CN103191947A - 一种紫杂铜颗粒连续挤压方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种紫杂铜颗粒连续挤压方法，其特征在于：将回收的紫杂铜初步清洁之后，通过造粒机将紫杂铜废料剪切成3~5mm的小颗粒，然后采用4步清洁法将得到的紫铜颗粒进行清洁，获得表面完全清洁的紫铜颗粒，然后进行烘干处理；将烘干之后的紫铜颗粒料加热至80～200℃并保温1～4小时，获得组织均匀的紫铜颗粒料，然后通过连续进料装置将原料均匀连续的添加进入连续挤压机之中；颗粒料首先通过压实轮，初步压实之后进入挤压轮槽之中，通过摩擦作用咬入进去开始挤压，获得成品。由于采用的上述加工方案，废杂紫铜的回收、加工过程就省去了重新熔炼的过程，节约了能源消耗，同时减少了废气的排放，对科学节约型社会大有裨益；同时通过该方案可以大幅减短流程，提高生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及回收废杂紫铜的再加工领域，特别是一种紫杂铜颗粒连续挤压方法。
背景技术
2011年国内精炼铜产量达到 519 万吨，其中原生铜约338 万吨，占铜行业总产量的 65 %；再生铜约181万吨，占铜行业总产量的35 %。在原生铜中，国产铜精矿（铜含量）173万吨，约占51%，而进口铜精矿（铜含量）165万吨，占49 %。目前我国精铜( 阴极铜) 产量居世界第一位，但生产阴极铜所用原料铜精矿粉、再生铜等主要依靠进口，铜原料短缺已成为我国经济发展的严重制约因素之一。所以大力发展再生铜产业成为缓解我国原生矿产资源供应不足的重要措施，现有技术对回收废杂紫铜的加工方式主要是：首先将废杂紫铜清洗打包，然后将打包好的紫铜放入熔炼炉中重新熔炼，再用上引法或者半连续铸造的方式生产紫铜杆和铜铸锭，最后采用连续挤压的方式对紫铜杆进行连续挤压生产所需的型材。现有技术的生产流程较长，重新熔炼时能耗较高，同时会产生很多污染性废气，对环境污染较为严重。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生产流程简单、降低回收能耗、生产效率高，对环境无污染的紫杂铜的回收再加工方法。
本发明采用的技术方案是：一种紫杂铜颗粒连续挤压方法，其特征在于：将回收的紫杂铜初步清洁之后，通过造粒机将紫杂铜废料剪切成3~5mm的小颗粒，然后采用4步清洁法将得到的紫铜颗粒进行清洁，获得表面完全清洁的紫铜颗粒，然后进行烘干处理；将烘干之后的紫铜颗粒料加热至80～200℃并保温1～4小时，获得组织均匀的紫铜颗粒料，然后通过连续进料装置将原料均匀连续的添加进入连续挤压机之中；颗粒料首先通过压实轮，初步压实之后进入挤压轮槽之中，通过摩擦作用咬入进去开始挤压，获得成品。
本发明的紫铜颗粒料通过震动的方式加入连续挤压机。
本发明挤压的挤压速度采用6~8 转/min，挤压比为2. 2～8。
本发明所述4步清洁法为首先采用碱洗过程；其次是水洗；然后进行酸洗；最后是水洗。
本发明中主要是从如下方面解决问题的：
颗粒紫铜造粒问题：目前金属紫铜造粒一般都是采用将熔化之后的纯铜水进行雾化，通过雾化的方式获得较高纯度的纯铜颗粒，但是本发明中采用的是废杂紫铜块体或者紫铜电缆线，不能采用这种方法，所以才用辊剪的方式获得紫铜颗粒。辊剪之后将得到的紫铜颗粒通过直径为5mm的筛子，获得直径小于5 mm的紫铜颗粒。
紫铜颗粒的清洁问题：本发明中用紫铜颗粒做原料进行连续挤压，对紫铜颗粒表面的清洁度要求较高，而传统的加工方法采取熔炼的方式，对表面清洁度要求相对较低，所以对颗粒紫铜要采用全新的清洁方式。本发明中采用4次清洗流程，首先采用碱洗过程，主要是除去表面的油污等杂质，紫铜颗粒在挤压过程中发生熔化、再结晶过程，如果表面含有油污会使成品之中含有较多的裂纹元，严重影响产品的力学性能；其次是水洗，为后续酸洗做准备；然后进行酸洗，除去紫铜表面的氧化铜杂质，如果氧化铜混入铜颗粒中，会产生弥散强化作用，提高产品的力学性能，但是同时会严重影响材料的物理化学性能；最后是水洗，除去表面的酸性物质，获得较为清洁的氧化铜颗粒。
紫铜颗粒连续挤压过程中问题，包括颗粒料均匀续料问题、颗粒料咬入问题、颗粒料焊和问题、磨具设计问题、挤压制品中气泡的问题。
均匀续料问题：本发明中采用连续震动的方式实现颗粒料的均匀续料问题。颗粒料由于大小形状和物理性能各不相同，难以通过重力的作用从进料孔均匀续料，可能会造成进料孔堵塞。连续震动装置是独立于连续挤压的一个单独装置，位于挤压轮的上方，通过电机带动振动筛，通过振动筛带动进料装置实现连续周期性振动，在振动的作用下实现颗粒料的连续均匀续料。
颗粒料咬入问题：本发明中所述的压实装置是在颗粒料的入口处添加一个压实轮，将颗粒料预压实之后再送入挤压轮，这样不仅可以提高坯料流量，而且也可以减少毛坯中含有空气的可能性。添加压实装置的原因是因为部分颗粒料的物理化学性能、形状大小的原因，难以达到挤压所需要的轮槽——颗粒料之间的咬合条件，尤其对于球形颗粒和高强度颗粒更是如此。如果颗粒料是长径比较大的针状颗粒难以靠自重进入挤压轮槽，这时可配备一个切向料槽，通过振动器或往复推杆实现送料。压实轮的工作原理如下：通过电机带动压实轮的转动，转动速率与挤压轮一致。挤压轮与压实轮之间存在比挤压轮槽较稍大的孔隙，颗粒料经过孔隙之后被压实，进而以接近杆料的形式进入挤压轮槽之中。
颗粒料焊和问题：本发明中通过对颗粒原料加热的方法来解决颗粒料的焊和问题。相对于传统的杆料连续挤压，使用颗粒料挤压，颗粒料在挤压过程中会发生熔化焊和的过程，相对于杆料来说，挤压变形区的温度相对较高，所以通过对原料加热来解决温度的问题。选择合适的加热温度，使得材料在融化焊和区达到热平衡，即Q产等于Q散，从而达到稳定的焊和温度。如果初始加热温度过高，同时加上变形热，会导致焊和区温度较高，使得成品的晶粒较大；如果初始加热温度较低，可能导致焊和温度不够，会存在很多的显微裂纹，影响材料成品的力学性能。
磨具设计问题：本发明中采用的磨具需要重现进行设计，相对于杆料挤压所用磨具具有较小的挤压比。连续挤压过程分为轧制变形区、剪切变形区、镦粗区、直角弯曲区和扩展变形区。由于挤压轮与镶块之间存在空隙，在连续挤压过程中会产生飞边，对于颗粒料来说，颗粒之间结合力较弱，在镦粗过程中挤压力较大，会使铜从缝隙之中流出产生飞边，降低了成材率，所以才用较小的挤压比，能有效减少飞边的产生。但是如果挤压比过小，成品的性能会严重降低，所以挤压比不应该低于2.2。
由于采用的上述加工方案，废杂紫铜的回收、加工过程就省去了重新熔炼的过程，节约了能源消耗，同时减少了废气的排放，对科学节约型社会大有裨益；同时通过该方案可以大幅减短流程，提高生产效率。
附图说明
图1为本发明中连续挤压装置的简图。
图中：1为进料装置，2为挤压轮，3为压实轮，4为机架，5为堵头，6为漕峰块，7为模具。
具体实施方式
将回收电缆紫铜首先进行初步的清洁处理，除去表面的塑料皮，然后将得到的紫铜线打包；直接放入造粒机中，获得直径为3～5mm的铜颗粒。再对得到的颗粒紫铜进行清洗，清洗过程分为4部，碱洗、水洗、酸洗、水洗，获得表面光洁的紫铜颗粒，然后进行颗粒挤压。
参见图一，本发明中所使用的颗粒挤压机主要由进料装置、压实装置、连续挤压装置等3个部分组成。首先将颗粒料加热至80～200℃并保温1～4小时，获得晶粒较为均匀的铜颗粒料。在进行颗粒料挤压之前应首先对挤压机进行预挤压，就是采用铜棒作为原料进行挤压，使连续挤压机模腔和挤压模的温度升至400～500℃，比颗粒料的加热温度高200~420℃，为颗粒料的挤压做准备。然后通过进料装置使颗粒料均匀连续的流入连续挤压机中，颗粒料进料的速度应该适中，单位时间内进料的体积应该与单位时间内挤压棒材的体积相同，如果进料速度过大，容易造成颗粒料外溢，如果颗粒料进料速度较小，则在挤压过程中容易造成断裂。颗粒料从进料装置中流下，通过压实装置之后颗粒料被压实，形成接近棒材形状的杆状料，很容易被挤压轮咬入，同时可以提高坯料的流量并减少毛坯中夹带空气的可能性。最后颗粒料进入连续挤压模腔之中，在摩擦力的作用下发生塑性变形，变形产生的变形热使原料发生融化，颗粒之间发生焊和。在通过模孔的位置发生严重的塑性变形，然后发生在结晶，最后从模孔流出，形成成品。
实例1：以废旧紫铜电缆为原料，通过造粒的过程获得长度为3~5mm的紫铜线，然后采用4步清洗法进行清洗，获得表面较为纯净的紫铜颗粒。；连续挤压条件为：紫铜颗粒加热到80～200℃并保温1～4小时；选用挤压比为8的模具；连续挤压机挤压轮转速为6～8转/min。按照以上条件生产φ2.5的紫铜线杆，得到的产品性能与使用上引法制备的铜线杆为原料制备的铜棒力学性能对比如表1所示。上引法制备铜杆作为原料，挤压条件为：线杆直径为10mm，线杆采用室温连续挤压条件，连续挤压机转速为8转/min，磨具的挤压比为2.2～8。
表1 不同类型原材料进行挤压得到的产品性能对比
由表可见，使用颗粒料作为挤压原料制作型材得到的成品的力学性能较传统挤压方法来说不会减弱材料的力学性能，塑性略有降低，但是完全不影响产品的使用性能，所以说明该发明中的方法是完全有效可行的。
Claims (4)
1.一种紫杂铜颗粒连续挤压方法，其特征在于：将回收的紫杂铜初步清洁之后，通过造粒机将紫杂铜废料剪切成3~5mm的小颗粒，然后采用4步清洁法将得到的紫铜颗粒进行清洁，获得表面完全清洁的紫铜颗粒，然后进行烘干处理；将烘干之后的紫铜颗粒料加热至80～200℃并保温1～4小时，获得组织均匀的紫铜颗粒料，然后通过连续进料装置将原料均匀连续的添加进入连续挤压机之中；颗粒料首先通过压实轮，初步压实之后进入挤压轮槽之中，通过摩擦作用咬入进去开始挤压，获得成品。
2.根据权利要求1所述的紫杂铜颗粒连续挤压方法，其特征在于：紫铜颗粒料通过震动的方式加入连续挤压机。
3.根据权利要求1所述的紫杂铜颗粒连续挤压方法，其特征在于：挤压速度采用6~8 转/min，挤压比为2.2～8。
4.根据权利要求1所述的紫杂铜颗粒连续挤压方法，其特征在于：所述4步清洁法为首先采用碱洗过程；其次是水洗；然后进行酸洗；最后是水洗。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Continuous extrusion method for impure red copper particles Effective date of registration: 20171221 Granted publication date: 20150916 Pledgee: Hunan Miluo rural commercial bank Limited by Share Ltd Pledgor: Hunan Yinlian Xiangbei Copper Industry Co., Ltd. Registration number: 2017430000111 |
|
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20181224 Granted publication date: 20150916 Pledgee: Hunan Miluo rural commercial bank Limited by Share Ltd Pledgor: Hunan Yinlian Xiangbei Copper Industry Co., Ltd. Registration number: 2017430000111 |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20190104 Address after: 621000 No. 1 Sanjiang Road, Youxian Economic Development Zone, Mianyang City, Sichuan Province Patentee after: Mianyang Tongxin Copper Industry Co., Ltd. Address before: 414300 West Side of Xinshi Bridge on 107 National Highway in Miluo City, Yueyang City, Hunan Province Patentee before: Hunan Yinlian Xiangbei Copper Industry Co., Ltd. |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20190425 Address after: 414400 Miluo Industrial Park, Yueyang City, Hunan Province (west side of 107 National Highway New City Bridge) Patentee after: Hunan Yinlian Xiangbei Copper Industry Co., Ltd. Address before: 621000 No. 1 Sanjiang Road, Youxian Economic Development Zone, Mianyang City, Sichuan Province Patentee before: Mianyang Tongxin Copper Industry Co., Ltd. |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150916 Termination date: 20210329 |