CN117181770A - 一种从镀铜钢丝中回收钢丝的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种从镀铜钢丝中回收钢丝的系统及方法，该系统包括预热室和若干个振动筛网，所述预热室设置有预热枪和推钢活塞，所述推钢活塞位于预热室内部一侧壁，推钢活塞的推杆机构位于预热室外部，所述振动筛网位于推钢活塞的相对侧的预热室外部，若干个振动筛网从上到下高度依次递减，最上面一个振动筛网对接预热室，预热室与振动筛网靠近的一侧壁底部或者预热室靠近该侧壁的底部开设有钢丝出口，所述钢丝出口中设置有可打开的闸门。该方法包括镀铜钢丝在废钢打包机中打包处理后，进行预热氧化，表面的铜氧化后，经过振动筛掉氧化皮，得到表面干净的钢丝。本发明实现了镀铜钢丝表面脱铜，为钢丝回收使用提供了清洁路径。

Description

一种从镀铜钢丝中回收钢丝的系统及方法

技术领域

本发明涉及一种从镀铜钢丝中回收钢丝的系统及方法，属于钢丝回收的技术领域。

背景技术

镀铜钢丝是将盘条经多道次拉拔至规定直径，通过电镀或化学镀等方法在钢丝表面镀上一层金属铜或黄铜，从而使得镀铜钢丝具有比钢丝更优异的特性，如铜包钢丝具有钢丝的韧性和铜的优越的导电性，用于通信和电子行业；钢帘线或胎圈钢丝表面镀黄铜可以提高钢丝与橡胶的结合力，提高轮胎的耐磨性。随着镀铜钢丝在不同环境中的使用，会逐渐产生大量的废旧镀铜钢丝。此外，在钢丝制品企业也会因原材料、工艺等原因产生大量的无法使用的镀铜钢丝。虽然镀铜钢丝中铜的含量较高（约为6%），但回收铜的难度比较大，同时因镀铜钢丝中含有铜元素，若作为废钢进行二次冶炼会对钢材组织性能带来很大的负面影响。因此，如何处理镀铜钢丝以及将其合理化使用，是摆在广大技术人员面前十分棘手的难题。

此外，随着双碳政策的落地，钢丝制品企业和钢铁企业的发展均面临碳中和的世界性难题，合理利用可回收的镀铜钢丝来冶炼高品质钢线材，进而再用于制备各类高性能镀铜钢丝是非常必要的。

发明内容

为了解决上述存在的问题，本发明公开了一种从镀铜钢丝中回收钢丝的系统及方法，其具体技术方案如下：

一种从镀铜钢丝中回收钢丝的系统，包括预热室和若干个振动筛网，所述预热室设置有预热枪和推钢活塞，所述推钢活塞位于预热室内部一侧壁，推钢活塞的推杆机构位于预热室外部，所述振动筛网位于推钢活塞的相对侧的预热室外部，若干个振动筛网从上到下高度依次递减，最上面一个振动筛网对接预热室，

所述预热室的顶盖可旋转打开，打开后通过料包将钢丝加入预热室内，预热枪位于顶盖的中心位置；

所述预热室与振动筛网靠近的一侧壁底部或者预热室靠近该侧壁的底部开设有钢丝出口，所述钢丝出口中设置有可打开的闸门。

进一步的，所述振动筛网的下方设置有氧化皮滑道，所述氧化皮滑道下端悬于氧化皮回收箱上方，

最下放的振动筛网的出料口端下方放置有料包，振动后的钢丝掉落到料包中。

进一步的，所述振动筛网的外部设置有罩壳，罩壳和氧化皮滑道形成相对封闭的内部空间，最下方的振动筛网位于料包上方的一侧边缘下方还设置有朝向氧化皮滑道倾斜的滑板，氧化皮滑道和滑板形成纵向截面呈不对等的漏斗形状。

进一步的，所述氧化皮滑道有若干段，每段下方均设置有振动器，相邻的各段氧化皮滑道，下游的氧化皮滑道的上游端非接触位于上游的氧化皮滑道的下游端的下方，每个振动器设置于支撑机构上，独立支撑。

进一步的，所述滑板底部设置振动器。

进一步的，所述钢丝出口的一组相对侧外部边缘设置有平行的滑槽，所述闸门的两侧位于滑槽中，当所述钢丝出口位于预热室的侧壁时，闸门在滑槽中能够上下滑动，当所述钢丝出口位于预热室的底部时，闸门可沿着推钢活塞的移动方向水平滑动。

进一步的，所述闸门外侧设置有把手，当所述钢丝出口位于预热室的侧壁时，把手设置于闸门上方，当所述钢丝出口位于预热室的底部时，把手设置于闸门靠近推钢活塞的一侧。

进一步的，所述预热枪设置于预热室的顶部，数量为一个以上。

一种从镀铜钢丝中回收钢丝的方法，所述方法基于上述的从镀铜钢丝中回收钢丝的系统，包括以下步骤：

步骤1：将回收的镀铜钢丝在废钢打包机中进行打包处理，打包后形成废钢尺寸控制为（400-700）*450*450mm的镀铜钢丝压块，镀铜钢丝压块的空隙率为20%~30%；

步骤2：将打包后的镀铜钢丝压块加入预热室中，加入量为预热室容量的30%~50%；

步骤3：预热枪对预热室进行预热，并通入氧气，在预热室内，镀铜钢丝压块被预热到800~1000℃，保温时间维持在10~15min，形成镀铜钢丝的氧化环境；

步骤4：氧化结束后，打开预热室的闸门，推钢活塞将氧化后的镀铜钢丝压块推入预热室的钢丝出口，镀铜钢丝压块进入振动筛网上进行振动，镀铜钢丝表面的氧化皮被振动掉落；

步骤5：镀铜钢丝压块从上到下依次经过各个振动筛网，从振动筛网掉落到下一级振动筛网时，通过高度差自然落体落地产生的振动力，脱除表面部分氧化皮；

依次经过所有的振动筛网，镀铜钢丝压块表面氧化皮剥离率≥95%，实际残余铜含量≤0.02%，最终振动脱落了氧化皮的镀铜钢丝压块掉落到料包中；

步骤6：从振动筛网中掉落下来的氧化皮，由氧化皮滑道承接住，氧化皮滑道振动，将氧化皮振动传送到下游，一直振动传送到氧化皮回收箱，滑板振动，避免氧化皮贴附于滑板上。

进一步的，所述步骤3中预热枪使用天然气对预热室进行预热，天然气流量控制在1500~1600N³/h，氧气流量控制在1600~1700 N³/h。

进一步的，所述步骤4中振动筛网频率为40~50HZ，振幅为2~3mm；

相邻的振动筛网高度差为1.5~1.8m。

进一步的，当预热室内氧化后的镀铜钢丝压块推出后，关闭闸门，推钢活塞复位后，即可再次装入待氧化的镀铜钢丝压块，循环步骤1-6。

本发明的工作原理是：

本发明，高温有氧环境让铜发生氧化反应，镀在钢丝表面的铜，发生氧化反应后变黑，形成蓬松的氧化铜层，通过后续振动后，氧化铜层脱落，进而得到脱离铜的钢丝。

本发明的有益效果是：

本发明，解决了镀铜钢丝无法作为废钢原料的问题，钢丝表面含铜容易导致钢液中Cu元素无法去除，进而影响钢材产品质量的问题。通过本专利方法，经钢丝表面的铜先去除，然后再进行钢丝回收，可确保钢丝回收炼钢成品的质量，去除了铜的影响。

附图说明

图1是本发明的一个实施例结构示意图，

图2是本发明的另一个实施例结构示意图，

附图标记列表：1—预热枪，2—预热室，3—推钢活塞，4—一级振动筛网，5—二级振动筛网，6—三级振动筛网，7—滑板，8—料包，9—罩壳，10—氧化皮回收箱，11—振动器，12—氧化皮滑道，13—钢丝出口。

图3是常温状态下镀铜钢丝电镜图；

图4是常温状态下镀铜钢丝电子图像；

图5是400℃保温30min镀铜钢丝电镜图；

图6是400℃保温30min镀铜钢丝电子图像；

图7是600℃保温30min镀铜钢丝电镜图；

图8是600℃保温30min镀铜钢丝电子图像；

图9是800℃保温30min镀铜钢丝电镜图；

图10是800℃保温30min镀铜钢丝电子图像；

图11是1000℃保温30min镀铜钢丝电镜图；

图12是1000℃保温30min镀铜钢丝电子图像；

图13是镀铜钢丝在不同高温环境中的直径变化电子图像。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明。应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

实施例1

结合附图1可见，本发明系统结构为：预热室设置在最高处，预热室内部一侧壁设置有推钢活塞，推钢活塞的推杆机构位于预热室外部，预热室的顶部设置有钢丝投放口，钢丝投放口中设置有可旋转打开的门，预热室的顶部围绕在钢丝投放口四周还设置有多个预热枪，预热枪用于朝向预热室内输送天然气和氧气，用于预热室内加热，以及提供镀铜钢丝压块氧化所需要的氧气。

预热室外还设置多级振动筛网，振动筛网位于推钢活塞的相对侧。图中以3级振动筛网为例展示。振动筛网从上到下高度依次递减，最上面一个振动筛网对接预热室。

预热室与振动筛网靠近的一侧壁底部开设有钢丝出口，钢丝出口中设置有可打开的闸门。闸门的具体设置为：钢丝出口的一组相对侧外部边缘设置有平行的滑槽，闸门的两侧位于滑槽中，闸门在滑槽中能够上下滑动。闸门外侧设置有把手，把手设置于闸门朝外一面的靠近上方位置。通过机械手或者联动机构等，或者是人工操作，向上推拉把手，闸门在滑槽中向上滑动，钢丝出口打开。推钢活塞将预热室内的钢丝压块推入到钢丝出口，钢丝压块被推入到振动筛网上。钢丝压块推送出去后，推钢活塞和闸门复位。预热室可进入下一个使用循环。

为便于收集振动筛网振动下来的氧化皮，振动筛网的下方设置有氧化皮滑道，氧化皮滑道下端悬于氧化皮回收箱上方。最下方的振动筛网位于料包上方的一侧边缘下方还设置有朝向氧化皮滑道倾斜的滑板，氧化皮滑道和滑板形成纵向截面呈不对等的漏斗形状。为了给钢丝压块一个相对封闭的环境，避免钢丝压块的热量快速散失到空气中，造成工作环境气温太高，以及防止振动过程中的粉尘分散到空气中，在振动筛网的外部设置有罩壳，罩壳和氧化皮滑道形成相对封闭的内部空间。振动筛网振动下来的氧化皮掉落在氧化皮滑道上，为了防止氧化皮在氧化皮滑道上沉积堵塞，在氧化皮滑道下方设置振动器，为了振动器效果的发挥，将氧化皮滑道分成若干段，相邻的各段氧化皮滑道，下游的氧化皮滑道的上游端非接触位于上游的氧化皮滑道的下游端的下方，每个振动器设置于支撑机构上，独立支撑。滑板底部也设置振动器。通过振动器的振动，使得氧化皮滑道和滑板上的氧化皮不会沉积、堵塞，确保氧化皮滑道和滑板能够将氧化皮顺利传送出来。

为了收集振动后的钢丝压块，最下放的振动筛网的出料口端下方放置有料包，振动后的钢丝掉落到料包中。

实施例2

结合附图2，图2中的氧化皮滑道简化，其结构与实施例1一样。

预热室靠近底部开设有钢丝出口，钢丝出口中设置有可打开的闸门。钢丝出口位于推钢活塞的相对侧。闸门的具体设置为：闸门可沿着推钢活塞的移动方向水平滑动。闸门外侧设置有把手，把手设置于闸门靠近推钢活塞的一侧。其他设计与实施例1相同。

从镀铜钢丝中回收钢丝的方法，所述方法基于上述的从镀铜钢丝中回收钢丝的系统，包括以下步骤：

步骤1：将回收的镀铜钢丝在废钢打包机中进行打包处理，打包后形成废钢尺寸控制为（400-700）*450*450mm的镀铜钢丝压块，镀铜钢丝压块的空隙率为20%~30%。废钢尺寸按照上述进行控制主要考虑两个方面，一是按照废钢铁国标GB4223-2004打包件尺寸为≤800mm×600mm×500mm；二是打包尺寸偏大在预热室内可能存在预热温度不均匀的情况。打包块空隙率控制在20%~30%时高温烟气能够充分进入打包块内部，对镀铜钢丝进行均匀预热。

步骤2：将打包后的镀铜钢丝压块加入预热室中，加入量为预热室容量的30%~50%；

步骤3：预热枪对预热室进行预热，并通入氧气，在预热室内，镀铜钢丝压块被预热到800~1000℃，保温时间维持在10~15min，形成镀铜钢丝的氧化环境；

预热枪使用天然气对预热室进行预热，天然气流量控制在1500~1600N³/h，氧气流量控制在1600~1700 N³/h。天然气流量和氧气流量保持在1:1，确保天然气能够充分燃烧，同时为废钢预热提供足够的热量。

步骤4：氧化结束后，打开预热室的闸门，推钢活塞将氧化后的镀铜钢丝压块推入预热室的钢丝出口，镀铜钢丝压块进入振动筛网上进行振动，镀铜钢丝表面的氧化皮被振动掉落；

振动筛网频率为40~50HZ，振幅为2~3mm。镀铜钢丝表面氧化形成氧化皮后，由于氧化皮和钢基体在高温下膨胀特性存在较大差别，氧化皮和钢基体基本处于脱离状态，振动测试表明，在此参数设置下，表面氧化皮去除率达到95%以上，实际残余铜含量≤0.02%。

相邻的振动筛网高度差为1.5~1.8m。综合考虑打包块尺寸和设备高度，在此高度差下，打包废钢块跌落后能够产生翻滚，从而继续促进氧化皮的脱落。

步骤5：镀铜钢丝压块从上到下依次经过各个振动筛网，从振动筛网掉落到下一级振动筛网时，通过高度差自然落体落地产生的振动力，脱除表面部分氧化皮；

依次经过所有的振动筛网，镀铜钢丝压块表面氧化皮剥离率≥95%，最终振动脱落了氧化皮的镀铜钢丝压块掉落到料包中；

步骤6：从振动筛网中掉落下来的氧化皮，由氧化皮滑道承接住，氧化皮滑道振动，将氧化皮振动传送到下游，一直振动传送到氧化皮回收箱，滑板振动，避免氧化皮贴附于滑板上。

步骤7：当预热室内氧化后的镀铜钢丝压块推出后，关闭闸门，推钢活塞复位后，即可再次装入待氧化的镀铜钢丝压块，循环步骤1-6。

下面结合实验数据来说明本专利中的温度选择原因：

实验参数：

样品：轮胎镀铜钢丝；

加热温度：400℃、600℃、800℃和1000℃；

升温速率：6℃/min

保温时间：30min；

实验气氛：未通氩气。

实验数据：

新钢丝在800℃以下能观察到明显镀铜层，未发现氧化层，800℃以上能观察到氧化铁皮层，镀铜层逐渐消失。

下面给出实验过程中，各温度梯度下，镀铜钢丝的变化：

参见图3，常温状态下，镀铜钢丝未发现氧化层；镀铜厚度2.5μm。参见图4，镀铜钢丝在图4中的放大倍数下，各点谱图的元素如下表1。

表1

参见图5，400℃保温30min，未发现氧化层；镀铜厚度3.0μm。

参见图6，镀铜钢丝在图6中的放大倍数下，各点谱图的元素如下表2。

表2

参见图7，600℃保温30min，未发现氧化层；镀铜厚度2.0μm。

参见图8，镀铜钢丝在图8中的放大倍数下，各点谱图的元素如下表3。

表3

参见图9，800℃保温30min，氧化铁皮厚度52.3μm；镀铜呈断续状，位于氧化铁皮层。

参见图10，镀铜钢丝在图8中的放大倍数下，各点谱图的元素如下表4。

表4

参见图11，1000℃保温30min，氧化铁皮厚度96.5μm；未发现明显镀铜分布。

参见图12，镀铜钢丝在图8中的放大倍数下，各点谱图的元素如下表5。

表5

经过上述比较，镀铜钢丝在氧化温度为800℃时，开始氧化，铜含量开始下降，并在1000℃时，降到很低的值，符合炼钢工艺对钢中铜杂质的要求。

图13给出镀铜钢丝在不同高温环境下氧化后的直径变化，结合附图10可知，温度控制在800~1000℃时，镀铜钢丝的镀铜层氧化，此温度范围为可选的最佳氧化镀铜层温度范围。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (12)

1.一种从镀铜钢丝中回收钢丝的系统，其特征在于，包括预热室和若干个振动筛网，所述预热室设置有预热枪和推钢活塞，所述推钢活塞位于预热室内部一侧壁，推钢活塞的推杆机构位于预热室外部，所述振动筛网位于推钢活塞的相对侧的预热室外部，若干个振动筛网从上到下高度依次递减，最上面一个振动筛网对接预热室；

所述预热室的顶盖可旋转打开，打开后通过料包将钢丝加入预热室内，预热枪位于顶盖的中心位置；

所述预热室与振动筛网靠近的一侧壁底部或者预热室靠近该侧壁的底部开设有钢丝出口，所述钢丝出口中设置有可打开的闸门。

2.根据权利要求1所述的从镀铜钢丝中回收钢丝的系统，其特征在于，所述振动筛网的下方设置有氧化皮滑道，所述氧化皮滑道下端悬于氧化皮回收箱上方，

最下放的振动筛网的出料口端下方放置有料包，振动后的钢丝掉落到料包中。

3.根据权利要求1所述的从镀铜钢丝中回收钢丝的系统，其特征在于，所述振动筛网的外部设置有罩壳，罩壳和氧化皮滑道形成相对封闭的内部空间，最下方的振动筛网位于料包上方的一侧边缘下方还设置有朝向氧化皮滑道倾斜的滑板，氧化皮滑道和滑板形成纵向截面呈不对等的漏斗形状。

4.根据权利要求1所述的从镀铜钢丝中回收钢丝的系统，其特征在于，所述氧化皮滑道有若干段，每段下方均设置有振动器，相邻的各段氧化皮滑道，下游的氧化皮滑道的上游端非接触位于上游的氧化皮滑道的下游端的下方，每个振动器设置于支撑机构上，独立支撑。

5.根据权利要求1所述的从镀铜钢丝中回收钢丝的系统，其特征在于，所述滑板底部设置振动器。

6.根据权利要求1所述的从镀铜钢丝中回收钢丝的系统，其特征在于，所述钢丝出口的一组相对侧外部边缘设置有平行的滑槽，所述闸门的两侧位于滑槽中，当所述钢丝出口位于预热室的侧壁时，闸门在滑槽中能够上下滑动，当所述钢丝出口位于预热室的底部时，闸门可沿着推钢活塞的移动方向水平滑动。

7.根据权利要求1所述的从镀铜钢丝中回收钢丝的系统，其特征在于，所述闸门外侧设置有把手，当所述钢丝出口位于预热室的侧壁时，把手设置于闸门上方，当所述钢丝出口位于预热室的底部时，把手设置于闸门靠近推钢活塞的一侧。

8.根据权利要求1所述的从镀铜钢丝中回收钢丝的系统，其特征在于，所述预热枪设置于预热室的顶部，数量为一个以上。

9.一种从镀铜钢丝中回收钢丝的方法，其特征在于，所述方法基于权利要求1-8任一所述的从镀铜钢丝中回收钢丝的系统，包括以下步骤：

步骤1：将回收的镀铜钢丝在废钢打包机中进行打包处理，打包后形成废钢尺寸控制为（400-700）*450*450mm的镀铜钢丝压块，镀铜钢丝压块的空隙率为20%~30%；

步骤2：将打包后的镀铜钢丝压块加入预热室中，加入量为预热室容量的30%~50%；

步骤3：预热枪对预热室进行预热，并通入氧气，在预热室内，镀铜钢丝压块被预热到800~1000℃，保温时间维持在10~15min，形成镀铜钢丝的氧化环境；

步骤4：氧化结束后，打开预热室的闸门，推钢活塞将氧化后的镀铜钢丝压块推入预热室的钢丝出口，镀铜钢丝压块进入振动筛网上进行振动，镀铜钢丝表面的氧化皮被振动掉落；

步骤5：镀铜钢丝压块从上到下依次经过各个振动筛网，从振动筛网掉落到下一级振动筛网时，通过高度差自然落体落地产生的振动力，脱除表面部分氧化皮；

依次经过所有的振动筛网，镀铜钢丝压块表面氧化皮剥离率≥95%，实际残余铜含量≤0.02%，最终振动脱落了氧化皮的镀铜钢丝压块掉落到料包中；

步骤6：从振动筛网中掉落下来的氧化皮，由氧化皮滑道承接住，氧化皮滑道振动，将氧化皮振动传送到下游，一直振动传送到氧化皮回收箱，滑板振动，避免氧化皮贴附于滑板上。

10.根据权利要求9所述的从镀铜钢丝中回收钢丝的方法，其特征在于，所述步骤3中预热枪使用天然气对预热室进行预热，天然气流量控制在1500~1600N³/h，氧气流量控制在1600~1700 N³/h。

11.根据权利要求9所述的从镀铜钢丝中回收钢丝的方法，其特征在于，所述步骤4中振动筛网频率为40~50HZ，振幅为2~3mm；相邻的振动筛网高度差为1.5~1.8m。

12.根据权利要求9所述的从镀铜钢丝中回收钢丝的方法，其特征在于，当预热室内氧化后的镀铜钢丝压块推出后，关闭闸门，推钢活塞复位后，即可再次装入待氧化的镀铜钢丝压块，循环步骤1-6。