CN115369258A - 一种低银低硫超高纯铜提纯真空熔炼工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低银低硫超高纯铜提纯真空熔炼工艺，具体包括以下步骤：S1、废杂铜的处理：预先去除废杂铜的表面锈蚀以及进行清洗处理，然后将预处理后的废杂铜投入破碎机中，通过破碎机将废杂铜破碎至直径≤150mm，使用筛分机对破碎后的物料进行筛分，筛下物料等待备用，筛上物料则重新投入破碎机中进行破碎，直至通过筛分即可；S2、物料热处理：将步骤S1中筛分后的物料放入烘烤机内部进行热处理，本发明涉及纯铜提纯技术领域。该低银低硫超高纯铜提纯真空熔炼工艺，采用真空熔炼提纯工艺能够得到纯度≥99.9995％且晶粒均匀、晶粒取向一致的超高纯铜，克服了传统工艺融化效率低以及纯度不高的问题，工艺流程短，生产成本低。
Description
技术领域
本发明涉及纯铜提纯技术领域，具体为一种低银低硫超高纯铜提纯真空熔炼工艺。
背景技术
纯铜顾名思义就是含铜量最高的铜，因为颜色紫红又称紫铜，主成分为铜加银，含量为99.5-99.95％；主要杂质元素：磷、铋、锑、砷、铁、镍、铅、锡、硫、锌、氧等，用于制作导电器材、高级铜合金、铜基合金。
纯铜是玫瑰红色金属，表面形成氧化铜膜后呈紫色，故工业纯铜常称紫铜或电解铜，密度为8-9g/cm3，熔点1083℃，纯铜导电性很好，大量用于制造电线、电缆、电刷等，导热性好，常用来制造须防磁性干扰的磁学仪器、仪表，如罗盘、航空仪表等，塑性极好，易于热压和冷压力加工，可制成管、棒、线、条、带、板和箔等铜材，纯铜的用途要比铁范围广得多，每年有大量的铜用于电气工业生产之中，纯铜主要用于制作发电机﹑母线﹑电缆﹑开关装置﹑变压器等电工器材和热交换器﹑管道﹑太阳能加热装置的平板集热器等导热器材，铜中含氧(炼铜时容易混入少量氧)对导电率影响很大，用于电气工业的铜一般都必须是无氧铜，纯铜还主要用于电机短路环，电磁加热感应器的制作，和大功率电子元件上面，接线排接线端子之类的，纯铜也运用到了门、窗、扶手等家具及装饰上。
目前铜在提纯的过程中，多采用湿法炼铜或火法炼铜，但是该类工艺流程长，环境治理难度大，铜料的熔化效率较低，影响提纯效率，提纯得到的铜含量也只能达到99.3(以质量百分含量计)，不利于目前的生产需求，因此如何提炼出超高纯铜是本发明所要解决的问题。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种低银低硫超高纯铜提纯真空熔炼工艺，解决了采用现有工艺炼铜造成铜料的融化效率较低，影响提纯效率以及铜纯度含量不高的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种低银低硫超高纯铜提纯真空熔炼工艺，具体包括以下步骤：
S1、废杂铜的处理：预先去除废杂铜的表面锈蚀以及进行清洗处理，然后将预处理后的废杂铜投入破碎机中，通过破碎机将废杂铜破碎至直径≤150mm，使用筛分机对破碎后的物料进行筛分，筛下物料等待备用，筛上物料则重新投入破碎机中进行破碎，直至通过筛分即可；
S2、物料热处理：将步骤S1中筛分后的物料放入烘烤机内部进行热处理，烘烤后物料的温度为150-250℃，热处理结束后拿出等待备用；
S3、真空熔炼：将步骤S2中热处理后的物料放入真空熔炼炉内部，将低银低硫和电解镍按照比例装入真空熔炼炉中，然后抽真空至15Pa以下送电熔炼，熔炼温度为1200-1350℃，熔清后精炼25分钟，精炼总时间不少于20min；
S4、除气脱氧：精炼结束后，迅速将熔液转入保温炉中进行保温处理，保温炉的温度控制在1100-1200℃，然后向保温炉中充入300-500℃氩气进行除气12-20min，加入纯钛进行覆盖脱氧和隔绝空气，然后加入铜镁合金进行进一步脱氧，脱氧处理时间为12-15min；
S5、超高纯铜的完成：将终脱氧后的熔液温度提高至1300-1350℃时并以最快的速度将铜液浇入模具内，待自然冷却后得到超高纯铜。
优选的，所述步骤S1中采用高压水枪对废杂铜的表面进行喷水清洗，高压水枪的压力为0.21MPa。
优选的，所述步骤S2中热处理的时间为50min。
优选的，所述步骤S3中熔炼温度为1200-1350℃。
优选的，所述步骤S1中筛分机的筛孔尺寸为20-40mm。
优选的，所述步骤S4中氩气的纯度≥99.9％，其含水量不大于0.1％。
(三)有益效果
本发明提供了一种低银低硫超高纯铜提纯真空熔炼工艺。具备以下有益效果：该低银低硫超高纯铜提纯真空熔炼工艺，通过S1、废杂铜的处理：预先去除废杂铜的表面锈蚀以及进行清洗处理，然后将预处理后的废杂铜投入破碎机中，通过破碎机将废杂铜破碎至直径≤150mm，使用筛分机对破碎后的物料进行筛分，筛下物料等待备用，筛上物料则重新投入破碎机中进行破碎，直至通过筛分即可；S2、物料热处理：将步骤S1中筛分后的物料放入烘烤机内部进行热处理，烘烤后物料的温度为150-250℃，热处理结束后拿出等待备用；S3、真空熔炼：将步骤S2中热处理后的物料放入真空熔炼炉内部，将低银低硫和电解镍按照比例装入真空熔炼炉中，然后抽真空至15Pa以下送电熔炼，熔炼温度为1200-1350℃，熔清后精炼25分钟，精炼总时间不少于20min；S4、除气脱氧：精炼结束后，迅速将熔液转入保温炉中进行保温处理，保温炉的温度控制在1100-1200℃，然后向保温炉中充入300-500℃氩气进行除气12-20min，加入纯钛进行覆盖脱氧和隔绝空气，然后加入铜镁合金进行进一步脱氧，脱氧处理时间为12-15min；S5、超高纯铜的完成：将终脱氧后的熔液温度提高至1300-1350℃时并以最快的速度将铜液浇入模具内，待自然冷却后得到超高纯铜，本发明采用真空熔炼提纯工艺能够得到纯度≥99.9995％且晶粒均匀、晶粒取向一致的超高纯铜，克服了传统工艺融化效率低以及纯度不高的问题，工艺流程短，生产成本低，容易组织大规模生产。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例提供一种技术方案：一种低银低硫超高纯铜提纯真空熔炼工艺，本发明采用真空熔炼提纯工艺能够得到纯度≥99.9995％且晶粒均匀、晶粒取向一致的超高纯铜，克服了传统工艺融化效率低以及纯度不高的问题，工艺流程短，生产成本低，容易组织大规模生产，具体包括以下步骤：
S1、废杂铜的处理：预先去除废杂铜的表面锈蚀以及进行清洗处理，然后将预处理后的废杂铜投入破碎机中，通过破碎机将废杂铜破碎至直径≤150mm，使用筛分机对破碎后的物料进行筛分，筛下物料等待备用，筛上物料则重新投入破碎机中进行破碎，直至通过筛分即可，破碎机又称之为碎石机，是金属矿和非金属矿加工过程中所采用的能够将开采的原矿石，通过挤压和弯曲作用等方式破碎成小块颗粒的粉碎机械，碎散物料通过一层或数层筛面被分为不同粒级的过程称为筛分，筛分机是利用散粒物料与筛面的相对运动，使部分颗粒透过筛孔，将砂、砾石、碎石等物料按颗粒大小分成不同级别的振动筛分机械设备，筛分机筛分过程一般是连续的，筛分原料给到筛分机械(简称筛子)上之后，小于筛孔尺寸的物料透过筛孔，称为筛下产物，大于筛孔尺寸的物料从筛面上不断排出，称为筛上产物；
S2、物料热处理：将步骤S1中筛分后的物料放入烘烤机内部进行热处理，烘烤后物料的温度为150-250℃，热处理结束后拿出等待备用；
S3、真空熔炼：将步骤S2中热处理后的物料放入真空熔炼炉内部，将低银低硫和电解镍按照比例装入真空熔炼炉中，然后抽真空至15Pa以下送电熔炼，熔炼温度为1200-1350℃，熔清后精炼25分钟，精炼总时间不少于20min；
S4、除气脱氧：精炼结束后，迅速将熔液转入保温炉中进行保温处理，保温炉的温度控制在1100-1200℃，然后向保温炉中充入300-500℃氩气进行除气12-20min，加入纯钛进行覆盖脱氧和隔绝空气，然后加入铜镁合金进行进一步脱氧，脱氧处理时间为12-15min，铜镁合金是以铜和镁为主要合金化元素的变形铝合金，镁具有比强度、比刚度高，导热导电性能好，并具有很好的电磁屏蔽、阻尼性、减振性、切削加工性以及加工成本低、加工能量仅为铝合金的70％和易于回收等优点，铜镁合金的比强度高于铝合金和钢，略低于比强度最高的纤维增强塑料，比刚度与铝合金和钢相当，远高于纤维增强塑料，耐磨性能比低碳钢好得多，已超过压铸铝合金A380，减振性能、磁屏蔽性能远优于铝合金；
S5、超高纯铜的完成：将终脱氧后的熔液温度提高至1300-1350℃时并以最快的速度将铜液浇入模具内，待自然冷却后得到超高纯铜。
本发明实施例中，步骤S1中采用高压水枪对废杂铜的表面进行喷水清洗，高压水枪的压力为0.21MPa，高压水枪是高压清洗机，高压水射流清洗机的俗称，是通过动力装置使高压柱塞泵产生高压水来冲洗物体表面的机器，它能将污垢剥离，冲走，达到清洗物体表面的目的。
本发明实施例中，步骤S2中热处理的时间为50min。
本发明实施例中，步骤S3中熔炼温度为1200-1350℃。
本发明实施例中，步骤S1中筛分机的筛孔尺寸为20-40mm。
本发明实施例中，步骤S4中氩气的纯度≥99.9％，其含水量不大于0.1％，氩气是一种无色、无味的单原子气体，相对原子质量为39.948，一般由空气液化后，用分馏法制取氩气，氩气的密度是空气的1.4倍，是氦气的10倍，氩气是一种惰性气体，在常温下与其他物质均不起化学反应，在高温下也不溶于液态金属中，在焊接有色金属时更能显示其优越性，可用于灯泡充气和对不锈钢、镁、铝等的电弧焊接，即“氩弧焊”。
某炼铜工厂针对本发明熔炼工艺提炼出来的超高纯铜以及现有炼铜工艺提炼出来的纯铜，同时对铜料的熔化速度以及最终提纯含铜量进行检测，并在相同的时间以及条件下进行操作，在检测的过程中，同时统计数据并制作统计表图。
由上表可知：通过采用真空熔炼提纯工艺能够得到纯度≥99.9995％且晶粒均匀、晶粒取向一致的超高纯铜，克服了传统工艺融化效率低以及纯度不高的问题，工艺流程短，生产成本低，容易组织大规模生产。
同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种低银低硫超高纯铜提纯真空熔炼工艺，其特征在于：具体包括以下步骤：
S1、废杂铜的处理：预先去除废杂铜的表面锈蚀以及进行清洗处理，然后将预处理后的废杂铜投入破碎机中，通过破碎机将废杂铜破碎至直径≤150mm，使用筛分机对破碎后的物料进行筛分，筛下物料等待备用，筛上物料则重新投入破碎机中进行破碎，直至通过筛分即可；
S2、物料热处理：将步骤S1中筛分后的物料放入烘烤机内部进行热处理，烘烤后物料的温度为150-250℃，热处理结束后拿出等待备用；
S3、真空熔炼：将步骤S2中热处理后的物料放入真空熔炼炉内部，将低银低硫和电解镍按照比例装入真空熔炼炉中，然后抽真空至15Pa以下送电熔炼，熔炼温度为1200-1350℃，熔清后精炼25分钟，精炼总时间不少于20min；
S4、除气脱氧：精炼结束后，迅速将熔液转入保温炉中进行保温处理，保温炉的温度控制在1100-1200℃，然后向保温炉中充入300-500℃氩气进行除气12-20min，加入纯钛进行覆盖脱氧和隔绝空气，然后加入铜镁合金进行进一步脱氧，脱氧处理时间为12-15min；
S5、超高纯铜的完成：将终脱氧后的熔液温度提高至1300-1350℃时并以最快的速度将铜液浇入模具内，待自然冷却后得到超高纯铜。
2.根据权利要求1所述的一种低银低硫超高纯铜提纯真空熔炼工艺，其特征在于：所述步骤S1中采用高压水枪对废杂铜的表面进行喷水清洗，高压水枪的压力为0.21MPa。
3.根据权利要求1所述的一种低银低硫超高纯铜提纯真空熔炼工艺，其特征在于：所述步骤S2中热处理的时间为50min。
4.根据权利要求1所述的一种低银低硫超高纯铜提纯真空熔炼工艺，其特征在于：所述步骤S3中熔炼温度为1200-1350℃。
5.根据权利要求1所述的一种低银低硫超高纯铜提纯真空熔炼工艺，其特征在于：所述步骤S1中筛分机的筛孔尺寸为20-40mm。
6.根据权利要求1所述的一种低银低硫超高纯铜提纯真空熔炼工艺，其特征在于：所述步骤S4中氩气的纯度≥99.9％，其含水量不大于0.1％。
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