距一般为75?90mm，大型极板则为100?110mm。
4.1.7 槽电压
槽电压由电解液电位降、金属导体(包括电板、阳极、阴极、铜棒等)电位降、接触点电位降、克服阳极泥电阻的电位降、浓差极化引起的电极电位降等组成。槽电压随电流密度的提高而上升。商品槽电压一般为0.2?0.3V；种板槽槽电压一般为0.38?0.4V。本设计商品槽槽电压为0.29V；种板槽槽电压为0.38V。国内商品电解槽技术操作条件如表4-3。
4-3国内商品电解槽技术操作条件实例
名称 电解液组H2SO4 Ni As Sb Fe Bi Cl- 电解液温度 电流密度同极中心距 每槽循环速度 循环方式 阳极寿命 阴极周期 添加剂用量骨胶硫脲 干酪素 盐酸
单位
g/L ℃ A/m2 mm L/min d d g/t g/t g/t ml/t
上冶 45?55 ﹤10 ﹤10 ﹤0.5 ﹤1 ﹤0.5 ﹤0.075 62?67 75 30?40
沈冶 40?48 ﹥15 ≦3.5 ≦0.6 ≦1.5 0.06 60?68 80 15?30
白银一冶 35?45 ﹤10 ﹤1.5 ﹤0.3 ﹤3 ﹤0.2 580?62 100 20?25
云冶 40?45 ﹤15 ﹤15 ﹤0.5 ﹤4 ﹤0.3 66?68 250 85 25?30
贵冶 42 188 4.5 2.9 0.58 1.88 1.03 0.06 ﹥60 240 105 30 中央底进上出 24 12 100 30?40 20?30 50
株冶 38?46 180?200 ﹤15 ﹤20 ﹤7 ﹤2 ﹤1 0.05 600﹤65 224?265
85 25?30 上进下出 12?15 4?5 40?70 20?50 10?20 0?1200
165?185 175?210 160?190 150?170
322?330 240?245 190?230
上进下出 上进下出 上进下出 下进上出 12?14 4 ﹤80 ﹤40 ﹤40 ﹤300
15 4?6 50?100 50?70 30?70
24 4?6 30?40 45?50
18 6 100 34 10 150
200?400 400?600
依据各厂电解槽操作技术条件与设计手册标准本设计的电解槽技术操作条件如表4-4。
表4-4本次设计电解槽技术操作条件
名称 电解液Cu
单位 g/L
45
名称 电流密度
单位 A/m2
240
H2SO4 Ni As Sb Fe Bi Cl- 电解液温度
g/L g/L g/L g/L g/L g/L g/L ℃
180?190 ﹤10 ﹤3 ﹤0.5 ﹤2 ﹤0.5 0.06 60
同极中心距 槽循环速度 循环方式 阳极寿命 阴极周期 骨胶添加量 硫脲量 干酪素 盐酸
mm L/min d d g/t g/t g/t mL/t
85 30 上进下出 18 10 100 50?70 30?70 400?600
4.2 铜电解技术经济指标[1][8]
4.2.4 电流率效
电流效率是指铜电解精炼过程中，实际析出的金属量与理论析出量的百分比。 理论析出量即平均电流强度(A)×实际开动槽数和开动时数×电化当量(1.186)×10-6
本指标包括商品槽、种板槽和脱铜电解槽的全部电流效率。一般为96?97%。影响电流效率的主要因素有：
短路阴极和阳极板不平整或悬挂不垂直，以及在阴极板边沿生成树枝状铜结晶都会导致极间短路。
漏电电解槽与电解槽之间，电解槽与地面之间，各贮槽与地之间以及电解液循环系统的绝缘不良等引起的漏电。
化学溶解电解液中存在的氧和三价铁离子能使阴极铜反溶，电解液的温度、游离硫酸浓度及铜离子浓度均能影响阴极铜反溶，通常由此使电流效率降低0.25
?0.75%
除上述因素外过高的电流密度、阳极含杂质较高等也可降低电流效率。
4.2.2 残极率
残极率是指产出残极量占投入阳极量的百分比。残极率低可减少重熔费和金属损失，提高直收率。但残极率过低会造成槽电压升高，电耗增加，甚至残极碎落损坏槽衬，一般残极率取15?18%。
4.2.3 铜电解回收率
铜电解回收率计算方法如下：
回收品指残极、铜屑、碎铜、送净液硫酸铜溶液和阳极泥等含铜物料(若阳极泥含铜本企业不能回收，则按损失处理)。铜电解回收率一般为99.6?999.8%
4.2.4 槽电压
槽电压时影响电耗的重要因素，槽电压由电解液电位降、金属导体(包括导电板、阳极、阴极、阴极铜棒等)电位降、接触点电位降、克服阳极泥电阻的电位降、浓差极化引起的电极电位降等组成。槽电压随电流密度得人提高而上升。商品槽槽电压一般为0.2?0.3V；种板槽槽电压一般为0.38?0.4V。
4.2.5 直流电能消耗
每吨电解铜的直流电能消耗按下式计算：
式中：W为直流电能的单位消耗[KW?h/电铜];Ece为电解槽的槽电压，即直流电通过一个电解槽是的电压降(V);；η为电流效率(%)；a为金属的电化当量，对于二价铜为1.186。
直流电能消耗包括商品电解槽、种板电解槽、脱铜电解槽及线路损失等全部直流电能消耗量，一般直流电能消耗为230?280KW?h/电铜
4.2.6 硫酸单位消耗等
硫酸单位消耗量一般为4?10kg/t电铜;水的单耗量一般为3?5m3/t电铜 蒸汽单耗与电解槽及各类贮槽的表面覆盖和槽壁保温措施有关。在无措施的情况下，一般为1.0?1.5/t电铜，有保温措施下，消耗一般为0.2?0.6/t电铜
表4-5国内铜电解技术经济指标实例
项目 电解总回收率 电解直收率
单位 % %
上冶 99.90 81～82.5
沈冶 99.93
白银铜冶 99.55 76
云冶 99.83
贵冶 99.60 78.88
株冶 99.90 75.6
直流电单耗 蒸汽单耗
KW?h/t电铜 t/t电铜
260～280
1 3 97 17 0.3～0.35 0.37～0.69
260 ﹤0.85 1.96 97 ﹤17 0.32 0.87
259 1.2 6.8 97 24 0.24?0.26
231 0.89 2.39 97.33 20.5 0.3 0.45
236 0.596 9.9 97.83 18.56 0.25 0.6
267.5 1.22 7.5 97 22 0.28?0.3
硫酸单耗 Kg/t电铜 电流效率 残极率 槽电压 阳极泥率
% % V %
依据课题任务要求与设计手册数据，本次设计铜电解技术经济指标如表4-6
表4-6本次设计技术经济指标
项目 单位
电解总电解直收回收率 率 % 99.5
%
直流电单
耗 KW?h/t电铜 250
蒸汽单耗 t/t电铜 1
硫酸单耗 Kg/t电铜 8
电流效率 % 97
残疾率 % 15
槽电压 V 0.29
阳极泥率 % 0.6
第5章铜电解精炼冶金计算
5.1 铜电解精炼物料平衡计算
计算条件 70000t电解铜/a 阳极成分见表5-1。
表5-1阳极成分(%)
Cu
Ni
As
Sb
Ag
Bi
Fe
Se+Te S
O
Au
Pb
99.45 0.05 0.12 0.018 0.082 0.07 0.002 0.01 0.002 0.14 0.006 0.05
电解铜回收率99.5%；电铜品位99.98%，残极率15%；阳极泥率0.6%；铜电解过程元素分配见表5-2.
表5-2铜电解过程元素分配(%)
元素
进入电解液
Cu Ni As Sb Ag Bi
1.9 80 65 15 - 18
进入阳极泥 0.1 19.82 34.4 80 97 80
进入电解铜 98 0.18 0.6 5 3 2
Fe Se+Te S O Au Pb 元素
进入电解液 - - - - - 75
进入阳极泥 91 97 98 98.6 95 5
进入电解铜 1 3 2 1.4 5 20
(1)1t阴极铜需要溶解阳极量：(2)阳极实际需要量：(3)实际溶解阳极量：
1?99.98%?1.0258t
99.45%?98%1.0258?70000?84905.985t/a
0.995??1?0.15?1.0258?70000?72166.834t/a
0.995(4)阳极的含铜量：84905.985×99.45%=84439.002 t/a (5)残极量：84905.985×15%=12735.898 t/a (6)残极含铜量：12735.898×99.45%=12665.850 t/a (7)计算阳极泥量：70000×0.6%=420 t/a
Cu 72166.834×0.9945×0.001=70.770 Ni 72166.834×0.0005×0.1982=7.152 As 72166.834×0.0012×0.344=29.790 Sb 72166.834×0.00018×0.8=10.392