CN101474677B - 一种低松比铜粉直接还原发生器及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低松比铜粉直接还原发生器及工艺。低松比铜粉直接还原发生器包括加料装置、还原炉管、出粉装置和气体加热装置。加料装置和出粉装置分别置于立式还原炉管上部和下部，气体加热装置置于立式还原炉管一侧并有管道连通。低松比铜粉在直接还原工艺过程中，是将氧化铜粉直接装入加料装置，经过立式还原炉管被加热的氮氢混合气体还原，最后由出粉装置得到松散的低松比纯铜粉。低松比铜粉直接还原发生器及工艺设备简易，工艺流程少，投资成本低，占地空间小，操作简单，维护方便。直接还原发生器可直接将氧化铜粉还原成松散的纯铜粉，不需要后续的破碎工序，使纯铜粉保持海绵状，从而大幅度降低纯铜粉的松比，提高质量，降低成本，经济效益显著。

Description

一种低松比铜粉直接还原发生器及工艺

技术领域

本发明涉及一种低松比铜粉直接还原发生器，还涉及利用该发生器进行低松比铜粉直接还原的工艺。

背景技术

已有的纯铜粉还原法均是采用卧式还原炉，系将氧化铜粉铺到钢带或舟皿中，通过进入高温炉管结合分解氨气进行还原。这种方法虽然可以将氧化铜粉完全还原，但均会使铜粉结块。结块后的铜粉需要进行破碎处理。氧化铜粉经过破碎处理不仅增加了生产工序，延长生产周期，还提高了生产成本；对于大量需求纯铜粉的粉末冶金、金刚石工具等行业来说，均要求粉末具有较低的松比(理想松比应不高于2.5g/cm3)。由于松比与粉末颗粒的形状有直接联系，不论何种破碎方式，粉末颗粒的海绵状结构均会遭到不同程度的破坏，因而提高了粉末的松比，一般来说，直接还原出的氧化铜粉松比为2.0g/cm3，而破碎后松比可以提高到4.0g/cm3，这将会严重影响粉末的工艺性能，制约了上述还原铜粉法的推广和使用。这也是目前还原铜粉虽然生产过程环保、低能耗，但却无法替代高能耗、高污染电解铜粉的主要原因。

发明内容

本发明为了克服还原铜粉经过破碎后提高松比，增加生产周期和成本的缺陷，提供了一种低松比铜粉直接还原发生器及工艺，采用该发生器，使纯铜粉在还原后保持颗粒松散，可避免还原后的破碎工序，保证了粉末颗粒保持海绵状结构，降低了还原粉末的松比。

本发明所采用的低松比铜粉直接还原发生器技术方案如下：

该低松比铜粉直接还原发生器包括加料装置、还原炉管、出粉装置和气体加热装置。加料装置和出粉装置分别置于还原炉管上部和下部，气体加热装置置于还原炉管一侧并有管道连通。

所述加料装置包括储料罐及其通气管和下方所设密封阀。在设备工作时，首先向储料罐中装满待还原的干燥氧化铜粉并用密封阀将储料罐密封；然后通过通气管对储料罐抽真空以达到规定的真空度，并通过通气管向储料罐内通入氮气；最后将通气管密封。

所述还原炉管为立式还原炉管，它包括送料器、点火口、管道和管道内挡板。送料器可选螺旋式送料器，置于管体的点火口上方，用以输送粉料和控制粉料输送速度。管道分管体、加热层和保温层，加热层以导电介质对管体加热，保温层以保温介质使管体保温。挡板是带孔的光滑板，用来增加粉末下落时间。

所述出粉装置含罐体，罐体内设有冷却水套，罐体上、下部分别设有上、下密封阀以及出水口和进水口，罐体另设通气管。工作时，冷却水首先由进水口进入冷却水套，并由出水口排出；打开上密封阀将还原后的纯铜粉末落入并装满罐体后关闭，由罐体的通气管向罐体内通入氮气，并打开下密封阀放出还原后的粉末成品。由于氮气的保护，使空气很难进入出粉装置罐体。

所述气体加热装置包括加热层、保温层和气体管道。加热层由导电介质对气体管道加热，使氨分解发生器将液氨分解成并进入气体管道的氮氢混合气体受热，由保温层的保温介质进行保温。

利用上述发生器进行低松比铜粉直接还原的工艺步骤如下：

1)液氨分解及加热：由氨分解发生器将液氨分解成氮氢混合气体，使分解后的氮氢混合气体进入气体加热装置气体管道内，通过加热层对氮氢混合气体加热至750℃～850℃。

2)还原炉管加热：气体加热装置加热后的氮氢混合气体通过连通管道自下而上进入立式还原炉管，排空还原炉管中的空气，在点火口处点燃氮氢混合气体，并通过加热层对还原炉管加热，使还原炉管加热至750℃～850℃。

3)加料：向加料装置的储料罐内装入干燥氧化铜粉，用密封阀密封，由通气管对储料罐抽真空并达到规定真空度-0.06MPa～-0.09MPa，再由通气管向储料罐通入氮气，将通气管密封。

4)氧化铜粉还原：调节螺旋送料器，将氧化铜粉均匀送入立式还原炉管中，氧化铜粉在自上而下的下落过程中与气体加热装置通过连通管道注入的高温氮氢混合气体接触，发生还原反应，遂被还原成松散的纯铜粉。

5)成品出粉：从出粉装置的进水口通入冷却水对冷却水套进行冷却，冷却后的水可由出水口排出；当立式还原炉管还原后的松散纯铜粉落入并装满出粉装置的罐体后，关闭出粉装置上密封阀，由其通气管向罐体内通入氮气，打开下密封阀放出还原后的纯铜粉成品。

低松比铜粉直接还原发生器及工艺设备简易，工艺流程少，投资成本低，占地空间小，操作简单，维护方便。直接还原发生器可直接将氧化铜粉还原成松散的纯铜粉，不需要后续的破碎工序，使纯铜粉保持海绵状，从而大幅度降低纯铜粉的松比，提高质量，降低成本，经济效益显著。

附图说明

附图为低松比铜粉直接还原发生器的结构示意图

具体实施方式

以下结合附图介绍本低松比铜粉直接还原发生器的实施例：

如附图所示，本发生器包括加料装置1、立式还原炉管2、出粉装置3和气体加热装置4。加料装置1置于立式还原炉管2上部，出粉装置3置于立式还原炉管2下部，气体加热装置4则置于立式还原炉管2的一侧，并有管道将二者连通。

加料装置1由储料罐1a、通气管1b和密封阀1c等组成。加料装置1工作时，首先向储料罐1a中装满待还原的干燥氧化铜粉，由其下方的密封阀1c将储料罐1a密封；然后通过通气管1b对储料罐进行抽真空，当达到规定真空度时停止抽真空，并通过通气管1b向储料罐1a内通入氮气；最后将通气管1b密封。

立式还原炉管2包括送料器2a、点火口2b、加热层2c、保温层2d、管体2e和管内挡板2f。送料器2a是螺旋式送料器，置于管体2e的点火口2b上方，与加料装置1密封结合，用来输送粉料和控制粉料输送速度；加热层2c以电阻丝作为加热体，缠绕在管体2e上对管体2e进行加热，保温层2d以保温棉为介质使管体2e保温；挡板2f是带孔的光滑不锈钢板，用来增加粉末的下落时间。

出粉装置3由罐体3a、冷却水套3b、通气管3c、下密封阀3d、上密封阀3e、出水口3f、进水口3g等组成。在工作时，首先由进水口3g通入冷却水，将冷却水套3b冷却，冷却后水可由出水口3f排出；当还原后的纯铜粉末落入并装满罐体3a后，关闭上密封阀3e，通过下方的通气管3c向罐体3a内通入氮气，打开下密封阀3d放出还原后的粉末成品。由于氮气的保护，使空气很难进入出粉装置3的罐体3a，从而避免产生“爆鸣”现象。

气体加热装置4由加热层4a、保温层4b和气体管道4c等组成。加热层4a由电阻丝作为加热体对气体管道4c进行加热；保温层4b采用保温棉作为保温介质对气体管道4c进行保温。

以下是利用本发生器进行低松比氧化铜粉直接还原工艺的实施例：

该直接还原工艺的工艺步骤如下：

1)液氨分解及加热：由氨分解发生器将液氨分解成氮氢混合气体；使氮氢混合气体首先进入气体管道4c内，通过加热层4a对氮氢混合气体进行加热，使其在管道内被加热到800℃。

2)还原炉管加热：加热的氮氢混合气体由气体加热装置4通过连通管道自下而上进入立式还原炉管2e，排空立式还原炉管2e中的空气，在点火口2b处点燃氮氢混合气体；并通过加热层2c对立式还原炉管2e加热，使立式还原炉管加热至800℃。

3)加料：向储料罐1a中装满干燥的氧化铜粉，用密封阀1c将储料罐1a密封；然后通过通气管1b对储料罐进行抽真空，当达到规定真空度-0.08MPa时停止，并通过通气管1b向储料罐1a内通入氮气；最后将通气管1b密封。

4)氧化铜粉还原：调节螺旋送料器2a，使氧化铜粉末均匀的送入立式还原炉管2e中，氧化铜粉末在自上而下的下落过程中与气体加热装置通过连通管道进入的高温氮氢混合气体接触发生还原反应，氧化铜粉被还原成松散的纯铜粉。

5)成品出粉：打开出粉装置3的进水口3g通入冷却水，将冷却水套3b充满并冷却，冷却后的水可由出水口3f陆续排出；打开上密封阀3e，当还原后的纯铜粉末装满罐体3a后，停止送料器2a并关闭上密封阀3e，通过通气管3c向罐体3a内通入氮气，并打开下密封阀3d放出还原后的纯铜粉末成品。

Claims (4)

1.一种利用低松比铜粉直接还原发生器进行低松比铜粉直接还原的工艺，其特征在于：该发生器包括加料装置、还原炉管、出粉装置和气体加热装置，加料装置和出粉装置分别置于还原炉管上部和下部，气体加热装置置于还原炉管一侧，二者有管道连通；其工艺步骤如下：

1)液氨分解及加热：由氨分解发生器将液氨分解成氮氢混合气体，使分解后的氮氢混合气体进入气体加热装置气体管道内加热至750℃～850℃；

2)还原炉管加热：气体加热装置加热后的氮氢混合气体通过连通管道自下而上进入立式还原炉管，排空还原炉管中的空气，在点火口处点燃氮氢混合气体，并通过加热层对还原炉管加热至750℃～850℃；

3)加料：向加料装置的储料罐内装入干燥氧化铜粉，用密封阀密封，由通气管对储料罐抽真空并达到规定真空度-0.06MPa～-0.09MPa，再由通气管向储料罐通入氮气，将通气管密封；

4)氧化铜粉还原：调节螺旋送料器，将氧化铜粉均匀送入立式还原炉管中，氧化铜粉在自上而下的下落过程中与气体加热装置通过连通管道注入的高温氮氢混合气体接触，发生还原反应，遂被还原成松散的纯铜粉；

5)成品出粉：从出粉装置的进水口通入冷却水对冷却水套进行冷却，冷却后的水由出水口排出；当立式还原炉管还原后的松散纯铜粉落入并装满出粉装置的罐体后，关闭出粉装置上密封阀，由其通气管向罐体内通入氮气，打开下密封阀放出还原后的纯铜粉成品。

2.根据权利要求1所述的低松比铜粉直接还原的工艺，其特征在于：所述液氨分解及加热步骤中，所述氮氢混合气体加热系由导电介质构成的加热层通过管道使氮氢混合气体加热至800℃。

3.根据权利要求1所述的低松比铜粉直接还原的工艺，其特征在于：所述还原炉管加热步骤中，还原炉管通过由导电介质构成的加热层对还原炉管加热，使还原炉管加热至800℃。

4.根据权利要求1所述的低松比铜粉直接还原的工艺，其特征在于：所述加料步骤中，储料罐抽真空应达到规定的-0.08MPa真空度。

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