7.6.3 车间及跨的选择 ............................................. 50 7.7 电解液供液管 ................................................. 50 7.8 其他设备及设施 ............................................... 51 7.8.1 阳极泥过滤设备 ........................................... 51
第八章环保措施 .................................................. 52
8.1 环境保护 ..................................................... 52 8.2 安全生产 ..................................................... 52 参考文献 .......................................................... 54 致谢语 ......................................................... 55
第1章文献综述
1.1 概述
1.1.1 铜的物理化学性质[1]
铜是化学元素周期表第四周期IB族元素。原子序数为29，元素符号为Cu，相对原子质量为63.54，电子构型为3d104s1。
金属铜呈玫瑰红色，电解铜的密度为8.194g/cm3，退火铜材为8.93 g/cm3熔点为1083℃，融化热为13.01kJ/mol，铜的蒸汽压较低，在熔铸温度下为0.15?0.29Pa,蒸发热为304.63 kJ/mol，莫氏硬度为3。
铜有两种天然同位素，质子数分别为63和65还有其它9种同位素。 铜有很大的韧性、延展性和柔性，容易锻造和压成薄片，可以轧成很细的金属丝。
磨光的铜呈红色，其互补色为光线透过很薄的铜片或熔融状态铜时所产生的绿色。
金属铜易溶于硝酸等氧化性酸，若无氧化剂或适宜配位试剂存在，则不溶于非氧化性酸。如果生成的配合物稳定常数很大，铜甚至可溶于该络合剂的水溶液并产生氢气，如
Cu+4CN+2H2O→[CuI(CN)4]3O+H+H2
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有时，氧可促进金属铜的溶解，如
Cu+4NH3+1/2O2+H2O→[Cu(NH3)4]2++2OH—
铜与浓硫酸的反应比较复杂，在高于270℃时，生成硫酸铜与二氧化硫，温度较低时则有Cu2S生成
5Cu+4H2SO4→Cu2S+3CuSO4+4H2O
卤素、卤素互化物、硒和硫均易侵蚀铜；硫化橡胶可使铜变黑，室温下铜与四氧化二氮不发生反应，但字硝基甲烷、乙腈、乙醚或乙酸乙酯存在时，则生成硝酸铜
Cu+2N2O4→Cu(NO3)2+2NO
1.1.2 铜的化合物的物理化学性质[1]
1.氧化亚铜 [Cu2O]
氧化亚铜是反磁性化合物。根据晶粒大小不同，铜颜色也有不同，组织致密的呈樱红色，粉状的尾洋红色，人工合成的可能为黄色、橙色、红色或者暗褐色(视其制备方法而定)。
Cu2O的熔点为1235℃，高温下稳定，熔化时与液态Cu2O的氧的蒸汽压为80Pa，而冷至Cu-Cu2O低共熔点1080℃时，氧的蒸汽压为53.6Pa，分解反应的氧压为3.33×103Pa。
Cu2O易于被C、CO、H2、CxHy还原成金属 Cu2O与Cu2S共热是发生反应为：
2Cu2O+Cu2S→6Cu+S2O
该反应与450℃开始，1100℃完成，这是铜锍吹炼成粗铜的基础。 Cu2O与FeS共热时发生反应为：
Cu2O+FeS→Cu2S+FeO
该反应向右进行的趋势很大，这是造锍熔炼的基本反应。
Cu2O也可以溶于FeCl3、Fe2(SO4)3等含有高铁(Ⅲ)离子的溶液中，生成铜(Ⅱ)离子，这是氧化矿湿法冶金的基础，即：
Cu2O+2Fe++2H+→Cu2++2Fe2++H2O
2.氢氧化铜[Cu(OH)2]与氧化铜[CuO]
通常硫酸铜溶液种加碱即可生成氢氧化铜凝胶。碱过量时，氢氧化铜凝胶因脱水而变黑，而凝胶稳定的原因是由于生成了蓝色碱式硫酸铜。缓慢加热无水氢氧化铜则分解氧化铜。
[Cu(OH)2]在室温下溶解度很小，它有微弱的两性倾向，可溶于极浓的氢氧化钠或氢氧化钾溶液形成蓝色溶液，加热更易溶解。氨水溶解[Cu(OH)2]形成[Cu(NH3)4]2+离子。
黑铜矿属于天然CuO，黑色无光泽，CuO是不稳定化合物，加热时依下式分解：
4CuO→2Cu2O+O2
CuO易被H2、C、CO、CxHy等还原为金属，在冶金过程中，还可被其他硫化物和电位较负的金属如锌、铁、镍等还原，即：
2CuO+2FeS→Cu2S+2FeO
3.硫化亚铜[Cu2S]和硫化铜[CuS]
硫化亚铜易辉铜矿的形态存在于自然世界中，为黑色晶体，具有斜方晶格和萤石晶格两种。硫化亚铜很难溶于水，熔点为1130℃。
在高温下发生氧化反应是生成铜和二氧化硫。常温下Cu2S可溶于稀硝酸，氧化剂如硫酸铁存在时，Cu2S可溶于无机酸；三价的铁盐特别是铁的硫酸盐和氯化物的中性溶液也可使之溶解；在空气中，Cu2S可部分溶于氨水生成氨配合物；Cu2S也溶于氰化钾或氰化钠溶液，形成氰配合物，即：
Cu2S+4CN→2[Cu(CN)2]—+S2—
硫化亚铜与浓盐酸作用时，逐渐放出H2S；与浓硫酸作用生成CuS、CuSO4、和SO2。
硫化铜以铜蓝的形态存在于自然界。CuS是一种不很稳定的晶体化合物，呈黑色，难溶于水加热时分解为硫化亚铜和硫单质。
CuS可溶于热硝酸和碱金属氰化物溶液，生成四氰合亚铜配离子。在氧化剂如硫酸铁或溶解氧存在时，可溶于无机酸、三价铁的硫酸盐与氯化物的中性溶液，硫化铜如溶于氨水。
4.氯化亚铜[CuCl]和氯化铜[CuCl2]
氯化亚铜为白色粉末，受日光作用是迅速变为暗黑色。CuCl在390℃时即显著会发，。这是氯化冶金的基础。
CuCl很难溶于水，但易溶于盐酸，由于形成配离子，溶解度随盐酸浓度增大而增大。用水稀释CuCl的浓盐酸溶液则有析出CuCl沉淀。
CuCl可溶于KCl等氯化物溶液中，也溶于Na2S2O3溶液；溶于氨水成无色溶液，由于亚铜离子易氧化为铜离子，溶液在空气中迅速变蓝。
氯化铜为人工合成物。氯化铜隔绝空气加热至340℃离解成CuCl，并放出氯气。
无水氯化铜极易溶于水形成蓝绿色溶液，在浓盐酸种形成四氯合铜配离子而呈黄绿色。
加热时能被氢、一氧化碳或碳化钙还原为金属铜。 5.硫酸铜
硫酸铜在自然界以五水硫酸铜的矿物形态存在。硫酸铜是最重要的铜盐。五水合物是最经常存在的形式，为蓝色结晶状，加热时容易风化失水。
硫酸铜易溶于水和酸，水溶液呈酸性，并不同程度地溶解于甲醇、乙醇、甘油、乙二醇和胺类。
在硫酸铜水溶液中加入适量氨水是，先生成蓝色氢氧化钾凝胶，再加入过量氨水时，氢氧化钾凝胶溶解形成天蓝色的四氨合铜配离子。用金属锌或铁可以从硫酸铜水溶液中置换出金属铜。用金属镁与硫酸铜水溶液反应生成氧化亚铜与氢。
1.1.3 铜的用途[2]
1.1.3.1 铜单质的用途
通的用途十分广泛，一直是电气、轻工、机械制造、交通运输、电子、邮电、军工等行业不可缺少的原材料。
铜的电导率高，仅次于银，因此铜在电气、电子技术、电机制造等工业部门应用最广，用量最大。铜的导热性能好，因此常用制造加热器、冷凝器与热交换器等。通的延展性能好，易于成型和加工，在飞机、船舶、汽车等制造业多用来生产各种零部件。铜的耐蚀性较强，盐酸和稀硫酸对铜不起作用，在化学、制糖和酿酒工业中多被用来制造真空器、蒸馏器、酿造锅阀门及管道等。
铜能与锌、锡、铝、镍、和铍等形成多种重要合金。黄铜(铜锌合金)、青铜(铜锡合金)、用于制造轴承、活塞、开关、油管、换热器等。铝青铜(铜铝合金)抗震能力很强，可用于制造需要强度和韧性的铸件。铜镍合金种的蒙乃尔合金以抗蚀性著称，多用于制造阀、泵、高压蒸汽设备。铍青铜的力学性能超过高级优质钢，广泛用于制造各种机械部件、工具和无线设备。 1.1.3.2 铜的化合物的用途
铜的化合物有着广泛的用途，介绍如下：
硫酸铜：广泛应用于棉及丝织品印染的媒染剂，制造绿色及蓝色颜料，用作杀虫剂、水的杀菌剂、木材防腐剂，鞣革，铜的电镀，电池，雕刻及制造催化剂，饲料添加剂和有色金属选矿工业，船舶油漆工业及其他化工原料的制造。
氧化亚铜：其广泛地应用于涂料、玻璃、陶瓷、塑料、农业及有机工业催化剂、光催化剂、阻燃抑烟材料、多层陶瓷电容器电极用铜粉制备的中间体材料和用于制船底防污漆、用作杀菌剂、红色玻璃染色剂，还用于制造各种铜盐、分析试剂及用于电器工业种的整流电镀等。
氯化铜：电镀工业作电镀槽增加铜离子添加剂使用。有机物氢化反应作催化剂、媒解剂。玻璃、陶瓷工业用作色素合成原料，酞菁颜料原料。印染种作氧化催化剂，照相制作中腐蚀剂，木材防腐剂，铝合金着色剂，农业杀虫剂、鱼饲料添加剂和人体铜营养剂等。
碱式碳酸铜：碱式碳酸铜可用来制造信号弹、烟火、油漆颜料、杀虫剂和解毒剂，也用于电镀等方面。
硝酸铜：用作陶瓷的着色剂，制取纯度高的氧化铜、硝酸铜、及铜系催化剂，荧光粉激活剂的原料，电镀工业作电镀槽镀液配料。
铜的其他化合物也有广泛的用途，不在进行详细的论述。
1.2 炼铜的原料
1.2.1 铜的矿产资源[2]
自然界中含铜矿物有200多种，具有工业价值的铜矿有15种，如自然铜、辉铜矿(Cu2S)、铜蓝(CuS)、斑铜矿(Cu5FeS4)、黄铜矿(CuFeS2)、黝铜矿(Cu3SbS3)、