CN111218561A - 一种降低废旧黄杂铜中杂质元素铝的复合精炼剂及其使用方法 - Google Patents

一种降低废旧黄杂铜中杂质元素铝的复合精炼剂及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于铜熔铸过程熔体净化技术领域，特别涉及一种降低废旧黄杂铜中杂质元素铝的复合精炼剂及其使用方法。所述复合精炼剂按照重量百分数计由以下组分组成：NaNO3 30～35%、Na2SO4 25～35%、CaCO3 20～30%、NaF 5～10%、CaF2 5～10%以及碳粉5～10%。该方法的特点将含Al废旧黄杂铜完全熔化后，熔体温度控制在950～1000℃之间，将占熔体1.5～2%的添加剂加入熔体中，保温 10～15分钟，保温过程搅拌3～5分钟，使得添加剂有效结合铜熔体中的铝形成炉渣，并且上浮，达到降低50～80%的铝含量，使得废旧黄杂铜的铝的有害作用去除，从而达到绿色再生利用。

Description

一种降低废旧黄杂铜中杂质元素铝的复合精炼剂及其使用 方法
技术领域
本发明属于铜熔铸过程熔体净化技术领域，特别涉及一种降低废旧黄杂铜中杂质元素铝的复合精炼剂及其使用方法。
背景技术
中国是目前世界上最大的铜加工材生产国、贸易国和消费国，但是中国铜资源非常短缺，原料供应与消费需求之间的矛盾日益突出；铜的再生性能良好，相对于原生铜而言，废杂铜作为原料具有节能、环保、经济等优势，因此废杂铜成为铜工业的一个重要原料来源。近几年中国的再生铜产业得到了快速的发展，再生铜产量增长较快。再生铜主要的来源是报废的含铜废件，生产铜、铜合金及其机械加工过程的废料、铜渣和熔炼过程的烟尘等。废杂铜经过回收拆解之后，对铜废料进行严格的分类再进行针对性地回收利用。其中高品位纯铜料可以直接利用，返回重现加工，其余纯度较低铜废料可生产再生精铜或直接熔炼成铜合金使用。废杂黄铜是废杂铜中量较多的一种，如果将收购的原料单纯的回收铜，不但铜品位不高，而且锌元素被极大的浪费，因此废杂黄铜原料直接利用生产黄铜合金是最经济可行的方法。
废杂黄铜原料来源广泛、成分复杂，特别是铝替代铜产业的发展，在废杂铜中镀铜铝丝、铝件，还有铜包铝复合线等，经过物理预处理也难以分拣出来，造成配料成分波动。在黄铜挤压和拉铸线材产品时，铝成分也会到生产过程造成显著地影响，一般要求Al稳定在0.20％以下。
因此含铝废杂黄铜制约了废旧黄杂铜的直接利用。因此研究和开发除铝技术和方法，成为迫切需求解决的技术难题。
目前国内研发的熔体除铝专利不多，CN201210170152公开了废杂黄铜除铝复合剂及其制造方法，除铝复合剂的主要成分是硼酸盐、或硼的氧化物，铜的氧化物，碳酸盐、氯化钠以及冰晶石，除铝复合剂均匀铺洒在熔体表面，人工搅拌，造渣上浮，达到再生黄铜中铝含量明显下降。CN20160207079公布了一种铜合金除铝复合剂及其制备使用方法，除铝复合剂包括硼酸钠、硅粉、碳酸钙和活性碳粉，将除铝复合剂加入熔体底部并搅拌，静止10分钟，后捞渣，能够有效结合铜熔体中的铝形成炉渣并上浮去除，除铝效果较好。CN201811239090公开了一种专用于铅黄铜除铝用复合熔炼剂及其制备和使用方法，由碳酸盐、氯化盐和硅粉组成，铅黄铜熔炼时，加入除铝复合剂进行熔炼，使铅黄铜中铝含量下降12～26％重量。
发明内容
本发明的目的是针对上述废旧黄杂铜原料再生急需解决的技术难题，提出一种降低废旧黄杂铜中杂质元素铝的复合精炼剂及其使用方法，实现了废旧黄杂铜大量利用到制作黄铜的再生利用中，解决了废旧黄杂铜的再生利用问题。
为实现上述发明目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种降低废旧黄杂铜中杂质元素铝的复合精炼剂，所述复合精炼剂按照重量百分数计由以下组分组成：NaNO3 30～35％、Na2SO4 25～35％、CaCO3 20～30％、NaF 5～10％、CaF2 5～10％以及碳粉5～10％。
作为优选，所述复合精炼剂按照重量百分数计由NaNO3 30％、Na2SO4 25％、CaCO325％、NaF 8％、CaF2 6％以及碳粉6％组成。
作为优选，所述复合精炼剂按照重量百分数计由NaNO3 32％、Na2SO4 28％、CaCO325％、NaF 5％、CaF2 5％以及碳粉5％组成。
作为优选，所述复合精炼剂按照重量百分数计由NaNO3 35％、Na2SO4 30％、CaCO320％、NaF 5％、CaF2 5％以及碳粉5％组成。
作为优选，所述复合精炼剂按照重量百分数计由NaNO3 33％、Na2SO4 27％、CaCO325％、NaF 5％、CaF2 5％以及碳粉5％组成。
本发明化学原理如下：
本发明复合精炼剂中的NaSO4和NaNO3能和废旧黄杂铜熔体的中的铝形成Na2Al12O19、NaAlO2等低密度渣物，而CaCO3能够与熔体中的Al形成CaAl2O4、Ca3Al2O6等低密度渣物。因此最终形成的这些低密度渣物能够随着熔体上浮，从而集中到熔体上表面，然后通过氟盐NaF、CaF2以及碳粉等聚渣，降低熔体粘度，有利于渣物上浮，捞渣去除。
作为优选，所述复合精炼剂的制备方法如下：将各组分放入烘箱中，150～200℃烘1.5～2小时，并混合均匀。
一种降低废旧黄杂铜中杂质元素铝的复合精炼剂的使用方法，所述方法包括以下步骤：
1)往熔炼炉里加入含铝废旧黄杂铜旧料，完全熔化；
3)往熔体里加入复合精炼剂；
4)添加剂熔化完后，保温，精炼、捞渣、出炉及铸锭。
本发明中所使用的复合精炼剂的使用方法简单，仅仅需要将精炼剂添加到含铝的废旧黄杂铜旧料的熔体中，其中的有效成分为便能够与熔体中的铝反应，形成低密度的含铝化合物，由于其密度相较于黄铜熔体而言更低，因此在精炼过程中能够从熔体中上浮，从而在后续处理中仅仅只需要将含铝的渣料捞出即可，从而有效降低了黄铜熔体中的铝含量，提升了黄铜合金的质量，同时也降低了浪费与成本。
作为优选，所述熔体温度控制在950～1000℃。
本发明选择将熔体温度控制在950～1000℃的原因在于，过高的熔体温度会导致反应生成的含铝化合物在熔体中也具有一定的溶解性，导致渣料不易析出，同时由于温度过高渣料也不容易聚集，导致渣料打捞率较低，效果大打折扣。但是如果熔体温度较低，黄铜熔体的粘度较高，导致在渣料打捞过程中打捞出的渣料会带出较多的黄铜，导致黄铜的浪费。因此，通过反复试验得出当温度在950～1000℃区间范围内既能够有效打捞渣料，又能够有效减少黄铜的带出，减少黄铜的浪费。
作为优选，所述复合精炼剂的加入量为熔体质量的1.5～2％，复合精炼剂添加位置为熔体中下部。
本发明中复合精炼剂的加入量仅仅为熔体质量的1.5～2％，具有添加量少的特点，但是在少量添加量的前提下仍具有良好的除铝效果，在添加了本发明中的精炼剂后黄铜中的铝含量能够大幅下降55～80％。
作为优选，保温时间为10～15分钟，保温过程中搅拌3～5分钟。
因此，本发明具有以下有益效果：
(1)能够有效除去黄铜熔体中的杂质铝，提升黄铜品质；
(2)使用方法简单；
(3)在添加量少的前提下具有极高的除铝效果。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步描述。下述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于下述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
实施例1
复合精炼剂组成：NaNO3 30％、Na2SO4 25％、CaCO3 25％、NaF 8％、CaF2 6％以及碳粉6％，进行称量配比，将各组分放入烘箱中，150℃烘2小时，并充分搅拌均匀；
添加剂 预处理好的废旧黄杂铜 添加温度 保温时间 搅拌时间
1.5％ 100Kg 950℃ 12min 3min
废杂铜原料预处理后至熔炉内熔化取样，直度光铺测Al含量2.52％，熔体温度调整到945℃，加入添加剂，保温12分钟，精炼、捞渣、取样分析，出炉铸锭，直读光谱测，AL含量1.134％，对比结果计算可知，Al含量下降了55％。
实施例2
复合精炼剂组成：NaNO3 32％、Na2SO4 28％、CaCO3 25％、NaF 5％、CaF2 5％以及碳粉5％，进行称量配比，将各组分放入烘箱中，200℃烘1.5小时，并充分搅拌均匀；
添加剂 预处理好的废旧黄杂铜 添加温度 保温时间 搅拌时间
1.7％ 100Kg 970℃ 13min 4min
废杂铜原料预处理后至熔炉内熔化取样，直度光铺测Al含量2.24％，熔体温度调整到970℃，加入添加剂，保温13分钟，精炼、捞渣、取样分析，出炉铸锭，直读光谱测，Al含量0.784％，对比结果计算可知，Al含量下降了65％。
实施例3
复合精炼剂组成：NaNO3 35％、Na2SO4 30％、CaCO3 20％、NaF 5％、CaF2 5％以及碳粉5％，进行称量配比，将各组分放入烘箱中，165℃烘1.8小时，并充分搅拌均匀；
添加剂 预处理好的废旧黄杂铜 添加温度 保温时间 搅拌时间
2.0％ 100Kg 1000℃ 15min 5min
废杂铜原料预处理后至熔炉内熔化取样，直度光铺测Al含量1.42％，熔体温度调整到1000℃，加入添加剂，保温15分钟，后升温至1000℃精炼、捞渣、取样分析，出炉铸锭，直读光谱测，Al含量0.284％，对比结果计算可知，Al含量下降了80％。
实施例4
复合精炼剂组成：NaNO3 33％、Na2SO4 27％、CaCO3 25％、NaF 5％、CaF2 5％以及碳粉5％；进行称量配比，将各组分放入烘箱中，180℃烘1.6小时，并充分搅拌均匀；
添加剂 预处理好的废旧黄杂铜 添加温度 保温时间 搅拌时间
1.9％ 100Kg 990℃ 13min 4min
废杂铜原料预处理后至熔炉内熔化取样，直度光铺测Al含量0.85％，熔体温度调整到1000℃，加入添加剂，保温15分钟，后升温至1000℃精炼、捞渣、取样分析，出炉铸锭，直读光谱测，Al含量0.17％，对比结果计算可知，Al含量下降了80％。
实施例5
复合精炼剂组成：NaNO3 30％、Na2SO4 25％、CaCO3 30％、NaF 5％、CaF2 5％以及碳粉5％，进行称量配比，180℃烘1.6小时，并充分搅拌均匀；
Figure BDA0002268185510000041
Figure BDA0002268185510000051
废杂铜原料预处理后至熔炉内熔化取样，直度光铺测Al含量2.16％，熔体温度调整到975℃，加入添加剂，保温10分钟，精炼、捞渣、取样分析，出炉铸锭，直读光谱测，Al含量0.684％，对比结果计算可知，Al含量下降了68％。
实施例6
复合精炼剂组成：NaNO3 31％、Na2SO4 29％、CaCO3 20％、NaF 10％、CaF2 5％以及碳粉5％，进行称量配比，180℃烘1.6小时，并充分搅拌均匀；
添加剂 预处理好的废旧黄杂铜 添加温度 保温时间 搅拌时间
1.6％ 100Kg 975℃ 13min 4min
废杂铜原料预处理后至熔炉内熔化取样，直度光铺测Al含量1.65％，熔体温度调整到975℃，加入添加剂，保温13分钟，精炼、捞渣、取样分析，出炉铸锭，直读光谱测，Al含量0.462％，对比结果计算可知，Al含量下降了72％。
实施例7
复合精炼剂组成：NaNO3 32％、Na2SO4 25％、CaCO3 21％、NaF 6％、CaF2 10％以及碳粉6％，进行称量配比，180℃烘1.6小时，并充分搅拌均匀；
添加剂 预处理好的废旧黄杂铜 添加温度 保温时间 搅拌时间
1.7％ 100Kg 970℃ 14min 5min
废杂铜原料预处理后至熔炉内熔化取样，直度光铺测Al含量1.31％，熔体温度调整到970℃，加入添加剂，保温14分钟，精炼、捞渣、取样分析，出炉铸锭，直读光谱测，Al含量0.341％，对比结果计算可知，Al含量下降了74％。
实施例8
复合精炼剂组成：NaNO3 34％、Na2SO4 26％、CaCO3 20％、NaF 5％、CaF2 5％以及碳粉10％，进行称量配比，180℃烘1.6小时，并充分搅拌均匀；
添加剂 预处理好的废旧黄杂铜 添加温度 保温时间 搅拌时间
1.6％ 100Kg 960℃ 12min 3min
废杂铜原料预处理后至熔炉内熔化取样，直度光铺测Al含量1.96％，熔体温度调整到960℃，加入添加剂，保温15分钟，精炼、捞渣、取样分析，出炉铸锭，直读光谱测，Al含量0.608％，对比结果计算可知，Al含量下降了69％。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明做任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (10)

1.一种降低废旧黄杂铜中杂质元素铝的复合精炼剂，其特征在于，所述复合精炼剂按照重量百分数计由以下组分组成：NaNO3 30～35%、Na2SO4 25～35%、CaCO3 20～30%、NaF 5～10%、CaF2 5～10%以及碳粉5～10%。
2.根据权利要求1所述的一种降低废旧黄杂铜中杂质元素铝的复合精炼剂，其特征在于，所述复合精炼剂按照重量百分数计由NaNO3 30%、Na2SO4 25%、CaCO3 25%、NaF 8%、CaF2 6%以及碳粉6%组成。
3.根据权利要求1所述的一种降低废旧黄杂铜中杂质元素铝的复合精炼剂，其特征在于，所述复合精炼剂按照重量百分数计由NaNO3 32%、Na2SO4 28%、CaCO3 25%、NaF 5%、CaF2 5%以及碳粉5%组成。
4.根据权利要求1所述的一种降低废旧黄杂铜中杂质元素铝的复合精炼剂，其特征在于，所述复合精炼剂按照重量百分数计由NaNO3 35%、Na2SO4 30%、CaCO3 20%、NaF 5%、CaF2 5%以及碳粉5%组成。
5.根据权利要求1所述的一种降低废旧黄杂铜中杂质元素铝的复合精炼剂，其特征在于，所述复合精炼剂按照重量百分数计由NaNO3 33%、Na2SO4 27%、CaCO3 25%、NaF 5%、CaF2 5%以及碳粉5%组成。
6.根据权利要求1~5中任意一项所述的一种降低废旧黄杂铜中杂质元素铝的复合精炼剂，其特征在于，所述复合精炼剂的制备方法如下：将各组分放入烘箱中，150～200℃烘1.5～2小时，并混合均匀。
7.一种如权利要求书1~6中任意一项降低废旧黄杂铜中杂质元素铝的复合精炼剂的使用方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
1）往熔炼炉里加入含铝废旧黄杂铜旧料，完全熔化；
3）往熔体里加入复合精炼剂；
3）添加剂熔化完后，保温，精炼、捞渣、出炉及铸锭。
8.根据权利要求7所述的一种降低废旧黄杂铜中杂质元素铝的复合精炼剂的使用方法，其特征在于，所述熔体温度控制在950～1000℃。
9.根据权利要求7所述的一种降低废旧黄杂铜中杂质元素铝的复合精炼剂的使用方法，其特征在于，所述复合精炼剂的加入量为熔体质量的1.5～2%，复合精炼剂添加位置为熔体中下部。
10.根据权利要求7所述的一种降低废旧黄杂铜中杂质元素铝的复合精炼剂的使用方法，其特征在于，保温时间为10～15分钟，保温过程中搅拌3～5分钟。
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