CN111961878B - 一种降低废杂铜中高熔点杂质元素的方法 - Google Patents

一种降低废杂铜中高熔点杂质元素的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种降低废杂铜中高熔点杂质元素的方法，属于废杂铜精炼技术领域。主要处理工艺包括废杂铜原料拆解—破碎—熔化—除杂—浇铸处理。废杂铜原料首先被拆解粗分离塑料、橡胶等无关杂质，经两级破碎至直径小于30mm的物料，进一步分离无关杂质，放入熔炼炉熔化后加入清渣剂和精炼剂的混合物，搅拌保温10‑60min捞渣，浇铸成锭。此发明降低了废杂铜原料中高熔点杂质元素的含量，为再生铜精炼提供了一种可行的方法。

Description

一种降低废杂铜中高熔点杂质元素的方法
技术领域
本发明属于废杂铜精炼技术领域，特别涉及一种降低废杂铜中高熔点杂质元素的方法。
技术背景
废杂铜回收过程粗放，原料中除了废旧铜以外不可避免混杂有其他成分的物料，杂质物料和铜熔点相比，可以分类为高熔点杂质和低熔点杂质，常见的低熔点杂质元素有Pb、Bi、Sn、Mg、Zn、Al等，高熔点杂质元素有Fe、Ni、Co、Cr、Mn、Ti等。杂质元素的存在可以合金化成新的产品，从而提高了铜的性能，但是回收熔炼中它们往往在熔体中富集，导致产品中产生缺陷，降低废杂铜生产铜产品企业的市场竞争力。
高熔点元素在铜液中固溶度小，铸造冷却过程中析出影响铜锭的表面质量，甚至影响产品的热学、力学性能。杂质元素存在铜中有益范围内会对铜的性能有提高作用，如果超过了一定的范围值则反过来成了危害。然而对生产的产品中存在缺陷进行分析，发现局部杂质元素富集，对缺陷成分统计，认为杂质元素Mn、Si、Ti、W的精炼尤为必要。因此，针对以上存在的缺陷问题展开实验研究，经过多次实验发现了一种切实可行的除杂方法。
发明内容
本发明的目的是针对上述复杂多元铜合金再生紫铜急需解决的技术难题，提出一种降低废杂铜中高熔点杂质元素的方法，实现了杂质元素含量降低至有益范围，提高了产品的纯度，提升了企业市场竞争力。
本发明是通过以下技术方案实现的。
一种降低废杂铜中高熔点杂质元素的方法，包括：拆解—破碎—熔化—除杂—浇铸处理，其特征在于：
a.废杂铜原料首先经过拆解去除连接的塑料、橡胶密封圈、用于固定的铁制品等杂质；
b.经过拆解后的废杂铜原料经过一次破碎至直径小于100mm的物料，再次拆解杂质物料；
c.废杂铜原料二次破碎至直径小于30mm，进一步提高杂质的分离；
d.二级破碎后的废杂铜送入熔炼炉加热熔化，温度为1050-1400摄氏度；
e.废杂铜原料完全熔化后，保温5-10min，捞渣；
f.加入混匀的精炼剂好清渣剂并搅拌；
g.保温10-60min，捞渣浇铸。
进一步地，加入清渣剂的主要成分是氟硅酸钙、碳酸钙、硼砂、石墨粉和植物秸秆(质量比为2:2:1:1:1)，加入量为铜熔体重量的0.01-0.05％。
进一步地，加入精炼剂为铜硒合金(质量比为2:3)，精炼剂的加入量根据MnSe、SiSe2、TiSe2、WSe2计算，加入量为理论计算量的1.05-1.1倍。
本发明特点是
1、复杂废杂铜原料中一类高熔点杂质元素含量高，超出有益范围值，并在产品表面产生缺陷；
2、废杂铜原料预处理要精细化，尽可能在进入熔炉之前把废杂铜原料中的杂质元素分拣出来，以降低熔炼时精炼的成本；
3、熔炼温度为废杂铜原料的熔化温度，温度范围为1050-1400摄氏度。
4、加入精炼剂和清渣剂的混合物要用铜箔包覆，并尽可能压入炉中，避免精炼剂其他形式的损失；
5、清渣剂的作用是促进精炼剂生成的中间化合物上浮造渣，因此加入后要搅拌，使得反应充分并造渣；
6、要做好捞渣工作，以避免上浮的渣重新进入熔体甚至产品中造成新的缺陷。
本发明针对再生铜原料中存在的一类高熔点杂质元素Mn、Si、Ti、W造成产品缺陷的问题，创新性的提出了一种降低废杂铜中高熔点杂质元素的方法，废杂铜原料经过拆解—破碎—熔化—除杂—浇铸处理，得到了铜锭，对成分进行检测发现处理后的铜锭中杂质元素Mn、Si、Ti、W含量分别降低了30％以上，实现了废杂铜熔炼过程中高熔点杂质元素含量的降低，从而减少了产品缺陷。
具体实施方式
一种降低废杂铜中高熔点杂质元素的方法，包括：拆解—破碎—熔化—除杂—浇铸处理，其特征在于：废杂铜原料首先经过拆解去除连接的塑料、橡胶密封圈、用于固定的铁制品等杂质；经过拆解后的废杂铜原料经过一次破碎至直径小于100mm的物料，再次拆解杂质物料；废杂铜原料二次破碎至直径小于30mm，进一步提高杂质的分离；二级破碎后的废杂铜送入熔炼炉加热熔化，温度为1050-1400摄氏度；废杂铜原料完全熔化后，保温5-10min，捞渣；加入混匀的精炼剂好清渣剂并搅拌；保温10-60min，捞渣浇铸。加入清渣剂的主要成分是氟硅酸钙、碳酸钙、硼砂、石墨粉和植物秸秆(质量比为2:2:1:1:1)，加入量为铜熔体重量的0.01-0.05％。加入精炼剂为铜硒合金(质量比为2:3)，精炼剂的加入量根据MnSe、SiSe2、TiSe2、WSe2计算，加入量为理论计算量的1.05-1.1倍。处理后铜锭中Mn、Si、Ti、W含量下降了30％以上。
实施例1
废杂铜原料经过拆解和两级破碎后加入熔炼炉内熔化后，捞渣取样电火花直读光谱仪测得质量成分为Cu 97.32％，Mn 1.021％，Si 0.4764％，Ti 0.3675％，W 0.3459％，余量为其他杂质元素含量。加入铜箔包覆混匀的清渣剂(重量百分比为熔体的0.02％)和铜硒合金(重量百分比为熔体的10％)混合物，搅拌捞渣后浇铸成铜锭，取铜锭上下两端样品测电火花直读光谱仪并取平均值，其中Cu 98.31％，Mn 0.6982％，Si 0.3017％，Ti0.2314％，W 0.1698％，余量为其他杂质元素含量。对比实验结果计算可知Mn、Si、Ti、W分别下降了31.6％、36.7％、37％、50.9％。
实施例2
废杂铜原料经过拆解和两级破碎后加入熔炼炉内熔化后，捞渣取样电火花直读光谱仪测得质量成分为Cu 97.21％，Mn 0.3246％，Si 0.4876％，Ti 0.3972％，W 0.8796％，余量为其他杂质元素含量。加入铜箔包覆混匀的清渣剂(重量百分比为熔体的0.02％)和铜硒合金(重量百分比为熔体的9.5％)混合物，搅拌捞渣后浇铸成铜锭，取铜锭上下两端样品测电火花直读光谱仪并取平均值，其中Cu 98.29％，Mn 0.1588％，Si 0.2609％，Ti0.1756％，W 0.5213％，余量为其他杂质元素含量。对比实验结果计算可知Mn、Si、Ti、W分别下降了51.07％、46.5％、55.8％、40.7％。
实施例3
废杂铜原料经过拆解和两级破碎后加入熔炼炉内熔化后，捞渣取样电火花直读光谱仪测得质量成分为Cu 98.79％，Mn 0.1542％，Si 0.2106％，Ti 0.3101％，W 0.1634％，余量为其他杂质元素含量。加入铜箔包覆混匀的清渣剂(重量百分比为熔体的0.02％)和铜硒合金(重量百分比为熔体的4.5％)混合物，搅拌捞渣后浇铸成铜锭，取铜锭上下两端样品测电火花直读光谱仪并取平均值，其中Cu 99.21％，Mn 0.0976％，Si 0.1402％，Ti0.1908％，W 0.1021％，余量为其他杂质元素含量。对比实验结果计算可知Mn、Si、Ti、W分别下降了36.7％、33.4％、38.5％、37.5％。
实施例4
废杂铜原料经过拆解和两级破碎后加入熔炼炉内熔化后，捞渣取样电火花直读光谱仪测得质量成分为Cu 96.19％，Mn 0.8187％，Si 0.9874％，Ti 0.4213％，W 0.3986％，余量为其他杂质元素含量。加入铜箔包覆混匀的清渣剂(重量百分比为熔体的0.02％)和铜硒合金(重量百分比为熔体的15％)混合物，搅拌捞渣后浇铸成铜锭，取铜锭上下两端样品测电火花直读光谱仪并取平均值，其中Cu 97.99％，Mn 0.3985％，Si 0.598％，Ti0.2769％，W 0.2644％，余量为其他杂质元素含量。对比实验结果计算可知Mn、Si、Ti、W分别下降了51.3％、39.4％、34.3％、33.7％。
实施例5
废杂铜原料经过拆解和两级破碎后加入熔炼炉内熔化后，捞渣取样电火花直读光谱仪测得质量成分为Cu 95.99％，Mn 1.098％，Si 1.022％，Ti 0.876％，W 0.199％，余量为其他杂质元素含量。加入铜箔包覆混匀的清渣剂(重量百分比为熔体的0.02％)和铜硒合金(重量百分比为熔体的18.5％)混合物，搅拌捞渣后浇铸成铜锭，取铜锭上下两端样品测电火花直读光谱仪并取平均值，其中Cu 98.01％，Mn 0.3996％，Si 0.5238％，Ti0.5739％，W 0.0644％，余量为其他杂质元素含量。对比实验结果计算可知Mn、Si、Ti、W分别下降了63.6％、48.7％、34.5％、67.6％。

Claims (3)

1.一种降低废杂铜中高熔点杂质元素的方法，包括：拆解—破碎—熔化—除杂—浇铸处理，其特征在于：
(1)废杂铜原料首先经过拆解去除连接的塑料、橡胶密封圈、用于固定的铁制品杂质；
(2)经过拆解后的废杂铜原料经过一次破碎至直径小于100mm的物料，再次拆解杂质物料；
(3)废杂铜原料二次破碎至直径小于30mm，进一步提高杂质的分离；
(4)二级破碎后的废杂铜送入熔炼炉加热熔化，温度为1050-1400℃；
(5)废杂铜原料完全熔化后，保温5-10min，捞渣；
(6)加入混匀的精炼剂和清渣剂并搅拌，所述精炼剂为铜硒合金，精炼剂的加入量根据MnSe、SiSe2、TiSe2、WSe2计算，加入量为理论计算重量的1.05-1.1倍；
(7)保温10-60min，捞渣浇铸。
2.根据权利要求1所述一种降低废杂铜中高熔点杂质元素的方法，加入清渣剂的主要成分是氟硅酸钙、碳酸钙、硼砂、石墨粉和植物秸秆，该5种组成物质的质量比为2:2:1:1:1，加入量为铜熔体重量的0.01-0.05％。
3.根据权利要求1所述一种降低废杂铜中高熔点杂质元素的方法，加入所述精炼剂为铜硒合金，其中铜和硒的质量比为2:3。
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