CN101914688A - 一种用紫杂铜精炼法连铸连轧生产无氧铜杆的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用紫杂铜精炼法连铸连轧生产无氧铜杆的方法。它是将废紫杂铜分选打包后投炉熔化，再先后加入焦炭、石英、石灰进行三次精炼后，得到较高纯度的氧化铜；用原木插木还原后得到纯铜，再加入稀土，取得无氧铜，最后经浇铸和连铸连轧而得产品。同已有技术相比，本发明方法产品的质量稳定，生产效率高，减少了设备投入，能节约生产成本，提高产品合格率。
Description
(一)技术领域：本发明涉及金属铜的加工方法，特别涉及用紫杂铜生产无氧铜杆。
(二)背景技术：传统生产无氧铜杆用阴极铜，采用上引法生产，该方法产品质量稳定，但成本比较高，效率比较低，要想大量生产需要投入多套生产设备，不能满足的社会的需求。
(三)发明内容：
1、发明目的：本发明的目的在于针对传统技术方案局限性，提供一种用紫杂铜精炼法连铸连轧生产无氧铜杆的方法。
2、技术方案本发明的技术方案是：一种用紫杂铜精炼法连铸连轧生产无氧铜杆的方法，依次包括如下步骤：紫杂铜分选打包；投炉并加温至1300℃；炉温保持1100～1150℃，经熔化，扒渣；继续加温到1200～1250℃，加焦炭进行一次氧化精炼，温度1200～1250℃)，除渣；加石英进行二次氧化精炼，温度1200～1250℃)，除渣；加石灰进行三次氧化精炼，温度1200～1250℃，除渣；氧化精炼结束，还原工艺开始，将纯净的氧化铜，进行插木还原，得到纯铜，温度1150～1170℃，还原结束。再添加稀土，温度1150～1170℃；浇铸；经连铸连轧得无氧铜杆。
具体操作为：当熔炼炉温度提升到1300℃以上开始加料，在加料过程中始终保持炉温不低于1100℃。全部铜料加完后，将炉门放下开始熔化，视熔化进展情况随时调节风量燃料体积比为6∶4、调整炉温(风量与燃料比成正比)炉温到1230℃，确保炉料快速熔化。当炉内原料熔化三分之二时，开始向炉内加低硫焦炭进行第一次精炼(铜重量与焦炭重量比为1000∶2)并用小风管(直径为Φ25mm，风压为0.3～0.5MPa)捅搅熔池，时间为45分钟，以加速熔化，待铜料全部熔化时，将炉渣扒去；再加入石英进行第二次精炼，除渣后加入石灰进行第三次精炼，除渣后氧化精炼结束，将纯净的氧化铜，进行插木还原3次，得到纯铜，；再后加入稀土；最后经浇注和连铸连轧，最终得到8mm无氧铜杆产品。
精炼时从工作门***1根子Φ25mm一端弯曲60-80°且外包耐火泥并烤干的风(铁)管，氧化时风管应***铜水深度的2/3，并向铜水内鼓风，鼓风压力为0.3～0.5MPa。氧化期间炉温控制在1200～1250℃，铜水温度1150～1170℃，烟道负压为91Pa。
其中：氧化还原分几个阶段进行，第一阶段为加焦炭鼓风蒸锌期，此阶段主要是脱锌，同时也有40％～50％铅及70％～80％锡除去，锌则90％除去；第二阶段为鼓风加石英(河沙)除铅锡；第三阶段为鼓风加碱性熔剂(石灰)脱砷锑镍等。
除锌、铁、铅、锡等杂质的化学方程式为：
ZnO+SiO2＝＝ZnSiO3 FeO+SiO2＝＝FeSiO3
Fe2O3+3SiO2＝＝Fe2(SiO3) PbO+SiO2＝＝PbSiO3
SnO+SiO2＝＝SnSiO3
第一阶段为加焦炭(铜重量与焦炭重量比为1000∶2)鼓风蒸锌期，主要是脱锌，同时也有40％～50％铅及70％～80％锡除去，锌则90％除去；
第二阶段为鼓风加石英(河沙)(铜重量与石英重量比为1000∶1.5)除铅锡.
第三阶段为鼓风加碱性熔剂(石灰)(铜重量与石灰的重量比为1000∶1)脱砷锑镍等。以上三部分为铜氧化精炼及除渣除杂过程，以提高氧化铜的纯度。
还原采取原木插木还原方法(铜重量与木头的重量比为20∶1)。
Cu2O+H2＝＝Cu+H2O，4Cu2O+CH4＝＝8Cu+2H2O+CO
还原一定要准确，即控制铜液中的含氧量(200mg/Kg)并添加稀土材料起细化铜的晶粒，增强铜的延展性和抗拉强度，在向铜中添加混合稀土即可显著改善铜的工艺性能，加入小于0.1％时，铜的力学性能与工艺性能就有所改善；含0.01-0.15％铜合金的力学性能、电导率、抗软化温度均优于Cu-0.15Ag合金。稀土材料成分(稀土材料主要用独居石矿，又名磷铈镧矿和氟碳铈矿)，氧化锂、磷灰石、磷铜、萤石等组成复合除氧剂，使产品的含氧量达到(15mg/Kg)无氧杆的标准(稀土材料用量为千分之一，复合除氧剂的用量为千分之一)。出铜时，炉内覆盖木炭，覆盖厚度10～20厘米，(铜与木炭的重量比1000∶3)，溜槽及浇包也需覆盖木炭，防止出铜时吸气。保证产品达到国家标准(GB/T5231-2001)-TU2。
3、有益效果：本发明废紫杂铜经过精炼、除杂、除气、除氧，基本达到阴极铜含氧量及含铜量的标准。既解决了废紫杂铜再生资源利用问题，又降低了生产成本，提高了生产效率，减少了设备投入。完全能达到发明目的。
(四)具体实施方式：本发明的具体实施方式是：紫杂铜分选打包；投炉并加温至1300℃；保持温度1100～1150℃熔化，扒渣；加焦炭进行一次氧化精炼，温度1200～1250℃，除渣；加石英进行二次氧化精炼，温度1200～1250℃，除渣；加石灰进行三次氧化精炼，温度1200～1250℃，除渣；将纯净的氧化铜，进行插木还原3次，得到纯铜，温度1150～1170℃；添加稀土，温度1150～1170℃；浇铸；经连铸连轧得无氧铜杆。
具体操作为：当熔炼炉温度提升到1300℃以上开始加料，在加料过程中始终保持炉温不低于1100℃。全部铜料加完后，将炉门放下开始熔化，视熔化进展情况随时调节风量燃料体积比为6∶4、调整炉温(风量与燃料比成正比)炉温到1230℃，确保炉料快速熔化。当炉内原料熔化三分之二时，开始向炉内加适量低硫焦炭(铜重量与焦炭重量比为1000∶2)并用小风管(直径为Φ25mm，风压为0.3～0.5MPa)捅搅熔池，时间为45分钟，以加速熔化，待铜料全部熔化时，将炉渣扒去；再加入石英进行第二次精炼，除渣后加入石灰进行第三次精炼，除渣后，氧化精炼结束，将纯净的氧化铜，进行插木还原3次，得到纯铜，再后加入稀土；最后经浇注和连铸连轧，最终得到8mm无氧铜杆产品。
精炼时从工作门***1根子Φ25mm一端弯曲60-80°且外包耐火泥并烤干的风(铁)管，氧化时风管应***铜水深度的2/3，并向铜水内鼓风，鼓风压力为0.3～0.5MPa。氧化期间炉温控制在1200～1250℃，铜水温度1150～1170℃，烟道负压为91Pa。
其中：氧化还原分几个阶段进行，第一阶段为加焦炭鼓风蒸锌期，此阶段主要是脱锌，同时也有40％～50％铅及70％～80％锡除去，锌则90％除去；第二阶段为鼓风加石英(河沙)除铅锡；第三阶段为鼓风加碱性熔剂(石灰)脱砷锑镍等。在氧化期铜液表面总盖有一层低硫焦炭。
除锌、铁、铅、锡等杂质的化学方程式为：
ZnO+SiO2＝＝ZnSiO3 FeO+SiO2＝＝FeSiO3
Fe2O3+3SiO2＝＝Fe2(SiO3) PbO+SiO2＝＝PbSiO3
SnO+SiO2＝＝SnSiO3
第一阶段为加焦炭(铜重量与焦炭重量比为1000∶2)鼓风蒸锌期，主要是脱锌，同时也有40％～50％铅及70％～80％锡除去，锌则90％除去；
第二阶段为鼓风加石英(河沙)(铜重量与石英重量比为1000∶1.5)除铅锡.
第三阶段为鼓风加碱性熔剂(石灰)(铜重量与石灰的重量比为1000∶1)脱砷锑镍等。以上三部分为铜氧化精炼及除渣除杂过程，以提高氧化铜的纯度。
还原采取原木插木还原得到纯铜的方法(铜重量与木头的重量比为20∶1)。
Cu2O+H2＝＝Cu+H2O，4Cu2O+CH4＝＝8Cu+2H2O+CO
还原一定要准确，即控制铜液中的含氧量(200mg/Kg)并添加稀土材料起细化铜的晶粒，增强铜的延展性和抗拉强度，在向铜中添加混合稀土即可显著改善铜的工艺性能，加入小于0.1％时，铜的力学性能与工艺性能就有所改善；含0.01-0.15％铜合金的力学性能、电导率、抗软化温度均优于Cu-0.15Ag合金。稀土材料成分(稀土材料主要用独居石矿，又名磷铈镧矿和氟碳铈矿)，氧化锂、磷灰石、磷铜、萤石等组成复合除氧剂，使产品的含氧量达到(15mg/Kg)无氧杆的标准(稀土材料用量为千分之一，复合除氧剂的用量为千分之一)。出铜时，炉内覆盖木炭，覆盖厚度15公分厚(铜与木炭的重量比1000∶3)，溜槽及浇包也需覆盖木炭，防止出铜时吸气。保证产品达到国家标准(GB/T5231-2001)-TU2。
本发明的操作要点是：深氧化，准还原，除渣净。紫杂铜在精炼的过程中，先除去其他杂质金属，使杂铜变成纯净的氧化铜，再用原木插木的方法将氧化铜还原成纯铜；再加复合稀土和复合除氧剂，方能使产品达到无氧铜杆的标准。
Claims (4)
1.一种用紫杂铜精炼法连铸连轧生产无氧铜杆的方法，依次包括如下步骤：紫杂铜分选打包；投炉并加温至1300℃；保持温度1100～1150℃熔化，扒渣；加焦炭进行一次氧化精炼，温度1200～1250℃)，除渣；加石英进行二次氧化精炼，温度1200～1250℃)，除渣；加石灰进行三次氧化精炼，温度1200～1250℃，除渣；将纯净的氧化铜，进行原木插木还原3次，得到纯铜，温度1150～1170℃；再添加稀土，温度1150～1170℃；浇铸；经连铸连轧得无氧铜杆。
2.根据权利要求1所述的用紫杂铜精炼法连铸连轧生产无氧铜杆的方法，其特征在于，具体操作为：当熔炼炉温度提升到1300℃以上开始加料，在加料过程中始终保持炉温不低于1100℃；全部铜料加完后，将炉门放下开始熔化，视熔化进展情况随时调节风量燃料体积比为6∶4；调整炉温到1230℃，确保炉料快速熔化；当炉内原料熔化三分之二时，开始向炉内加低硫焦炭进行第一次精炼并用风管捅搅熔池，时间为45分钟，以加速熔化，待铜料全部熔化时，将炉渣扒去；再加入石英进行第二次精炼，除渣后加入石灰进行第三次精炼，氧化精炼结束，将纯净的氧化铜，进行插木还原，得到纯铜，温度1150～1170℃，；再加入稀土，温度1150～1170℃；最后经浇注和连铸连轧，最终得到8mm无氧铜杆产品；
精炼时从工作门***一根一端弯曲60-80°且外包耐火泥并烤干的风管，氧化时风管应***铜水深度的2/3，并向铜水内鼓风，鼓风压力为0.3～0.5MPa；氧化期间炉温控制在1200～1250℃，铜水温度1150～1170℃，烟道负压为91Pa。
3.根据权利要求1或2所述的用紫杂铜精炼法连铸连轧生产无氧铜杆的方法其特征在于，低硫焦炭的加入量为铜重量的2/1000；石英的加入量为铜重量的1.5/1000；氧化钙的加入量为铜重量的1/1000。
4.根据权利要求1或2所述的用紫杂铜精炼法连铸连轧生产无氧铜杆的方法其特征在于，出铜时，炉内、溜槽及浇包均覆盖10～20厘米厚的木炭，防止出铜时吸气。
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