硫酸。抽出的电解液在净化过程中,常将其中的铜.镍等有价元素以硫酸盐的形态产出,硫酸则返回电解系统重
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复使用 。
在铜电解车间,通常设有几百个甚至上千电解槽,每一个直流电源串联其中的若干个电解槽成为一个系统。所有的电解槽中的电解液必须不断循环,使电解槽内的电解液成分均匀。在电解液循环系统中,通常设有加热装置,以将电解液加热至一定的温度。
电解工序有两种方法,电解精练法(简称电解法)和电解容积法(简称电积法)。电解精练是以粗金属为阳极,以精金属为阴极,在该金属的盐溶液(电解液)中进行的。在直流点的作用下,阳极金属不断溶解,以离子形式向阴极迁移聚集,产生纯净的金属。电解精练常常是火法冶金过程的最后精练工序。电解沉积法常常是湿法冶金过程的最后精练工序。就电解工序本身而言,两者的区别在于,电解法采用可溶阳极,而电积法采用不溶阳极。铜的精练,除了少部分采用电解沉积法外,大部分采用电解精练法。而铜的电解精练法,由于所使用的极板的不同,通常又有三种方法:常规电解精练法,永久性阴极板法和薄形阳极板法。
铜电解过程的铜的精炼一般采用电解法,它是在电解槽中进行的,电解时要求阳极板均匀排列在电解槽中,每块阳极板要求垂直放置,要求阳极板与阴极板亨间的距离一致,因此,在电解之前,需要对阳极板进行加工,加工工序主要有两道,一是将整块阳极板压平、校耳,压平的目是使整块阳极板于阴极板的距离都一致,校耳的目的是为了方便后面的铣耳加工;二是铣削阳极板两挂耳的底面,将铸造时的斜面加工成园弧面,使阳极板在电解槽中垂直放置。
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整条生产线都是针对上述两点要求进行设计的。
电极反应:传统的铜电解精练是采用纯净的电解铜薄片作为阴极,阳极铜板含有少量杂质(一般为0.3%~1.5%)。电解液主要为含有游离硫酸的硫酸铜溶液。电解精练过程如下:
阳极: Cu-2e= Cu2+ 阴极: Cu2++2e= Cu
铜电解精炼原理图
在未通电时,上述反应处于动态平衡。但在直流电通过电极和溶液的情况下,各种离子作定向运动,在阳极上可能发生上面的反应:
在电解槽里放着很多块阳极板和阴极板,它们相互之间整齐的排列着,相间隔很小,这有利于更大程度的电解,而且减少能源的浪费。
这样阳极板上的铜在化学反应的作用下就跑到了阴极板上,随着阳极板上变薄,阴极板越来越厚,到了一定程度就从阴极板上把铜剥离下。
为了在铜电解中获得良好的技术经济指标,通常采用含铜在99%以上的火法精练铜作为阳极。除了控制阳极铜的化学成分及杂质在其中的
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