CN112517913B - 一种废铜线再生铜杆的方法及再生铜杆 - Google Patents

一种废铜线再生铜杆的方法及再生铜杆 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种废铜线再生铜杆的方法及再生铜杆，该方法包括：（1）将废铜线去皮并制成废铜颗粒；（2）采用抛光组合物对制成的废铜颗粒进行抛光，过滤，烘干；抛光组合物包括第一抛光剂、第二抛光剂和水，第一抛光剂的组分包括铜离子螯合剂、有机酸、光亮剂和分散剂，第二抛光剂为硫酸；（3）将经处理的废铜颗粒加热至第一温度，保温，热压成铜坯料，再将铜坯料加热至第二温度，保温，热挤为铜杆；第一温度为800‑850℃，第二温度相对于第一温度增加50‑100℃；及上述方法制成的再生铜杆，该方法避免了现有回收方法回收率低、成本高、污染环境等问题，绿色环保地获得了低氧铜杆。

Description

一种废铜线再生铜杆的方法及再生铜杆
技术领域
本发明属于纯铜废料的再生技术领域，具体地涉及一种废铜线再生铜杆的方法及再生铜杆。
背景技术
铜具有优良的导电性、导热性和延展性等，因此广泛应用于电力、电子、空调、交通、建筑等各个领域；尤其是随着电力工业的飞速发展，铜导线的用量需求与日俱增。然而，伴随着铜的广泛应用，在铜线生产过程中由于工艺调试、产品更新换代、报废等原因，市场上存在大量的废铜线亟待回收。根据产品形态不同，废铜线主要包括废裸线、带皮的废电线电缆和废漆包线等。而且，废铜线的基体材料为无氧或低氧高品位纯铜废料。因此，废铜线再生利用是解决铜资源“需求巨大-价格居高-资源匮乏”这一矛盾的有效途径。
目前，纯铜废料的再生以火法处理为主，该方法存在如下问题：铜熔点高，熔铸工艺高耗能、高成本；铜易氧化烧损，回收率较低，需采用覆盖剂，并进行脱氧处理；大部分工艺会将具有有机物绝缘涂层的废漆包线等直接重熔，有机物燃烧污染环境，而且降低铜品质。除此之外，火法电解的工艺周期长、成本高。因此，如何绿色环保的实现废铜线的再生依然是铜资源可持续发展的重要问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种新的废铜线再生铜杆的方法，该方法避免了现有回收方法回收率低、成本高、污染环境等问题，绿色环保地获得了低氧铜杆。
本发明同时还提供了一种上述方法制成的再生铜杆。
为解决上述技术问题，本发明采取如下技术方案：一种废铜线再生铜杆的方法，所述方法包括如下步骤：
（1）将废铜线去皮并制成废铜颗粒；
（2）采用抛光组合物对步骤（1）制成的所述废铜颗粒进行抛光，过滤，烘干；其中，所述抛光组合物包括第一抛光剂、第二抛光剂和水，所述第一抛光剂的组分包括铜离子螯合剂、有机酸、光亮剂和分散剂，所述第二抛光剂为硫酸；控制所述抛光组合物中，所述硫酸的质量百分含量为1-10%，所述第一抛光剂与所述水的投料质量比为1∶1.5-2.5；
（3）将经步骤（2）处理的废铜颗粒加热至第一温度，保温，在1500-1700MPa压力下热压成铜坯料，再将所述铜坯料加热至第二温度，保温，在1500-1700MPa压力下热挤为铜杆；其中，所述第一温度为800-850℃，所述第二温度相对于所述第一温度增加50-100℃。
根据本发明的一些优选方面，步骤（1）中，所述废铜颗粒的平均粒径为2~3mm。
根据本发明的一些优选方面，步骤（1）中，将废铜线去皮采用的方法为机械处理分离铜金属线与塑料外皮。机械法减少环境污染，同时塑料外皮可以单独回收，节约资源。其中所述机械处理法为现有技术中常规的分离方法，例如采用机械直接将废铜线撕拉去皮等等。
根据本发明的一些优选方面，步骤（2）中，所述铜离子螯合剂由植酸和羟基乙叉二膦酸构成，所述植酸与所述羟基乙叉二膦酸的投料质量比为1-2∶1。进一步地，所述植酸与所述羟基乙叉二膦酸的投料质量比为1.2-1.8∶1。本发明中，两种特定组合的铜离子螯合剂相比常规的单一成分可以更好地结合铜离子，最终达到去除氧化层的目的。
根据本发明的一些优选方面，步骤（2）中，以质量百分含量计，所述第一抛光剂中，铜离子螯合剂40-60%、有机酸20-40%、光亮剂10-20%和分散剂1-10%。进一步地，步骤（2）中，以质量百分含量计，所述第一抛光剂中，铜离子螯合剂45-55%、有机酸25-35%、光亮剂12-18%和分散剂3-6%。
根据本发明的一些优选方面，步骤（2）中，所述抛光组合物中，所述硫酸的质量百分含量为3-10%。
根据本发明的一些优选且具体的方面，步骤（2）中，所述有机酸为柠檬酸，所述光亮剂为苯并三氮唑，所述分散剂为聚乙二醇200。
根据本发明的一些优选方面，步骤（2）中，所述抛光的抛光时间为2-8s，防止酸洗不够或者过度酸洗，同时抛光后的废铜颗粒表面光亮，无杂质，在扫描电镜下观察，表面平滑，无氧化物。
根据本发明的一些优选方面，步骤（2）中，在进行所述抛光后，将废铜颗粒放入清水中超声震荡，过滤出废铜颗粒，随后在烘干炉中加热至70-90℃，烘干。
根据本发明的一些优选方面，步骤（3）中，所述方法还包括在进行所述热压前将经步骤（2）处理的废铜颗粒置于密闭无氧环境中保存的步骤，防止氧化。
根据本发明的一些优选方面，步骤（3）中，将经步骤（2）处理的废铜颗粒加热至第一温度，保温，在1550-1650MPa压力下热压成铜坯料，再将所述铜坯料加热至第二温度，保温，在1550-1650MPa压力下热挤为铜杆；其中，所述第一温度为800-850℃，所述第二温度相对于所述第一温度增加50-100℃。
在本发明的一些实施方式中，步骤（3）中，将经步骤（2）处理的废铜颗粒加热至第一温度，保温10-20min，在1580-1620MPa压力下热压成铜坯料，再将所述铜坯料加热至第二温度，保温25-35min，在1580-1620MPa压力下热挤为铜杆；其中，所述第一温度为800-850℃，所述第二温度相对于所述第一温度增加50-100℃。
在本发明的一些实施方式中，步骤（3）中，将经步骤（2）处理的废铜颗粒装入模具中，将模具加热至800-850℃保温10-20min，再压制为铜坯料。
在本发明的一些实施方式中，步骤（3）中，将铜坯料装入模具中，将模具加热至900℃保温30min，热挤为铜杆。
根据本发明的一些优选方面，步骤（3）中，所述热压成型在二氧化碳气氛中进行，可以隔绝空气、避免氧化。
根据本发明的一些优选方面，步骤（3）中，所述热挤采用的挤压比为95-105：1，挤压速度为0.4-0.6mm/s。进一步地，步骤（3）中，所述热挤采用的挤压比为98-102：1，挤压速度为0.4-0.6mm/s。根据本发明的一个具体方面，步骤（3）中，所述热挤采用的挤压比为100：1，挤压速度为0.5mm/s。
本发明提供的又一技术方案：一种上述所述的废铜线再生铜杆的方法制成的再生铜杆。
由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：
本发明创新地通过对废铜线进行前处理，然后结合特定的抛光组合物进行抛光，尤其是采用特定的第一抛光剂与第二抛光剂进行组合，结合有机酸与无机酸的共同作用，并配合铜离子螯合剂与光亮剂，达到去除氧化皮的目的且延缓了废铜颗粒被氧化的速度，并使废铜颗粒表面光亮，再采用热压+热挤工艺直接将高品位铜线再生制备出质量和性能优良的铜杆，铜杆氧含量低，提升了电导率，且该方法与传统的重熔拉拔再生铜线的方式相比较，可提高回收率、减少能量消耗、降低成本，同时减小了环境污染。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。应理解，这些实施例用于说明本发明的基本原理、主要特征和优点，而本发明不受以下实施例的限制。实施例中采用的实施条件可以根据具体要求做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。实施例所用原料均为可商购的工业品。
下述实施例中，如无特殊说明，所有的原料基本来自于商购或者通过本领域的常规方法制备而得。
实施例1
本例提供一种废铜线再生铜杆的方法，所述方法包括如下步骤：
（1）采用机械处理的方法分离废铜线与塑料外皮以实现将废铜线去皮，然后剪切成2.5mm左右的废铜颗粒；
（2）采用抛光组合物对步骤（1）制成的所述废铜颗粒进行抛光5s，抛光完成后将废铜颗粒放入清水中超声震荡15s，过滤出废铜颗粒，随后在烘干炉中加热至80℃，烘干2h，然后置于密闭无氧环境中保存；其中，所述抛光组合物包括第一抛光剂、第二抛光剂和水以质量百分含量计，所述第一抛光剂中：植酸30%、羟基乙叉二膦酸20%、柠檬酸30%、苯并三氮唑15%和聚乙二醇200（购自西安天茂化工有限公司，为分析纯试剂，下述相同） 5%，所述第二抛光剂为硫酸；控制所述抛光组合物中，所述硫酸的质量百分含量为5%，所述第一抛光剂与所述水的投料质量比为1∶2；
（3）将经步骤（2）处理的废铜颗粒加热至800℃，保温10min，在1600MPa压力下热压成铜坯料，再将所述铜坯料加热至850℃，保温30min，在1600MPa压力下热挤为铜杆，挤压比为100∶1，挤压速度0.5mm/s；
具体地，将经步骤（2）处理的废铜颗粒装入模具中，将模具加热至800℃，保温10min，在二氧化碳气氛中热压成铜坯料；将铜坯料装入模具中，将模具加热至850℃，保温30min，热挤为铜杆。
本例中，抛光后的废铜颗粒表面无氧化物，制成的铜坯料含氧量为0.39%【含氧量的测试方法为：EMGA-620W型氧氮分析仪，氦气纯度99.999%以上，下述相同】。
实施例2
本例提供一种废铜线再生铜杆的方法，所述方法包括如下步骤：
（1）采用机械处理的方法分离废铜线与塑料外皮以实现将废铜线去皮，然后剪切成2.5mm左右的废铜颗粒；
（2）采用抛光组合物对步骤（1）制成的所述废铜颗粒进行抛光5s，抛光完成后将废铜颗粒放入清水中超声震荡15s，过滤出废铜颗粒，随后在烘干炉中加热至80℃，烘干2h，然后置于密闭无氧环境中保存；其中，所述抛光组合物包括第一抛光剂、第二抛光剂和水以质量百分含量计，所述第一抛光剂中：植酸32%、羟基乙叉二膦酸18%、柠檬酸28%、苯并三氮唑16%和聚乙二醇200 6%，所述第二抛光剂为硫酸；控制所述抛光组合物中，所述硫酸的质量百分含量为5%，所述第一抛光剂与所述水的投料质量比为1∶1.8；
（3）将经步骤（2）处理的废铜颗粒加热至800℃，保温10min，在1600MPa压力下热压成铜坯料，再将所述铜坯料加热至900℃，保温30min，在1600MPa压力下热挤为铜杆，挤压比为100∶1，挤压速度0.5mm/s；
具体地，将经步骤（2）处理的废铜颗粒装入模具中，将模具加热至800℃，保温10min，在二氧化碳气氛中热压成铜坯料；将铜坯料装入模具中，将模具加热至900℃，保温30min，热挤为铜杆。
本例中，抛光后的废铜颗粒表面无氧化物，制成的铜坯料含氧量为0.21%，铜杆致密，形变能力好，且表面光滑度好。
实施例3
本例提供一种废铜线再生铜杆的方法，所述方法包括如下步骤：
（1）采用机械处理的方法分离废铜线与塑料外皮以实现将废铜线去皮，然后剪切成2.5mm左右的废铜颗粒；
（2）采用抛光组合物对步骤（1）制成的所述废铜颗粒进行抛光5s，抛光完成后将废铜颗粒放入清水中超声震荡15s，过滤出废铜颗粒，随后在烘干炉中加热至80℃，烘干2h，然后置于密闭无氧环境中保存；其中，所述抛光组合物包括第一抛光剂、第二抛光剂和水以质量百分含量计，所述第一抛光剂中：植酸30%、羟基乙叉二膦酸20%、柠檬酸30%、苯并三氮唑15%和聚乙二醇200 5%，所述第二抛光剂为硫酸；控制所述抛光组合物中，所述硫酸的质量百分含量为6%，所述第一抛光剂与所述水的投料质量比为1∶2；
（3）将经步骤（2）处理的废铜颗粒加热至850℃，保温10min，在1600MPa压力下热压成铜坯料，再将所述铜坯料加热至900℃，保温30min，在1600MPa压力下热挤为铜杆，挤压比为100∶1，挤压速度0.5mm/s；
具体地，将经步骤（2）处理的废铜颗粒装入模具中，将模具加热至850℃，保温10min，在二氧化碳气氛中热压成铜坯料；将铜坯料装入模具中，将模具加热至900℃，保温30min，热挤为铜杆。
本例中，抛光后的废铜颗粒表面无氧化物，制成的铜坯料含氧量为0.27%。
对比例1
基本同实施例1，其区别仅在于：没有步骤（2）。测得铜坯料含氧量为0.81%。
对比例2
基本同实施例1，其区别仅在于：抛光组合物中不添加硫酸，相应调整所述第一抛光剂与所述水的投料质量比为1.5∶2。测得铜坯料含氧量为0.53%。
对比例3
基本同实施例1，其区别仅在于：抛光组合物中不添加柠檬酸，相应调整所述抛光组合物中，所述硫酸的质量百分含量为8%。测得铜坯料含氧量为0.59%。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种废铜线再生铜杆的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
（1）将废铜线去皮并制成废铜颗粒；
（2）采用抛光组合物对步骤（1）制成的所述废铜颗粒进行抛光，过滤，烘干；其中，所述抛光组合物包括第一抛光剂、第二抛光剂和水，所述第一抛光剂的组分包括铜离子螯合剂、有机酸、光亮剂和分散剂，所述第二抛光剂为硫酸；控制所述抛光组合物中，所述硫酸的质量百分含量为1-10%，所述第一抛光剂与所述水的投料质量比为1∶1.5-2.5；
（3）将经步骤（2）处理的废铜颗粒加热至第一温度，保温，在1500-1700MPa压力下热压成铜坯料，再将所述铜坯料加热至第二温度，保温，在1500-1700MPa压力下热挤为铜杆；其中，所述第一温度为800-850℃，所述第二温度相对于所述第一温度增加50-100℃。
2.根据权利要求1所述的废铜线再生铜杆的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述废铜颗粒的平均粒径为2~3mm。
3.根据权利要求1所述的废铜线再生铜杆的方法，其特征在于，步骤（2）中，所述铜离子螯合剂由植酸和羟基乙叉二膦酸构成，所述植酸与所述羟基乙叉二膦酸的投料质量比为1-2∶1。
4.根据权利要求1或3所述的废铜线再生铜杆的方法，其特征在于，步骤（2）中，以质量百分含量计，所述第一抛光剂中，铜离子螯合剂40-60%、有机酸20-40%、光亮剂10-20%和分散剂1-10%。
5.根据权利要求1所述的废铜线再生铜杆的方法，其特征在于，步骤（2）中，所述有机酸为柠檬酸，所述光亮剂为苯并三氮唑，所述分散剂为聚乙二醇200。
6.根据权利要求1所述的废铜线再生铜杆的方法，其特征在于，步骤（2）中，所述抛光的抛光时间为2-8s。
7.根据权利要求1所述的废铜线再生铜杆的方法，其特征在于，步骤（2）中，在进行所述抛光后，将废铜颗粒放入清水中超声震荡，过滤出废铜颗粒，随后在烘干炉中加热至70-90℃，烘干。
8.根据权利要求1所述的废铜线再生铜杆的方法，其特征在于，步骤（3）中，所述方法还包括在进行所述热压前将经步骤（2）处理的废铜颗粒置于密闭无氧环境中保存的步骤。
9.根据权利要求1所述的废铜线再生铜杆的方法，其特征在于，步骤（3）中，所述热压成型在二氧化碳气氛中进行；所述热挤采用的挤压比为95-105：1，挤压速度为0.4-0.6mm/s。
10.一种权利要求1-9中任一项所述的废铜线再生铜杆的方法制成的再生铜杆。
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