冶炼含铜废渣废酸资源化利用项目可行性研究报告Word文档下载推荐.docx
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酸
数量（吨）
体积（m3/年）
1
海绵铜
6000
9230.77
2
黑铜渣
2120
3854.55
3
粘结黑铜渣
3824.04
6952.80
4
黑铜皮
1969.96
2736.06
5
碱式氯化铜渣
1016
3628.57
6
氧化铜皮
120
137.93
7
粗CuSO4
2510
251
12550.00
8
银硒液
600
1650
15000
9
收尘液
1350
5062.5
33750
10
Lix984CuSO4
2136
8544
53400
11
白烟灰CuSO4
1000
33333.33
12
始极片边角料
2436.9
合计
25082.9
15507.5
41527.78
随着XX集团公司“十二·
五”规划的实施，主流程镍、铜、钴生产系统产出含铜的冶炼中间产品量也不断增加，综合回收利用这部分铜量，减少其在主流程生产系统的闭路循环和除杂的压力，就显得十分必要和重要。
铜盐厂利用粗海绵铜、铜熔炼湿法收尘液、钴系统除铜硫酸铜液、银硒液等为原料年生产2kt硫酸铜的生产线，工艺流程顺畅，产品质量达到了HG/T3592-1999电镀级硫酸铜的标准，产品销售形势良好，而且已出口日本等国。
但是铜盐厂现有20kt/a硫酸铜生产系统年只能处理5200t铜量的中间物料，而集团公司到“十一·
五”末年产各种含铜中间物料的铜量将达到8000t左右，目前的生产能力无法满足需要，为了配套冶炼厂、精炼厂各种复杂含铜物料的开路，实施冶炼含铜废渣废酸资源化利用项目势在必行。
1.2设计依据和基本原则
1.2.1设计依据
（1）2011年1月12日XX实业公司科技开发部组织兰州大学、兰州理工大学和公司内部相关专业9名专家对《冶炼含铜废渣废酸资源化利用项目建议书》的评审意见；
（2）2011年2月18日XX实业公司经理办公会议对《冶炼含铜废渣废酸资源化利用项目建议书》的评审意见；
（3）2011年3月2日XX实业公司经理办公会关于《冶炼含铜废渣废酸资源化利用项目立项》的批复。
（4）XX实业公司《冶炼含铜废渣废酸资源化利用项目建议书》。
（5）国家颁布的相关设计规范标准。
1.2.2设计基本原则
A．依托主流程的优势，建设专业化硫酸铜生产线；
B．工艺先进、装备水平高、技术成熟、节能，有利于环保。
C、充分利用现有设施，尽量合并相同工序，物流顺畅；
D、厂址选择范围确定为现XX实业公司下属的铜盐厂区，与现2万吨硫酸铜的生产工艺配置进行综合考虑；
E、安全、消防、环保严格按国家相关法律、法规执行。
F．严格执行国家以及有关部委、甘肃省及当地政府颁布的有关法规、标准、规范。
G．执行ISO-9002版质量程序。
1.3项目厂址和建设条件
1.3.1厂址选择
冶炼含铜废渣废酸资源化利用项目本着整体规划、分步实施、节约投资的原则先后对厂址选择进行了八种方案的比较和论证，一是选用新四号锅炉房的厂址，利用66×
21m的锅炉房作萃取厂房，拆除原水处理厂房新建42×
21m的成品厂房；
二是选用铜盐厂现海绵铜堆厂的老一选冶厂址，新建120×
24m的萃取和成品厂房；
三是利用新四号锅炉房的地址拆除锅炉房和水处理厂房，新建117×
21m的萃取和成品厂房，并且合理利用部分排班室和维修间等辅助设施；
四是选用动力厂现电修车间或建设公司机械化分公司和合金材料厂前院厂址，新建120×
24m的萃取和成品厂房以及生产生活辅助设施；
五是拆除铜盐厂现化验室、氯化钴蒸发结晶、钴盐车间办公楼及电溶厂房后在此位置新建120×
24m的萃取和成品厂房、在钴盐现萃取厂房东头扩建15×
30m的钴盐除杂和氯化钴蒸发结晶厂房；
六是选用铜盐厂现办公楼所在的位置新建120×
七是选用铜盐厂现铁渣堆场和空压机房所在的位置，新建213×
18m的萃取和成品厂房；
八是选用铜盐厂现生产机动科的库房和新四号锅炉房绿化带的位置，新建213×
27m的萃取和成品厂房。
选址方案中一、三方案由于受新四号锅炉房暂时不能拆除的现状，致使项目不能按期建设；
方案四公司已将动力厂电修车间规划为“十·
二五”期间新产品公司粉体材料扩能的厂址，而且合金材料厂暂时不能搬迁；
方案二虽然充分利用了现有闲置场地，但制约了今后其它项目的建设,若要进一步发展，仍然牵涉现有厂房的拆除;
而且与公司热电联产项目的距离相对较远，增加蒸汽输送管线和废水排放管线的投资;
仍然存在厂区整体布局零乱、不能从根本上改变铜盐厂现有的面貌。
方案七由于要拆除新四号厂区的油库、烟囱及烟道等辅助设施方能满足项目的要求；
方案八由于要拆除新四号厂区的平房、水处理操作间、2#皮带廊、车棚等设施方能满足项目的要求，所以上述选址方案客观上不具备项目建设的条件，只有方案五和方案六可满足项目要求，现对两方案的优缺点比较论述如下：
方案五的优缺点：
优点：
一是拆除氯化钴蒸发结晶和包装厂房所在的副跨，新建钴系统除杂、氯化钴、硫酸钴蒸发结晶厂房，使铜盐厂钴生产系统的各工序配置更加合理，物流顺畅，并且形成独立的生产系统。
二是工艺配置更加合理，有利于生产的组织和管理。
三是厂区整体布局协调，按整体规划、分步实施的原则，可使铜盐厂的形象得到局部改变。
四是该选址方案将老一选冶场地和新四号锅炉房场地作为铜盐厂“十.二五”期间其它项目建设的预留场地，有利于铜盐厂今后的发展。
缺点：
一是拆除氯化钴蒸发结晶厂房和现包装的副跨，将对钴系统氯化钴产品和除铁工序的正常生产造成一定的影响。
二是由于要扩建30000×
18000mm的化学除杂和氯化钴、硫酸钴蒸发结晶厂房以及相应的化验室、钴盐车间职工排班室、钴盐车间办公楼、检斤房等辅助设施，造成土建防腐投资增大。
三是槽罐区及循环水池距厂房较远，不利于溶液输送。
四是该方案使铜盐厂前院现Φ200供水主管线位于厂房内，必须对供水管线进行相应的改造，增加项目投资。
选用方案六的优缺点：
一是不影响铜盐厂现有铜、钴系统的正常生产；
二是距离现10000t/a的硫酸铜生产系统较近，不仅可以合并相同工序，合理配置人力资源，而且使物流更加顺畅；
三是生产布局相对比较集中，便于生产组织和管理；
四是投资相对较少，不牵涉钴盐车间除杂、蒸发结晶以及检斤房、化验室的搬迁与建设；
五是为铜盐厂“十·
二五”期间其它项目的建设预留了场地，有利于铜盐厂今后的发展。
六是职工食堂的修建已在实业公司的规划之中，可与本次改造一并完成。
一是为保证安全通道的畅通，必须拆除现站台的成品库房，项目投产后将对产品的入库工作带来困难。
二是仍然存在厂区整体布局零乱、不能从根本上改变或局部改变铜盐厂现有的面貌。
本次初步设计是按选址方案五进行。
1.3.2建设条件
公用设施：
冶炼含铜废渣废酸资源化利用项目所有设施全部规划在铜盐厂区域内建设。
项目所需的外部供电、供汽（气）、供水和废水处理及外部交通运输等，现有的公用设施（除废水处理）基本上能满足工程要求。
给排水：
铜盐厂厂区给水干管有三条，均接自动力厂DN300主干管。
经过校核，原有厂区室外给水管网供水能力满足改造要求，局部管段由于年久失修，必须更换。
项目设计最大排水量660m3/d，其中：
其中沉镍上清液625m3/d，碱性，连续排放；
氯化铁液25m3/d，酸性，间断排放；
地面冲洗水10m3/d，由铜盐厂废水站处理后，经热电联产Ф500mm的废水管线，排往选冶化厂区的废水处理站进一步处理。
供电：
新建厂房附近有两座6kv配电所，分别为6＃所和23＃所，上述两所具有足够备用容量和出线间隔，可满足本次电气设计电源供电的要求。
供汽：
铜盐厂院内现有2台蒸汽锅炉的供气能力为6t/h，已不能满足生产、生活蒸汽需要，本次设计铜盐厂厂区的生产、生活用蒸汽汽源为热电联产蒸汽。
热电联产生产蒸汽已输送到了新四号锅炉房的分汽缸，管道自新四号锅炉房的分汽缸上接出，到达铜盐厂院内各用汽车间。
供气：
该项目需要压缩空气用量为20m3/min（0.6-0.8MPa）。
铜盐厂现有20m3/min的空气压缩机，能满本次改造的供气。
1.4产品生产方案和规模
1.4.1产品方案及质量标准
表1-2产品品种及规模单位：
吨/年
本项目生产规模
产品品种
产量
铜量
备注
电积铜
5000
硫酸铜
25000
6250
电镀1.61万吨，饲料2万吨，高纯2000吨，普通6900吨
氯化铜
1835
氯化亚铜
100
64.19
草酸铜
39.33
醋酸铜
31.83
硝酸铜
33.88
焦磷酸铜
34
碱式碳酸铜
57.47
35600
13345.7
表1-3精制硫酸铜企业标准化学成份表
产品名称
精制硫酸铜
优级品
一级品
CuSO4·
5H2O%≥
99
砷（As）%≤
0.0005
0.001
铅（Pb）%≤
0.005
钙（Ca）%≤
-
铁（Fe）%≤
钴（Co）%≤
0.05
镍（Ni）%≤
锌（Zn）%≤
0.002
镉（Cd）%≤
铬（Cr）%≤
钠（Na）%≤
钾（K）%≤
氯化物%≤
水不溶物%≤
PH值
3.5-4.5
1.5项目组成及设计范围
本项目由备料、浸出、萃取、成品和沉镍等生产工序，以及循环水系统，贮罐区，厂区道路和高低压变电所等辅助、公用设施组成。
主要新增建筑物有硫酸铜萃取成品厂房、循环水泵房等。
生产线供水主要有备料工序、浸出、萃取和成品等工序，其中萃取工序需有纯净水，成品工序冷却用水需设置循环水池和冷却塔，成品工序水力喷射泵用水需单独冷却和循环。
供电包括高压供配电、低压供配电、电气传动、电气照明、防雷接地及仪表供电等。
供汽包括由新四号锅炉房的分汽缸到达铜盐厂院内各车间生产、生活用汽。
环保包括厂房通风、废水处理，确保实现高效清洁生产。
1.6工艺技术方案简述
原料和产品定位决定工艺流程的选择和生产成本。
由于该项目所用原料种类多、成分复杂，产品品质定位高，产品对砷的要求成为工艺选择焦点。
本项目依据产品品质和原料特点，对原料及产品进行统一规划：
以海绵铜、收尘液、LIX984反萃液为原料，利用现二万吨硫酸铜生产系统生产20000吨饲料级硫酸铜产品，利用现在建的2000吨旋流电解厂房生产5000吨电积铜（在原厂房内再增加3000吨旋流电解生产设备）。
以铜电解产出的始极片及少量的黑铜皮生产5000吨氯化铜、600吨精细小品种铜盐产品及电镀硫酸铜优等品。
以黑铜渣，碱式氯化铜及氧化铜皮、粗硫酸铜及其它含铜含酸溶液生产5000吨电积铜及25000吨电镀硫酸铜。
1.6.1电积铜生产工艺
黑铜渣经湿式球磨后，以收尘液等高酸含铜溶液为浸出前液，利用微泡溶铜器将铜和砷浸出进入溶液，浸出液精密过滤后进旋流电解系统生产标准阴极铜，黑铜渣的浸出渣返镍盐厂综合回收铋，电积后液作为电镀硫酸铜的前液。
工艺流程见图1-1。
含酸溶液
图1-1工艺流程图
1.6.2中和氧化除杂工序
为了减少溶液中氯根对电积的影响，所以进入电解的溶液不进行除杂处理，砷的脱除放在进萃取前，进入萃取前的料液全部以电积后液为前液，浸出液经过滤后，进入除杂工序氧化中和除砷。
采用蒸汽加热，使溶液温度升至70-80℃后，缓慢加入氧化剂氧化约1小时后，加入碳酸钠溶液调整溶液PH值至2.5-3.0，继续反应1.5小时，待沉淀完全后采用箱式压滤机过滤，除砷渣经洗涤后送矿山充填，将除杂后液铜离子浓度稀释为60-65g/L，精滤后进入萃取工序。
1.6.32万吨饲料级硫酸铜生产工艺
外排
2万吨饲料级硫酸铜的生产采用现20000吨硫酸铜生产系统组织生产。
固体物料全部为海绵铜，海绵铜经过回转窑焙烧、焙砂以电积后液为浸出前液通过常压浸出槽浸出、浸出液采用氧化除砷工艺除砷后，进入P204萃取除杂和铜镍分离，硫酸铜反萃液经过蒸发结晶等产品工序产出硫酸铜。
砷渣经洗涤深埋，实现砷的无害化开路处理。
工艺流程见图1-2。
1.6.423000吨电镀级硫酸铜生产工艺
由于现厂区面积不够，23000吨电镀级硫酸铜生产系统拟建在三厂区，以黑铜板，粗硫酸铜、电缆厂的氧化铜皮、兰州科技园一万吨钴产出的碱式氯化铜渣液等为原料。
以5000吨电积铜产出的电积后液为浸出前液，合理利用电积后液的酸和铜，以实现整个生产系统酸的平衡。
浸出液经中和氧化除砷、精密过滤后进P204萃取工艺，实现铜和镍的分离和除杂，萃取产出的硫酸铜反萃液经过蒸发结晶产出硫酸铜。
工艺流程见图1-3。
1.6.52000吨高纯硫酸铜生产工艺
以始极片边角料为原料，加入高纯硫酸和纯水在膜管微泡浸出槽常压空气氧化浸出，浸出液经过滤、蒸发、结晶、干燥生产高纯硫酸铜产品。
满足高端电镀要求。
工艺流程见图1-4。
浸出渣
1.6.65000吨氯化铜产品生产工艺
精密过滤后的料液进P204萃取深度净化采用盐酸反萃负载有机，得到氯化铜反萃液。
反萃液经恒流式除油、超声波除油、气浮除油、两段纤维球除油后精密过滤，精滤后氯化铜溶液泵入蒸发系统浓缩，达到规定比重后放入结晶机，达到冷却终点后用卧式离心机进行液固分离，过滤后的产品进入微波干燥设备干燥，经包装后得到优级品氯化铜产品，所产出的一次母液返回蒸发系统浓缩蒸发结晶，生产一级品氯化铜，产出的二次母液返回萃取配液。
工艺流程见图1-3。
1.6.7600吨小规模铜盐产品
采用始极片边角料生产氯化亚铜、草酸铜、醋酸铜、硝酸铜、焦磷酸同及碱式碳酸铜等精细铜盐产品。
六种精细化工产品共用部分设备，共采用一条生产线，根据市场订单分批组织生产。
生产原则工艺流程分别见图1-5、1-6、1-7、1-8、1-9。
图1-5氯化亚铜工艺
流程
搪瓷结晶
图1-7焦磷酸铜生产工艺流程图
硫酸铜溶液
CuCO3合成
Na2CO3或其它中和剂
CuCO3浆料
热纯水
上清液（含Cu）
洗涤分离
合成醋酸铜
洗液站
废水站
蒸发、结晶
母液（含醋酸）
微波干燥
中和沉淀
碳酸铜渣
CH3COONa
图1-8醋酸铜生产工艺流程
图1-9草酸铜生产工艺流程
1.7投资概算
本项目投资主要包括厂房的土建和防腐费用、设备设施投资、材料费用（包括生产准备材料）和设计费用等直接投资，没有计算生产流动资金和建设期的投资利息,项目投资按分项分别计算如下：
5000吨电积铜设备设施投资：
10000万元。
25000吨硫酸铜设备设施投资：
10500万元。
5000吨氯化铜设备设施投资：
2300万元。
始极片边角料及黑铜皮浸黑铜渣预处理、浸出、除杂设备设施投资：
2100万元。
土建和防腐费用；
7200万元，主要包括,新建213×
27m铜盐产品厂房和213×
18m综合厂房的建筑和防腐。
其它不可预见费用：
1500万元，项目总投资3.36亿元。
表1-4工程进度计划
项目进度计划
1、
2010年12月～2011年1月
完成市场及工艺、设备考查，试验验证
2、
2011年2月
完成项目建议书的编制。
3、
2011年3月～4月
完成专家评审。
4、
2011年5月、6月
完成项目立项。
5、
2011年7月～2012年2月
完成项目初步设计。
6、
2012年2月～5月
完成设备、材料采购计划的上报。
7、
2012年6月～12月
厂房土建施工。
8、
2013年1月～5月
完成设备土建基础施工，地面防腐施工。
9、
2013年6月～2013年10月
完成设备安装，采暖施工。
10、
2013年11月～12月
完成工艺管道、电器仪表施工及零星工程收尾。
11、
2014年2月
设备调试、试生产。
第二章工艺设计
2.1设计内容及原则
2.1.1产品方案及生产规模
2.1.1.1产品方案
表2-1产品品种及规模单位：
（1）阴极铜产品
阴极铜产品标准见表2-2。
表2-2阴极铜产品标准（GB/T467-1997）单位：
%
元素
Cu+Ag
不小于
As
Sb
Bi
Fe
Pb
标准
99.95
0.0015
0.0006
0.0025
Sn
Ni
Zn
S
P
（2）硫酸铜产品
近年来，世界经济呈显旺盛势头，随着亚洲电镀行业迅速向中国珠江三角洲、长江三角洲的转移，作为硫酸盐镀铜和宽温度全光亮酸性镀铜离子添加剂的电镀用硫酸铜，市场对其需求量更是日益增大，电镀用硫酸铜的年需求量在5万吨以上。
电镀硫酸铜是电镀铜特别是印刷电路板电镀等高质量电镀所必需的基本原料，在电镀中对硫酸铜中有害杂质的要求很高，国内电镀用硫酸铜的生产厂家不多，只有四家生产电镀用硫酸铜厂家，各生产厂家产品质量是根据自身的生产实际，制定了介于HG/T3592-1999标准一等品和优等品指标之间的企业标准。
国内电镀用硫酸铜的产量远远不能满足市场需要，每年尚需从俄罗斯、日本等国大量进口，因此本项目硫酸铜产品的定位是生产精制硫酸铜，产品的质量标准见表2-3。
表2-3硫酸铜产品标准化学成份表
（3）氯化铜产品
氯化铜产品分子式：
CuCl2•2H2O，分子量：
171，蓝绿色斜方晶系晶体。
相对密度2.54。
在潮湿空气中易潮解，在干燥空气中易风化。
易溶于水，溶于醇和氨水、丙酮。
其水溶液呈弱酸性。
加热至100℃失去2个结晶水。
氯化铜的产品定位主要面向目前市场需求量最大、产品要求档次较高、各种杂质含量要求苛刻的印刷电路板行业。
从下表可以看出，拟定的氯化铜优级品和一级品化学成份主品位含量与国家标准和其他企业标准一致，一级品中硝酸盐、铁、硫酸盐等指标均优于上海绿源。
按此化学成份生产的氯化铜优级品质量将达到国内领先水平，可以满足印刷电路板
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