CN108179282A - 一种用废杂铜生产电缆用铜杆的方法 - Google Patents

一种用废杂铜生产电缆用铜杆的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用废杂铜生产电缆用铜杆的方法，包括如下步骤：S1、将铜含量大于95％的废杂铜进行碱洗，干燥后，加热使铜熔化；S2、控制温度在1150‑1170℃，向铜液中加入低硫焦炭进行第一次精炼后，除渣，然后向铜液中加入石灰和苏打进行第二次精炼后，除渣；S3、检测铜液中铜和铅的含量，通过加入二氧化硅精炼或加入铜中间合金调节，直至铜和铅的含量满足条件1：铜99.75‑99.90％、铅0.04～0.07％；S4、通入还原气体，进行还原精炼；S5、将符合要求的铜液经连铸连扎机组轧制成直径为8mm的铜杆。本发明方法不仅减少了除铅所用的时间，而且大大降低了冶炼费用，同时也确保了铜杆的产品质量，由该方法生产的铜杆伸长率为35‑43％，电阻率为0.01705‑0.01715Ω·mm2/m。

Description

一种用废杂铜生产电缆用铜杆的方法
技术领域
本发明涉及铜冶炼技术领域，尤其涉及一种用废杂铜生产电缆用铜杆的方法。
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。
传统的废杂铜精炼方法是将铜液中Pb降至0.015％以下，Cu提纯至99.90％以上，再生产铜杆，这既不利于有用杂质元素的利用，又增加了冶炼的成本。而当所得铜杆是用来做电缆时，铜杆的可拉拔直径和电阻率是质量好坏的评判标准。如何合理利用废杂铜中有用的杂质元素，设计一种用废杂铜直接生产拉拔性能好且电阻率符合标准的电缆用铜杆的方法就显得尤为重要。
发明内容
基于背景技术存在的问题，本发明提出了一种用废杂铜生产电缆用铜杆的方法，由该方法生产的铜杆伸长率为35-43％，电阻率为0.01705-0.01715Ω·mm2/m。
本发明提出了一种用废杂铜生产电缆用铜杆的方法，包括如下步骤：
S1、将铜含量大于95％的废杂铜进行碱洗，干燥后，加热到1100-1150℃使铜熔化；
S2、控制S1中铜液温度在1150-1170℃，向铜液中加入低硫焦炭进行第一次精炼后，除渣，然后向铜液中加入石灰和苏打进行第二次精炼后，除渣；
S3、检测S2铜液中铜和铅的含量，如果不满足条件1：铜99.75-99.90％、铅0.04～0.07％，则通过加入二氧化硅精炼或加入铜中间合金调节，直至铜和铅的含量满足条件1；
S4、往S3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；
S5、将S4中符合要求的铜液经铜杆连铸连扎机组轧制成铜杆。
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，S2中，加入低硫焦炭的重量为废杂铜重量的0.1-0.5％；加入石灰和苏打的总重量为废杂铜重量的0.05-0.2％。
优选地，S2中，精炼期间向铜水内吹入空气，吹入压力为0.3-0.5MPa。
优选地，S2中，石灰和苏打的质量比为1-2:3。
优选地，S3中，如果铅的含量小于条件1下限值0.04％，向铜液中添加铜中间合金，使铅的含量满足条件1；如果铅的含量大于条件1上限值0.07％，则向铜液中加入二氧化硅精炼提纯，使铅的含量满足条件1。
优选地，S4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＝4-5:2-3:1-2；还原气体压力为0.1-0.4MPa。
优选地，S5中，最后轧制的铜杆直径为8mm。
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水中的锌，锌的沸点为906℃，在精炼时，大部分锌在熔化阶段即以金属形态挥发，而后被炉气中的氧氧化成ZnO随炉气排出，并在收尘系统中收集下来，其余的锌在氧化初期被氧化成ZnO，并形成硅酸锌(2ZnO·SiO2)和铁酸锌(ZnO·Fe2O3)进入炉渣。精炼含锌废杂铜时，为了防止大量锌无法及时蒸发，在铜水表面上覆盖一层低硫焦炭，使氧化锌还原成金属锌而挥发，以免生成氧化锌结壳妨碍蒸锌过程的进行；第二次精炼主要用于去除铜水中的锡、镍和砷等金属，锡与铜水互溶，锡氧化生成氧化亚锡(SnO)和二氧化锡(SnO2)，SnO呈弱碱性，在第二次精炼时能与SiO2造渣，还能部分挥发。SnO2呈弱酸性，且溶于铜液中，这时需加入碱性溶剂苏打和/或石灰使其造渣，生成不熔于铜液的锡酸钠(Na2O·SnO2)或锡酸钙(CaO·SnO2)。发明人经过实验发现，加入由30％石灰和70％苏打组成的混合熔剂，可使铜中含锡量从0.029％降到0.002％。镍在铜水中会生成NiO分布于铜水和炉渣之间，能够除去。砷与铜在液态时互溶，砷在铜水中能氧化成易挥发的As2O3，从而随炉气排走，但也有少量砷氧化成As2O5，并生成砷酸铜(Cu2O·XAs2O5)，溶于铜液中，当铜液中有镍存在时，砷还能与铜、镍一起生成镍云母，此时，加入的碱性溶剂苏打和石灰能够使镍云母分解，从而除去镍和砷。为了更迅速、彻底地除去铜液中的杂质，应力求强化氧化过程，使Cu2O在铜液中的浓度达到饱和状态，因此在精炼过程中，向铜水中鼓入空气。Cu2O的溶解度随温度升高而升高，但是如果温度过高的话，会过度氧化，使还原过程增长，同时要消耗更多的还原剂。为了避免过度氧化，须将铜水温度控制1150-1170℃。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。
本发明方法不仅减少了除铅所用的时间，而且大大降低了冶炼费用，同时也确保了铜杆的产品质量，由该方法生产的铜杆伸长率为35-43％，电阻率为0.01705-0.01715Ω·mm2/m。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种用废杂铜生产电缆用铜杆的方法，包括如下步骤：
S1、将铜含量大于95％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80℃下干燥10min，最后加热到1150℃使铜熔化
S2、控制S1中铜液温度在1150℃，向铜液中加入废杂铜重量0.5％的低硫焦炭进行第一次精炼后，除渣，然后向铜液中加入废杂铜重量0.2％的石灰和苏打进行第二次精炼，石灰和苏打的质量比为1:3，除渣，精炼期间向铜水内吹入空气，吹入压力为0.5MPa；
S3、检测S2铜液中铜和铅的含量，如果不满足条件1：铜99.75-99.90％、铅0.04～0.07％，则通过加入二氧化硅精炼或加入铜中间合金调节，直至铜和铅的含量满足条件1；
S4、往S3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＝4:3:1；还原气体压力为0.4Mpa；
S5、将S4中符合要求的铜液经铜杆连铸连扎机组轧制成直径为8mm的铜杆。
实施例2
本发明提出的一种用废杂铜生产电缆用铜杆的方法，包括如下步骤：
S1、将铜含量大于95％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60℃下干燥20min，最后加热到1100℃使铜熔化
S2、控制S1中铜液温度在1170℃，向铜液中加入废杂铜重量0.1％的低硫焦炭进行第一次精炼后，除渣，然后向铜液中加入废杂铜重量0.05％的石灰和苏打进行第二次精炼，石灰和苏打的质量比为2:3，除渣，精炼期间向铜水内吹入空气，吹入压力为0.3MPa；
S3、检测S2铜液中铜和铅的含量，如果不满足条件1：铜99.75-99.90％、铅0.04～0.07％，则通过加入二氧化硅精炼或加入铜中间合金调节，直至铜和铅的含量满足条件1；
S4、往S3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＝5:2:2；还原气体压力为0.1MPa；
S5、将S4中符合要求的铜液经铜杆连铸连扎机组轧制成直径为8mm的铜杆。
实施例3
本发明提出的一种用废杂铜生产电缆用铜杆的方法，包括如下步骤：
S1、将铜含量大于95％的废杂铜采用6wt％的硅酸钠溶液在温度为78℃下进行碱洗以除去表面油污，之后在温度为78℃下干燥12min，最后加热到1140℃使铜熔化
S2、控制S1中铜液温度在1155℃，向铜液中加入废杂铜重量0.4％的低硫焦炭进行第一次精炼后，除渣，然后向铜液中加入废杂铜重量0.15％的石灰和苏打进行第二次精炼，石灰和苏打的质量比为1:3，除渣，精炼期间向铜水内吹入空气，吹入压力为0.45MPa；
S3、检测S2铜液中铜和铅的含量，如果不满足条件1：铜99.75-99.90％、铅0.04～0.07％，则通过加入二氧化硅精炼或加入铜中间合金调节，直至铜和铅的含量满足条件1；
S4、往S3铜液中通入还原气体，保持铜液温度在1185℃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＝4:3:1；还原气体压力为0.3MPa；
S5、将S4中符合要求的铜液经铜杆连铸连扎机组轧制成直径为8mm的铜杆。
实施例4
本发明提出的一种用废杂铜生产电缆用铜杆的方法，包括如下步骤：
S1、将铜含量大于95％的废杂铜采用9wt％的硅酸钠溶液在温度为72℃下进行碱洗以除去表面油污，之后在温度为62℃下干燥18min，最后加热到1120℃使铜熔化
S2、控制S1中铜液温度在1165℃，向铜液中加入废杂铜重量0.2％的低硫焦炭进行第一次精炼后，除渣，然后向铜液中加入废杂铜重量0.1％的石灰和苏打进行第二次精炼，石灰和苏打的质量比为2:3，除渣，精炼期间向铜水内吹入空气，吹入压力为0.35MPa；
S3、检测S2铜液中铜和铅的含量，如果不满足条件1：铜99.75-99.90％、铅0.04～0.07％，则通过加入二氧化硅精炼或加入铜中间合金调节，直至铜和铅的含量满足条件1；
S4、往S3铜液中通入还原气体，保持铜液温度在1195℃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＝5:2:2；还原气体压力为0.2MPa；
S5、将S4中符合要求的铜液经铜杆连铸连扎机组轧制成直径为8mm的铜杆。
实施例5
本发明提出的一种用废杂铜生产电缆用铜杆的方法，包括如下步骤：
S1、将铜含量大于95％的废杂铜采用8wt％的硅酸钠溶液在温度为75℃下进行碱洗以除去表面油污，之后在温度为70℃下干燥15min，最后加热到1130℃使铜熔化
S2、控制S1中铜液温度在1160℃，向铜液中加入废杂铜重量0.3％的低硫焦炭进行第一次精炼后，除渣，然后向铜液中加入废杂铜重量0.12％的石灰和苏打进行第二次精炼，石灰和苏打的质量比为1.4:3，除渣，精炼期间向铜水内吹入空气，吹入压力为0.4MPa；
S3、检测S2铜液中铜和铅的含量，如果不满足条件1：铜99.75-99.90％、铅0.04～0.07％，则通过加入二氧化硅精炼或加入铜中间合金调节，直至铜和铅的含量满足条件1；
S4、往S3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＝4.5:2.5:1.5；还原气体压力为0.3MPa；
S5、将S4中符合要求的铜液经铜杆连铸连扎机组轧制成直径为8mm的铜杆。
由本发明方法生产的铜杆伸长率为35-43％，电阻率为0.01705-0.01715Ω·mm2/m。
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 (8)

1.一种用废杂铜生产电缆用铜杆的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将铜含量大于95％的废杂铜进行碱洗，干燥后，加热到1100-1150℃使铜熔化；
S2、控制S1中铜液温度在1150-1170℃，向铜液中加入低硫焦炭进行第一次精炼后，除渣，然后向铜液中加入石灰和苏打进行第二次精炼后，除渣；
S3、检测S2铜液中铜和铅的含量，如果不满足条件1：铜99.75-99.90％、铅0.04～0.07％，则通过加入二氧化硅精炼或加入铜中间合金调节，直至铜和铅的含量满足条件1；
S4、往S3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；
S5、将S4中符合要求的铜液经铜杆连铸连扎机组轧制成铜杆。
2.根据权利要求1所述的用废杂铜生产电缆用铜杆的方法，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所述的用废杂铜生产电缆用铜杆的方法，其特征在于，S2中，加入低硫焦炭的重量为废杂铜重量的0.1-0.5％；加入石灰和苏打的总重量为废杂铜重量的0.05-0.2％。
4.根据权利要求1-3任一项所述的用废杂铜生产电缆用铜杆的方法，其特征在于，S2中，精炼期间向铜水内吹入空气，吹入压力为0.3-0.5MPa。
5.根据权利要求1-4任一项所述的用废杂铜生产电缆用铜杆的方法，其特征在于，S2中，石灰和苏打的质量比为1-2:3。
6.根据权利要求1-5任一项所述的用废杂铜生产电缆用铜杆的方法，其特征在于，S3中，如果铅的含量小于条件1下限值0.04％，向铜液中添加铜中间合金，使铅的含量满足条件1；如果铅的含量大于条件1上限值0.07％，则向铜液中加入二氧化硅精炼提纯，使铅的含量满足条件1。
7.根据权利要求1-6任一项所述的用废杂铜生产电缆用铜杆的方法，其特征在于，S4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＝4-5:2-3:1-2；还原气体压力为0.1-0.4MPa。
8.根据权利要求1-7任一项所述的用废杂铜生产电缆用铜杆的方法，其特征在于，S5中，最后轧制的铜杆直径为8mm。
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