CN108220619A - 一种高纯紫铜及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高纯紫铜及其制造方法，该高纯紫铜采用黄铜、锡磷青铜、其它废铜按6：3：1的质量比混合获得的混合废旧铜为原料，经盐酸去氧化处理及高温脱氧脱氢后，再熔失低熔点金属、保留高熔点金属后最终获得。本发明的高纯紫铜回收率高、回收的紫铜纯度高、一次回收量大、回收方便、成本低、应用范围广。

Description

一种高纯紫铜及其制造方法
技术领域
本发明涉及废旧金属回收领域，尤其涉及一种高纯紫铜及其制造方法。
背景技术
金属回收是指从废旧金属中分离出来的有用物质经过物理或机械加工成为再生利用的制品，是从回收、拆解、到再生利用的一条产业链。金属回收产业形成了一个完整的产业链及再生利用生态圈，对实现资源的有效利用具有重大意义。
但现有技术中的高纯紫铜通过采用电解法从粗铜矿中提取，主要问题在于提取效率低、回收不方便、能耗高，同时生产成本高（粗铜矿采购成本也不低），而且对废旧在自然界中的老旧废铜没有办法直接回收并精炼成高纯紫铜。
因此，市面上急需一种回收率高、回收的紫铜纯度高、一次回收量大、回收方便、成本低、应用范围广的高纯紫铜及其制造方法。
发明内容
针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明旨在提供一种回收率高、回收的紫铜纯度高、一次回收量大、回收方便、成本低、应用范围广的高纯紫铜及其制造方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种高纯紫铜的制造方法，包括以下步骤：
1）生产前准备
①提取原料准备：准备废铜，所述废铜包括黄铜、锡磷青铜、其它废铜；
②工艺辅材准备：准备足量盐酸；
③设备及工装准备：准备内置有机械搅拌装置内表面采用聚氯乙烯膜封闭保护的回收槽、真空熔炼炉、集成有液体渗滤结构的陶瓷坩埚；
2）回收提纯
①将黄铜、锡磷青铜、其它废铜按6：3：1的质量比混合获得混合废旧铜；
②将步骤①获得的混合废旧铜表面采用无水乙醇清洗干净，获得待回收铜；
③将步骤②获得的待回收铜放置在阶段1）步骤②准备的托盘上；
④在阶段1）步骤②准备的回收槽盛装纯净水，水位升至完全浸没待回收黄铜；
⑤开启机械搅拌装置，以3rpm-5rpm的速度进行均匀缓慢搅拌，然后缓慢滴加阶段1）步骤②准备的盐酸溶液至待回收铜表面产生气泡时停止，取出待回收铜，获得洁净铜；
⑥将步骤⑤获得的洁净铜盛装在陶瓷坩埚中，然后将陶瓷坩埚置于真空熔炼炉中；
⑦抽真空至1×10-4-1×10-5，然后升温至1000℃-1020℃，保温至熔化金属液渗滤完全；
⑧继续升温至1100℃-1150℃，收集这一阶段渗滤出的熔化金属液，截取先渗滤出的占该阶段渗滤金属液5%质量分数的金属液待用，剩余95%质量分数的金属液即为所需高纯紫铜。
采用上述方法制造的高纯紫铜，采用黄铜、锡磷青铜、其它废铜按6：3：1的质量比混合获得的混合废旧铜为原料，经盐酸去氧化处理及高温脱氧脱氢后，再熔失低熔点金属、保留高熔点金属后最终获得。
与现技术比较，本发明由于采用了上述方案，具有以下优点：（1）不同于现有技术主要采用高能耗的电解法进行回收，回收效率低且成本高昂，本发明通过批量热熔处理法大幅降低了平均提炼成本并极大地提升了生产效率。（2）本发明的核心创新点在于从固定比例的废铜中直接提取高纯紫铜，一步到位，提纯出的铜纯度高、氢氧含量低、磷含量低，主要原理在于：先采用盐酸（此处采用任何浓度的盐酸均可，为降低成本，本发明采用的是工业盐酸）去除掉热熔法最难解决的大部分氧化物（溶点高且纯金属熔化后呈粉末状悬浮在金属液中），然后利用固含有锡磷青铜中的磷（低熔点低沸点）液化和汽化后的高活性还原深入基体的氧化物，同时生成的气体带走固含在铜中的氢，根据相关研究，此时磷的含量微量即可（毕竟高温下氢也会自动逸散），由于不需要额外地添加磷还原剂，因此最终获得的铜中磷含量低（约0.005%-0.008%）。（3）非常巧妙合理地利用不同金属在铜中不同的固溶度及不同的熔点将低熔点非铜金属逐步熔失，这些金属包括锡、锌、铝、铅等铜合金常用的合金元素，并利用纯铜熔失时的液流将陶瓷坩埚的渗虑结构净化为纯铜液环境（权利要求书中所述的5%金属液即用于此），同时这部分纯铜熔失液还可跟随下一批继续重熔精炼，不会造成浪费。（4）本发明中有10%的其它废铜，这大大增加了本发明的使用范围，根据配比可知，有至少30%质量分数的锡磷青铜，即可保证本发明实施所需的最低磷含量0.03%的磷总质量分数[（锡磷青铜中至少含有0.1%的磷，即使所述其它铜为完全不含磷的黄铜、紫铜、青铜、白铜等也足够了），事实上正常冶炼投入磷铜后磷的含量也控制在0.1%-0.5%，加之本发明所使用的废铜本身就是曾经精炼过的产品用铜（未精炼的铜矿不可能制成产品的），因此锡磷青铜中自带的0.03%磷足够纯化混合废铜了，即使所述其它废铜全部都为锡磷青铜且其中磷含量达到最高的0.25%，本发明的总磷浓度也仅有0.1%，是在精炼后可自然消耗的范围内的]，因此本发明可以通过废铜自带的成份完成二次重熔精炼，并进一步降低磷的含量（常规纯铜的熔炼中，一般要采用磷铜进行去氧化和除气处理，因此最终磷的含量要高于本发明获得的纯铜，除非多次精炼、耗费大量成本后才可获得与本发明相当纯度的高纯紫铜），最终获得的铜纯度更高、利用率更好。（5）本发明还有一个非常巧妙的就是利用金相动力学，在高温下较长时间处理铜合金（1000℃-1020℃是一个可以使几乎所有铜合金呈现过烧组织的温度），使铜合金晶粒严重巨大化，具有复合元素成份的晶界率先熔化，同时大量合金元素向晶界偏聚，因此待低熔点金属和铜完全熔失后获得的是多块干枯的丝瓜状的网篮状高溶点金属骨架（这个骨架主要是镍、锰和硅），完全不会影响渗滤铜液的纯净度。（6）本发明还有一点优异点在于不需复杂配料与控温即可获得高纯度、内部完整致密的优质材料，铜含量不低于99.99%，含有0.005%-0.008%磷、仅极微量的氧和其它金属杂质，市场利用性好、应用范围广泛。
具体实施方式
实施例1：
一种高纯紫铜，采用黄铜、锡磷青铜、其它废铜按6：3：1的质量比混合获得的混合废旧铜为原料，经盐酸去氧化处理及高温脱氧脱氢后，再熔失低熔点金属、保留高熔点金属后最终获得。
上述高纯紫铜的制造方法，包括以下步骤：
1）生产前准备
①提取原料准备：准备废铜，所述废铜包括黄铜、锡磷青铜、其它废铜；
②工艺辅材准备：准备足量盐酸；
③设备及工装准备：准备内置有机械搅拌装置内表面采用聚氯乙烯膜封闭保护的回收槽、真空熔炼炉、集成有液体渗滤结构的陶瓷坩埚；
2）回收提纯
①将黄铜、锡磷青铜、其它废铜按6：3：1的质量比混合获得混合废旧铜；
②将步骤①获得的混合废旧铜表面采用无水乙醇清洗干净，获得待回收铜；
③将步骤②获得的待回收铜放置在阶段1）步骤②准备的托盘上；
④在阶段1）步骤②准备的回收槽盛装纯净水，水位升至完全浸没待回收黄铜；
⑤开启机械搅拌装置，以3rpm的速度进行均匀缓慢搅拌，然后缓慢滴加阶段1）步骤②准备的盐酸溶液至待回收铜表面产生气泡时停止，取出待回收铜，获得洁净铜；
⑥将步骤⑤获得的洁净铜盛装在陶瓷坩埚中，然后将陶瓷坩埚置于真空熔炼炉中；
⑦抽真空至1×10-4，然后升温至1000℃，保温至熔化金属液渗滤完全；
⑧继续升温至1100℃，收集这一阶段渗滤出的熔化金属液，截取先渗滤出的占该阶段渗滤金属液5%质量分数的金属液待用，剩余95%质量分数的金属液即为所需高纯紫铜。
根据本发明生产的高纯紫铜，其铜含量不低于99.991%，含有0.008%磷、极微量的氧和其它金属杂质。
实施例2：
整体与实施例1一致，差异之处在于：
上述高纯紫铜的制造方法，包括以下步骤：
2）回收提纯
⑤开启机械搅拌装置，以5rpm的速度进行均匀缓慢搅拌，然后缓慢滴加阶段1）步骤②准备的盐酸溶液至待回收铜表面产生气泡时停止，取出待回收铜，获得洁净铜；
⑦抽真空至1×10-5，然后升温至1020℃，保温至熔化金属液渗滤完全；
⑧继续升温至1150℃，收集这一阶段渗滤出的熔化金属液，截取先渗滤出的占该阶段渗滤金属液5%质量分数的金属液待用，剩余95%质量分数的金属液即为所需高纯紫铜。
根据本发明生产的高纯紫铜，其铜含量不低于99.994%，含有0.005%磷、极微量的氧和其它金属杂质。
对所公开的实施例的上述说明，仅为了使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (2)

1.一种高纯紫铜的制造方法，其特征在于包括以下步骤：
1）生产前准备
①提取原料准备：准备废铜，所述废铜包括黄铜、锡磷青铜、其它废铜；
②工艺辅材准备：准备足量盐酸；
③设备及工装准备：准备内置有机械搅拌装置内表面采用聚氯乙烯膜封闭保护的回收槽、真空熔炼炉、集成有液体渗滤结构的陶瓷坩埚；
2）回收提纯
①将黄铜、锡磷青铜、其它废铜按6：3：1的质量比混合获得混合废旧铜；
②将步骤①获得的混合废旧铜表面采用无水乙醇清洗干净，获得待回收铜；
③将步骤②获得的待回收铜放置在阶段1）步骤②准备的托盘上；
④在阶段1）步骤②准备的回收槽盛装纯净水，水位升至完全浸没待回收黄铜；
⑤开启机械搅拌装置，以3rpm-5rpm的速度进行均匀缓慢搅拌，然后缓慢滴加阶段1）步骤②准备的盐酸溶液至待回收铜表面产生气泡时停止，取出待回收铜，获得洁净铜；
⑥将步骤⑤获得的洁净铜盛装在陶瓷坩埚中，然后将陶瓷坩埚置于真空熔炼炉中；
⑦抽真空至1×10-4-1×10-5，然后升温至1000℃-1020℃，保温至熔化金属液渗滤完全；
⑧继续升温至1100℃-1150℃，收集这一阶段渗滤出的熔化金属液，截取先渗滤出的占该阶段渗滤金属液5%质量分数的金属液待用，剩余95%质量分数的金属液即为所需高纯紫铜。
2.一种采用权利要求1所述方法制造的高纯紫铜，其特征在于：该高纯紫铜采用黄铜、锡磷青铜、其它废铜按6：3：1的质量比混合获得的混合废旧铜为原料，经盐酸去氧化处理及高温脱氧脱氢后，再熔失低熔点金属、保留高熔点金属后最终获得。
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