CN108165765A - 一种废杂铜直接生产无氧铜杆的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种废杂铜直接生产无氧铜杆的工艺，包括如下步骤：将铜含量大于98％的废杂铜进行碱洗，干燥后，加热到1150‑1170℃使铜熔化，向铜液中加入低硫焦炭进行第一次精炼后，除渣；加入精炼剂，精炼后除渣，所述精炼剂按重量百分含量包括：弗硅酸钠17‑28％、无水硼砂10‑27％、氟化钙5‑10％、冰晶石15‑28％、石英12‑26％、氧化锂5‑10％和二氧化钛1‑6％；通入还原气体，进行还原精炼，还原时间为1‑2h；再加入由Cu‑Re合金、Cu‑B合金组成的脱氧剂，在中频电磁场搅拌至均匀分布，保温10‑30min；浇铸，经连铸连轧得到无氧铜杆。本发明提出的废杂铜直接生产无氧铜杆的工艺流程短、能耗低，由该工艺生产的无氧铜杆纯度可达99.95％以上，含氧量低于20ppm。

Description

一种废杂铜直接生产无氧铜杆的工艺
技术领域
本发明涉及金属冶炼技术领域，尤其涉及一种废杂铜直接生产无氧铜杆的工艺。
背景技术
废杂铜是废铜和杂铜的统称，主要源自铜冶炼过程和加工过程中产生的废品以及报废的电线电缆、汽车散热片和冰箱、含铜铸件、废轴承、废旧马达、废旧变压器等。随着一次铜资源的日益枯竭，作为二次资源的废杂铜将在铜冶炼中占有越来越大的比例。在发达国家再生铜的比例占到铜总产量的一半以上，而我国由于技术装备与产业导向的原因再生铜产业规模很小，进入新世纪后中国再生铜行业有了稳步发展。废杂铜的回收与再利用具有重要意义，它扩大了金属铜资源，降低了生产成本，减少了环境污染，增加了社会效益。
传统炼铜工业采用氧化还原-电解精炼-阴极铜净化的方法，即先氧化除去部分亲氧性强、易挥发的金属，再电解精炼得到阴极铜，阴极铜熔融后加精炼剂净化后再制杆，这种铜材的纯度可达99.95％以上，导电和力学性能良好。但该工艺如用于废杂铜精炼生产铜杆则流程偏长，且浪费熔铜的热潜能和昂贵的电能。
发明内容
基于背景技术存在的问题，本发明提出了一种废杂铜直接生产无氧铜杆的工艺，该工艺流程短，能耗低，由该工艺生产的无氧铜杆纯度可达99.95％以上，含氧量低于20ppm。
一种废杂铜直接生产无氧铜杆的工艺，包括如下步骤：
S1、将铜含量大于98％的废杂铜进行碱洗，干燥后，加热到1150-1170℃使铜熔化，向铜液中加入低硫焦炭进行第一次精炼后，除渣；
S2、向S1铜液中加入精炼剂，精炼后除渣，所述精炼剂按重量百分含量包括：弗硅酸钠17-28％、无水硼砂10-27％、氟化钙5-10％、冰晶石15-28％、石英12-26％、氧化锂5-10％和二氧化钛1-6％；
S3、往S2铜液中通入还原气体，保持铜液温度在1180-1200℃进行还原精炼，还原时间为1-2h；
S4、向S3处理后的铜液中再加入由Cu-Re合金、Cu-B合金组成的脱氧剂，保持熔体温度为1130-1150℃，在中频电磁场搅拌至均匀分布，保温10-30min；
S5、浇铸，经连铸连轧得到无氧铜杆。
优选地，S1中，将废杂铜碱洗，干燥的具体操作包括：将废杂铜采用5-10wt％的硅酸钠溶液在温度为70-80℃下进行碱洗以除去表面油污，之后在温度为60-80℃下干燥10-20min。
优选地，S1中，铜液融化后向铜水内吹入含氧浓度为21-50％，压力为0.3-0.5Mpa的富氧空气。
优选地，S1中，加入低硫焦炭的重量为废杂铜重量的0.1-0.5％。
优选地，S2中，所述精炼剂的制备方法为：按上述重量百分含量将弗硅酸钠、无水硼砂、氟化钙、冰晶石、石英、氧化锂和二氧化钛加入到不锈钢坩埚中，在温度为250-270℃下保温2-4h，用球磨机在300-400r/min的转速下研磨3-5h，浇注后得到精炼剂。
优选地，S3中，还原气体为天然气、氮气和水蒸气的混合气体，按体积比，所述天然气：氮气：水蒸气＝5:3:2；还原气体压力为0.4MPa。
优选地，S4中，所述脱氧剂中，Cu-Re合金、Cu-B合金的重量比为4:1，且所述脱氧剂的用量为铜料质量的0.01-0.2％。
本发明提出的一种用废杂铜生产电缆用铜杆的方法，首先对废杂铜料进行除油除膜前处理，再对熔体进行两次次精炼。第一次精炼主要用于去除铜液中易除去的杂质，第二次精炼中，本发明中通过将弗硅酸钠、无水硼砂、氟化钙、冰晶石、石英、氧化锂和二氧化钛混匀，在其使用前先进行熬盐处理，形成多孔层表面积更大，吸附能力更强的熔融盐，其中熔融盐中的弗硅酸钠、无水硼砂、石英、冰晶石还可与熔体中的不溶性夹杂发生化学反应，生成密度小于铜熔体的复盐，在二氧化钛包覆作用下，可协助熔剂氟化钙加速熔融盐的吸附夹杂能力，增大混合熔盐的表面张力，熔融盐中的氧化锂则起到了脱杂作用；此后，本发明中通过将熔融盐加入熔炼炉中形成类似溶剂相的物质并铺展在熔体表面，使得熔融盐的多孔层表面积更大，吸附能力更强，由于吸附作用使铜熔体与金属氧化物等杂质分离，并且可以与熔体中的夹杂发生化学反应生成复盐，后者密度也小于铜熔体，可以与铜熔体很容易的分离，从而同时实现物理和化学净化。其次本发明以天然气、氮气和水蒸气混合作为还原气体，既提高了还原效率，又有利于铜液成分均匀化。最后，本发明中还加入Cu-Re合金、Cu-B合金对熔体进行脱氧，二者除了进一步降低熔体中的氧含量以外，还具有改变夹杂物形态和细化晶粒等效果，从而使熔体的性能得到改善。
具体实施方式
实施例1
一种废杂铜直接生产无氧铜杆的工艺，包括如下步骤：
S1、将铜含量大于98％的废杂铜采用5wt％的硅酸钠溶液在温度为80℃下进行碱洗以除去表面油污，之后在温度为60℃下干燥20min，加热到1150℃使铜熔化，铜液融化后向铜水内吹入含氧浓度为50％，压力为0.3Mpa的富氧空气，向铜液中加入废杂铜重量的0.5％低硫焦炭进行第一次精炼后，除渣；
S2、向S1铜液中加入精炼剂，精炼后除渣，所述精炼剂按重量百分含量包括：弗硅酸钠17％、无水硼砂27％、氟化钙5％、冰晶石28％、石英12％、氧化锂10％和二氧化钛1％；
S3、往S2铜液中通入还原气体，保持铜液温度在1180℃进行还原精炼，还原时间为2h，所述还原气体为天然气、氮气和水蒸气的混合气体，按体积比，所述天然气：氮气：水蒸气＝5:3:2；还原气体压力为0.4MPa。；
S4、向S3处理后的铜液中再加入由Cu-Re合金、Cu-B合金组成的脱氧剂，保持熔体温度为1130℃，在中频电磁场搅拌至均匀分布，保温30min，所述脱氧剂中，Cu-Re合金、Cu-B合金的重量比为4:1，且所述脱氧剂的用量为铜料质量的0.01％；
S5、浇铸，经连铸连轧得到无氧铜杆。
实施例2
一种废杂铜直接生产无氧铜杆的工艺，包括如下步骤：
S1、将铜含量大于98％的废杂铜采用10wt％的硅酸钠溶液在温度为70℃下进行碱洗以除去表面油污，之后在温度为80℃下干燥10min，加热到1170℃使铜熔化，铜液融化后向铜水内吹入含氧浓度为21％，压力为0.5Mpa的富氧空气，向铜液中加入废杂铜重量的0.1％低硫焦炭进行第一次精炼后，除渣；
S2、向S1铜液中加入精炼剂，精炼后除渣，所述精炼剂按重量百分含量包括：弗硅酸钠28％、无水硼砂10％、氟化钙10％、冰晶石15％、石英26％、氧化锂5％和二氧化钛6％；
S3、往S2铜液中通入还原气体，保持铜液温度在1200℃进行还原精炼，还原时间为1h，所述还原气体为天然气、氮气和水蒸气的混合气体，按体积比，所述天然气：氮气：水蒸气＝5:3:2；还原气体压力为0.4MPa。；
S4、向S3处理后的铜液中再加入由Cu-Re合金、Cu-B合金组成的脱氧剂，保持熔体温度为1150℃，在中频电磁场搅拌至均匀分布，保温10min，所述脱氧剂中，Cu-Re合金、Cu-B合金的重量比为4:1，且所述脱氧剂的用量为铜料质量的0.2％；
S5、浇铸，经连铸连轧得到无氧铜杆。
实施例3
一种废杂铜直接生产无氧铜杆的工艺，包括如下步骤：
S1、将铜含量大于98％的废杂铜采用7wt％的硅酸钠溶液在温度为76℃下进行碱洗以除去表面油污，之后在温度为70℃下干燥15min，加热到1160℃使铜熔化，铜液融化后向铜水内吹入含氧浓度为35％，压力为0.4Mpa的富氧空气，向铜液中加入废杂铜重量的0.3％低硫焦炭进行第一次精炼后，除渣；
S2、向S1铜液中加入精炼剂，精炼后除渣，所述精炼剂按重量百分含量包括：弗硅酸钠24％、无水硼砂18％、氟化钙8％、冰晶石22％、石英18％、氧化锂7％和二氧化钛3％；
S3、往S2铜液中通入还原气体，保持铜液温度在1190℃进行还原精炼，还原时间为1.5h，所述还原气体为天然气、氮气和水蒸气的混合气体，按体积比，所述天然气：氮气：水蒸气＝5:3:2；还原气体压力为0.4MPa。；
S4、向S3处理后的铜液中再加入由Cu-Re合金、Cu-B合金组成的脱氧剂，保持熔体温度为1140℃，在中频电磁场搅拌至均匀分布，保温20min，所述脱氧剂中，Cu-Re合金、Cu-B合金的重量比为4:1，且所述脱氧剂的用量为铜料质量的0.1％；
S5、浇铸，经连铸连轧得到无氧铜杆。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种废杂铜直接生产无氧铜杆的工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将铜含量大于98％的废杂铜进行碱洗，干燥后，加热到1150-1170℃使铜熔化，向铜液中加入低硫焦炭进行第一次精炼后，除渣；
S2、向S1铜液中加入精炼剂，精炼后除渣，所述精炼剂按重量百分含量包括：弗硅酸钠17-28％、无水硼砂10-27％、氟化钙5-10％、冰晶石15-28％、石英12-26％、氧化锂5-10％和二氧化钛1-6％；
S3、往S2铜液中通入还原气体，保持铜液温度在1180-1200℃进行还原精炼，还原时间为1-2h；
S4、向S3处理后的铜液中再加入由Cu-Re合金、Cu-B合金组成的脱氧剂，保持熔体温度为1130-1150℃，在中频电磁场搅拌至均匀分布，保温10-30min；
S5、浇铸，经连铸连轧得到无氧铜杆。
2.根据权利要求1所述的废杂铜直接生产无氧铜杆的工艺，其特征在于，S1中，将废杂铜碱洗，干燥的具体操作包括：将废杂铜采用5-10wt％的硅酸钠溶液在温度为70-80℃下进行碱洗以除去表面油污，之后在温度为60-80℃下干燥10-20min。
3.根据权利要求1或2所述的废杂铜直接生产无氧铜杆的工艺，其特征在于，S1中，铜液融化后向铜水内吹入含氧浓度为21-50％，压力为0.3-0.5Mpa的富氧空气。
4.根据权利要求1-3任一项所述的废杂铜直接生产无氧铜杆的工艺，其特征在于，S1中，加入低硫焦炭的重量为废杂铜重量的0.1-0.5％。
5.根据权利要求1-4任一项所述的废杂铜直接生产无氧铜杆的工艺，其特征在于，S2中，所述精炼剂的制备方法为：按上述重量百分含量将弗硅酸钠、无水硼砂、氟化钙、冰晶石、石英、氧化锂和二氧化钛加入到不锈钢坩埚中，在温度为250-270℃下保温2-4h，用球磨机在300-400r/min的转速下研磨3-5h，浇注后得到精炼剂。
6.根据权利要求1-5任一项所述的废杂铜直接生产无氧铜杆的工艺，其特征在于，S3中，还原气体为天然气、氮气和水蒸气的混合气体，按体积比，所述天然气：氮气：水蒸气＝5:3:2；还原气体压力为0.4MPa。
7.根据权利要求1-6任一项所述的废杂铜直接生产无氧铜杆的工艺，其特征在于，S4中，所述脱氧剂中，Cu-Re合金、Cu-B合金的重量比为4:1，且所述脱氧剂的用量为铜料质量的0.01-0.2％。
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