年产10万吨电解铜的铜电解车间设计(3)

2019-05-17 16:22

大于铁,而铁对氧的亲和力大于铜,是反应CuO2+FeS=Cu2S+FeO向右进行到底。因此在冰铜中的FeS未完全氧化造渣以前,理论上Cu2S是不会被氧化的。

CuO2也不溶于水,但溶于HCl、H2SO4、FeCl2、FeCl3、Fe2(SO4)、NH4OH、等溶剂中,这些反应为湿法冶金所应用。

(5) 硅酸铜xCun·ySi2·zH2O自然界中的硅酸铜有硅孔雀石CuO·SiO·2H2O和透视石CuO·SiO·H2O。它们在高温下分解成稳定的2Cu2O·SiO2,后者易被H2、C、CO等还原,也易被FeO、CaO等强碱性氧化物和铜、铁硫化物分解,并能溶于浓硝酸、稀醋酸、盐酸和硫酸中。

(6) 硫酸铜CuSO4,自然界的硫酸铜为天蓝色三斜晶体系结晶的胆矾。无水硫酸铜为白色粉末,加热时分解成CuO和SO3(SO2+O2)。

硫酸铜易溶于水,铁、锌等可从硫酸铜中置换出铜。 (7) 氯化铜CuCl2,氯化铜无天然矿物,人造氯化铜为褐色粉末。熔点为498℃。沸点低,易挥发,也溶于水。氯化铜不稳定,加热至340℃即分解生成白色粉末的氯化亚铜:CuCl2=Cu2Cl2+Cl2。

1.2铜的用途

(1) 铜的导电性

铜最重要的特性之一便是其具有极佳的导电性,其电导率为58m/(Ωmm2)。这一特性使得铜大量应用于电子、电气、电信和电子行业。铜的这种高导电性与取原子结构有关;当多个单独存在的铜原子结合成铜块时,其价电子将不再局限于铜原子之中,因而可以在全部的固态铜中自由移动,其导电性仅次于银。铜的导电性国际标准为:长1m重1g的铜在20℃时的导电量公认为100%。现在的铜炼技术已经可以生产出同品级铜的导电量比这个国际标准高出4%~5% 。

(2) 铜的导热性

固体铜中含有自由电子所产生的另一重要效应就是其拥有极高的导热性,其热导性为386W/(m.k),导热性仅次于银。加之铜比金、银储量更丰富,价格更便宜,因此被制成电线电缆、接插件端子、汇流排、引线框架等各种产品,广泛用于电子电气、电讯和电子行业。铜还有各种换热设备如热交换器、冷凝器、散热器的关键材料,被广泛应用于电站辅机、空调、制冷、汽车水箱、太阳能集热器栅板、海水淡化以及医药、化工、冶金等各种换热场合。

(3) 铜的耐蚀性

铜具有良好的耐蚀性能,优于普通钢材,在碱性气氛中优于铝。铜的电位

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序中是+0.34V,比氢高,是电位较正的金属。铜在淡水中的腐蚀速度也很低(约0.05mm/a)。并且铜管用于运送自来水时,管壁不沉积矿物质,这点是铁制水管所远不能及的。正因为这一特性,高级卫浴给水装置中大量使用铜制水管、龙头及有关设备。铜极耐大气腐蚀,其在表面可形成一层主要有碱式硫酸铜组成的保护薄膜,即铜绿,其化学成分为CuS04*Cu(OH)2及CuSO4*3Cu(OH)2。因此铜材被用于建筑屋屋面板、雨水管、上下管道、管件;化工和医药容器、反应釜、纸浆滤网;舰船设备、螺旋桨、生活和消防管网;冲制种类硬币(耐腐蚀性)、装饰、奖牌、奖杯、雕塑和工艺品(耐蚀性色泽典雅)等。

1.3铜资源状况 1.3.1世界铜资源

全球陆地上的铜矿资源量可能要比先前公布的16亿吨多。在深海中也蕴藏着丰富的铜矿资源,资源量可能达7亿吨。据2005年统计数字,全球铜矿储量4.7亿吨,基础储量为9.4亿吨。生产铜矿最多的前5个国家是,智利、美国、印度尼西亚、秘鲁和澳大利亚,2003年分别出产铜矿490万吨、112万吨 、97.9万吨、83.1万吨 、83.0万吨,全球铜矿资源分布及主要国家产量见表1-6。

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表1-1全球铜矿资源分布及主要国家产量

美国 澳大利亚 智利 中国 印度尼西亚 哈萨克斯坦 墨西哥 秘鲁 波兰 俄罗斯 赞比亚 其他国家 世界总值

铜矿产量 2003 1120 830 4900 610 979 485 361 831 495 675 330 1400 13600

2004 1160 850 5380 620 850 485 400 1000 500 575 400 1600 14500

储量 35000 24000 140000 26000 35000 14000 27000 30000 30000 20000 19000 60000 470000

基础储量 70000 43000 360000 63000 38000 20000 40000 60000 48000 30000 35000 110000 940000

注:e为估计值。资料来源:U.S.G910gimlSurvey,MinerdCommtySuImlmries,January 2005.

按照铜的证实储量,俄罗斯仅次于智利和美国,居世界第三位。诺里尔斯克地区和科拉半岛的铜镍矿床(占俄罗斯总储量的40%多)、乌拉尔和西西伯利亚地区54个黄铁矿型铜锌与多金属矿床(占俄罗斯总储量的28.6%),是俄罗斯的主要铜原料基地,含铜砂岩型乌多坎矿床(23%)目前尚未开发,其余铜储量(75%)作为伴生组分产于其他矿床中。(占世界铜储量的60%以上)主要分布在美洲、大洋洲和东南亚诸国,层状铜矿床(大约20%)多分布在非洲国家(赞比亚、刚果)以及波兰、澳大利亚和阿富汗,含铜黄铁矿和黄铁矿多金

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属矿床(10%以上),往往分布在加拿大、日本、哈萨克斯坦、澳大利亚、阿富汗、俄罗斯。

1.3.2中国资源

目前,中国己发展成为全球最大的铜消费国、铜加工制造业基地、铜基础产品输出国,实现了中国铜工业的持续快速发展,对促进国民经济发展、增加财政税收及解决劳动就业等方而都取得了卓著的成绩,并且在世界铜行业内充当了重要角色。尽管如此,站在科学发展观的高度,认真审视我国铜工业产业链,就能够清晰地发现,铜资源依然是制约我国铜产业顺利发展的―瓶颈‖因素。因此,对铜资源问题必须引起我们的高度关注。

长期以来,我国铜资源不能满足国内消费需求,供需缺口较大,需要通过国际市场加以平衡,为此国家每年要花大量外汇。为了确保国民经济发展对铜产品的消费需要,保障铜资源的长期稳定安全供应,研究制定我国铜资源的发展战略己势在必行,但是在制定铜资源战略之前必须了解我国的铜资源现状,如表1-7所示。

表1-7 我国的铜资源现状与国外的铜资源现状比较

比较项目 国内

资源储量 2003年铜储量为1787万吨 保障程度 30.5年

矿床规模 大型铜矿少,中小型矿多;金

属量在500万吨以上的只有2个。

矿石质量 平均品位偏低,绝大多数斑岩

矿平均品位为0.5%。砂页岩型矿的平均品位为0.5%-1%

矿床类型 斑岩矿少,砂卡岩矿多,使

得溶剂萃取技推广受到限制;砂卡岩型铜矿多数适宜地下开采,开采成本高。

国内

2003年铜储量为47000万吨。 33.9年

巨型,大型铜矿多,铜矿年产在10万吨以上的有20个,其产量约占世界总量的45%。 平均品位偏高,智利与秘鲁斑岩型铜矿品位为1%-2%;刚果,赞比亚及波兰的砂页矿床品位为2%-5%;智利,美国及印度尼西亚等铜资源国家的斑岩型铜矿无论是矿床数量和储量均占80%以上,适宜使用溶剂萃取技术,使用成本偏低

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尽管我国铜矿资源的保障程度与世界铜矿资源的保障程度相仿,但是因资源的关系,我国铜矿资源的使用成本普遍高于世界,竞争能力十分有限。在全球经济一体化的大趋势下,应充分考虑利用国外的铜矿资源,这不仅是平衡国内铜市场供需缺口的需要,而且也是市场经济运行的必然选择。

我国铜矿资源的特点是中小型矿床多,大型、超大型矿床少。该特点使得我国铜矿山建设规模普遍偏小,且经过几十年的强化开采,它们的资源储量在大幅度减少,有的甚至己接近枯竭。虽然国家花大气力发展铜矿业,但是铜精矿(金属量)生产量并无显著增加;即使受国际上涨的影响,2004我国铜精矿(金属量)产量也仅有60.7万吨,比上年增长4.1%。另一方面,基于资源票赋关系,我国铜精矿的生产主要来自安徽、江西、湖北、石南及甘肃。以2004年为例,这五个省的铜精矿产量约占到全国总量的75%与此对应,这五个省的铜储量也占到全国的58.50%,基础储量占到全国的59.84%,查明资源储量将近占到全国的50%。因此,这五个省是我国铜工业的重要原料基地除湖北与石南外,其他三个铜精矿生产大省的共同特点是:它们的铜储量保障程度都比较高,且基础储量及查明资源储量都不错,具备资源储量级别升级的资源基础。考虑到地质勘查促进资源储量级别升级情况,未来20年内铜精矿生产大省的产能都能够稳住,甚至通过新建矿山及现有矿山产能的扩建,其铜精矿产量还有望扩张。但是也应看到,我国铜储量绝大部分都已被开发,在未来20年内还有一部分产能要消失,估计近几年新建的铜陵冬瓜山铜矿、石南大红山铜矿一期工程等重点工程,建成后只能弥补铜矿山消失产能。如果今后不增加大型铜矿床工程建设,估计铜精矿产量不会有多大的变化,基本维持在年产铜精矿(金属量)60万t的水平。

1.4中国铜的生产状况和消费 1.4.1中国铜的生产状况

据中国有色金属工业协会提供的统计资料显示,2000年底中国精炼铜产量为137.11万吨,2005年达260.04万吨,5年间增长100余万吨以上,居世界第二位;精铜消费量也呈快速增长态势,2000年精铜消费量为190万吨,2005年达到368万吨,居世界第一位。

中国铜产业技术改造步伐明显加快,装备水平大幅提高。江西铜业集团公司、铜陵有色金属集团公司、云南铜业集团公司等骨干铜冶炼企业,先后引进

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