專利名稱：一種廢雜銅的處理方法
技術領域：
本發(fā)明涉及銅及銅合金加工，屬于有色金屬材料熔煉、鑄造技術領域，尤其涉及一種廢雜銅的處理方法。
背景技術：
隨著我國經濟的快速發(fā)展，中國銅的生產和消費量已經躍居世界第一的位置。我國約70%的銅加工企業(yè)以雜銅為主要生產原料，處理雜銅產出的再生精煉銅占我國銅產量的40%以上。從廢雜銅中回收銅已經成為我國銅生產的重要組成部分。與發(fā)達國家相比， 我國廢雜銅的直接使用率較低，我國銅企業(yè)一般采用兩種方式利用廢雜銅，一種是利用廢雜銅生產品級較低的黃銅產品或者銅鑄件，所生產的產品品質和檔次都比較低，銷售價格與電解銅原料相近。一種是采用兩段法將廢雜銅提煉為電解銅，廢雜銅經過鼓風爐還原熔煉或者轉爐吹煉，再經過反射爐精煉成陽極銅，然后通過電解精煉得到電解銅。所采用的生產工藝流程長、生產能耗高、金屬損耗大、生產成本高、環(huán)境污染大，這種廢雜銅處理方法， 實際上將廢雜銅按照礦石進行處理，將雜銅中的有價金屬造渣、廢棄。電解銅與廢銅的差價一般在4000-9000元/噸，直接利用廢雜銅生產高品質銅材，具有投資小、能耗低、生產工藝簡單、雜銅中的有價金屬可以得到合理利用、生產成本低、環(huán)境污染小的優(yōu)點，顯著提高產品在市場競爭中的競爭力。紫雜銅和高銅合金是廢雜銅中量最大、品質最高、基體金屬銅含量最高的一個大類，紫雜銅基體金屬銅含量往往能達到99. 50%左右(見表1)，高銅合金中的銅含量也超過96%，采用前述的兩種方法回收紫雜銅和高銅合金，是對資源的一大浪費， 使高品質雜銅原料的品質優(yōu)勢和成本優(yōu)勢損失殆盡。表1典型紫雜銅化學成分
t 1C曲r 0J0M Si Sfc 0.0004 °'0006is 0.0CE2Γ 0,0428Ii 0,00.19Bi 00005Pb 0,00 Ss Ο,ΟΟΜS 0,00292a 0,0121299.818osxmOJOZl O.OOZZ0皿1CUSM0—0023ο,οοιζ0.00C0Μ520,咖0.0028Sββ.168000070.0054 0.00040ι_40.13090,2201O.OOOS0J43S0J0110邏53,42 40J01400,0220 0·_0,00022 30000Λ 30,00010,03220,00200,_50.17Β

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的就是針對上述已有技術存在的不足，提供一種紫雜銅的處理方法。上述目的是通過下述方案實現(xiàn)的
一種廢雜銅處理方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟
(1)對待熔化的廢雜銅進行化驗分析，根據(jù)雜銅的合金成分確定其用途和熔煉生產工藝；
(2)根據(jù)分析結果，對于紫雜銅和高銅合金，按照裝料、熔化、氧化、除氣、造渣、除渣、還原、精煉的工序，去除廢雜銅中的雜質金屬元素；
(3 )對步驟(2 )得到的銅液再進行除氣、除渣、脫氧還原處理。一種廢雜銅處理方法，其特征在于，步驟(2)的所述氧化工序的氧化開始溫度控制在1170°C -1200°C，氧化終了溫度控制在1150°C -1170°C ；氧化用壓縮空氣的壓力在 0. 3-0. 9MPa之間；氧化后期取試樣觀察斷口，以確定氧化終點，斷口結晶為較粗的柱狀，呈磚紅色，當磚紅色部分占整個試樣斷面的30%-50%時，氧化結束。一種廢雜銅處理方法，其特征在于，步驟(2)的所述除氣、造渣工序包括以高純N2為載體，將由30%的CaC03、30%的NaCl、40%的SW2組成的精煉造渣劑吹入銅液中， 由CaCO3分解為(X)2和CaO，CO2和隊通過氣泡的沸騰作用對銅液中的氣體進行凈化；CaO、 SiO2和氧化產物FeO形成硅酸鹽爐渣，精煉時間為3-8分鐘，精煉過程要保證銅液的溫度在 1170°C -1200°C之間；精煉過程結束后，對銅液靜置8-10分鐘，使銅液中的爐渣充分上浮。一種廢雜銅處理方法，其特征在于，步驟(2)中銅液還原用的原料木屑或碳粉加木屑的混合物；還原結束時銅液溫度要控制在1180°C -1200°C之間。一種廢雜銅處理方法，其特征在于，步驟(3)中可以用冰晶石35%、食鹽55%、氟化鈉10%組成的精煉劑對銅液進行二次精煉，用量為0. 3%-0. 6%。精煉方法是用0. 3-0. 9MPa 壓力的氮氣將精煉劑吹入銅液。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明直接利用廢雜銅生產高品質銅材，具有投資小、能耗低、生產工藝簡單、雜銅中的有價金屬可以得到合理利用、生產成本低、環(huán)境污染小的優(yōu)點， 顯著提高產品在市場競爭中的競爭力。
具體實施例方式采用氧化-還原法直接利用廢雜銅生產高品質銅合金制品的方法如下
首先要對待熔化的廢雜銅進行化驗分析，根據(jù)雜銅的合金成分確定其用途和熔煉生產工藝，以利于最大限度地利用合金中的有價金屬元素。利用廢雜銅的原則是
特定的銅合金廢品可以直接作為生產該合金的原料使用，有利于最大限度地利用合金中的有價金屬元素。導電用紫雜銅，其銅合金基體的主品位銅含量較高，僅有少數(shù)雜質金屬元素超出國家標準要求，可以直接走工頻熔煉爐的氧化-還原工藝組織生產。通過氧化造渣工藝脫除合金中的雜質元素，通過還原工藝脫氧，通過精煉工藝進一步除渣、除氣，得到合格的工業(yè)純銅銅液。高銅合金的銅含量達到96.0%以上，但雜質元素成分復雜，這類雜銅可以走中頻爐或者反射爐熔煉，感應爐精煉工藝生產。在反射爐中進行合金的熔化、氧化、造渣工藝，經過撈渣后對銅液進行還原、再除渣、除氣、精煉，得到合格的工業(yè)純銅銅液。當需要利用紫雜銅和成分復雜的高銅合金原料生產高性能的銅合金制品時，可以在銅液脫氧還原后，其基體金屬含量和雜質元素含量達到T2、Tl標準要求時，對經過凈化的銅液進行二次合金化，配制出所需要的合金成分進行鑄造，得到所需要的合金鑄錠。具體處理過程如下O9 PbO, Cu 0+Pb — PbO+2Cu
1、裝料與熔化
首先要對待熔化的廢雜銅進行化驗分析，根據(jù)雜銅的合金成分確定其用途和熔煉生產工藝，以利于最大限度地利用合金中的有價金屬元素。⑴在熔煉雜銅時，首先要根據(jù)雜銅的成分和最終產品用途，選用合理的爐型進行熔煉，選用合理的工藝進行生產，對保證工藝正常進行，保證熔體品質，提高熔化速率，減少金屬的熔煉損失，最大限度地利用合金中的有價金屬，提高勞動生產率，降低生產成本，減少環(huán)境污染具有決定意義。爐料在裝料前要進行化學成分和雜質含量分析。爐料雜質含量較低(雜質總量低于0. 5%)，熔煉過程造渣量較少時，選用工頻爐進行熔煉，也可作為豎爐生產鑄軋桿的原料。雜銅中合金元素的總量低于1.5%時，可以用中頻爐進行原料的熔化、氧化、造渣、除渣過程，用工頻爐進行銅液的還原、除氣、除渣、精煉過程。雜銅中合金元素的總量低于4. 0%時，可以用反射爐進行原料的熔化、氧化、造渣、除渣過程，用工頻爐進行銅液的還原、除氣、除渣、精煉過程。⑵爐料應該清潔干燥、無塵土、油污、腐蝕物。為縮短裝爐時間，錠塊要堆垛整齊， 廢料要打包、制團，散料要裝入料斗裝爐。⑶合金的熔化溫度隨合金的成分不同而變化，一般熔化溫度范圍為1080-1350°C 之間，確定熔化溫度的依據(jù)是在合金的熔點基礎上加80-120°C。⑷當全爐表面翻動，沸騰冒泡，爐底木炭浮起時，標志爐料已經徹底熔化。爐料熔化完畢，扒凈表面浮渣，準備進行銅液氧化。
2、爐料氧化-除氣過程
爐料全部熔化以后，開始進行爐料的氧化除雜過程，通過氧化法造渣將熔體中的雜質元素先氧化，再造渣，達到脫除合金中的雜質元素的目的。依據(jù)爐料成分不同，分別發(fā)生以下氧化反應
Fe+ I O2 ^ FeO，Cu20+Fe — FeO+2Cu
Mg+ I O2 ^ MgO, Cu20+Mg — MgO+2Cu
Be+ O2 — BeO, Cu20+Be — BeO+2Cu
Al+ § O2 — Al2O3, 3Cu20+2A1 — Al203+6Cu
Zr+02 — ZrO2,2Cu20+Zr — Zr02+4Cu
Ti+O2 — TiO2,2Cu20+Ti — Ti02+4Cu
Si+O2 — SiO2,2Cu20+Si — Si02+4Cu
Mn+02 — MnO2,2Cu20+Mn — Mn02+4Cu
2Cr+ § O2 ^ Cr2O3, 3Cu20+2Cr — 2Cr203+6Cu Zn+ O2 — ZnO, Cu20+Zn — ZnO+2Cu 2P+ O2 — P2O5，5Cu20+2P — P205+10Cu 2Sb+ I O2 ^ Sb2O3, 3Cu20+2Sb — Sb203+6Cu
Pb+ 4
5Te+02 — Te02，2Cu20+Te — Te02+4Cu
2Cu+ ι O2 — Cu2O，Cu20+2 [H] — 2Cu+H20 個，Cu2O+ 4 O2 ^ 2CuO, Cu+ | O2 — 2CuO
⑴向銅液中增氧的方法有三種，包括表面氧化法(采用大開爐門，造成正壓，提高氣氛中氧的濃度，使銅液表面盡量氧化，表面生成的Cu2O通過溶解、擴散去除銅液中的雜質元素，此法較慢)。加氧化劑氧化法(采用加錳礦石、高錳酸鉀、氧化銅皮等造渣，加入量為 1-5%，視爐料中雜質元素含量的高低不同，含量高時加入量取上限)。向銅液中吹入壓縮空氣或者富氧空氣的方法。本處介紹吹入壓縮空氣或者富氧空氣的方法。⑵氧化開始溫度控制在1170°C -1200°C，氧化終了溫度控制在1150°C _1170°C。⑶氧化用壓縮空氣必須經過干燥并脫除水分后方可使用，防止壓縮風帶水引起銅液爆炸，造成人員、設備損壞。壓縮風的壓力在0. 3-0. 之間，送風壓力依銅液深度不同而不同。⑷壓縮風輸送管用直徑為Φ25πιπι左右的厚壁銅管或者鋼管，采用鋼管作風管時， 要在管子外壁涂耐火泥烤干待用。風管的一端彎曲成20° -80°。氧化時，風管應插入銅液深度的2/3處。⑶氧化后期取試樣觀察斷口，以確定氧化終點。斷口結晶為較粗的柱狀，呈磚紅色，當磚紅色部分占整個試樣斷面的30%-50%時，氧化結束。(6)利用銅液中的[H]和
之間的制約關系，當銅液中的Cu2O含量達到7%_9%時， 氧化亞銅能夠和銅液中的氫反應生成H2O氣體排出銅液，達到除氣的效果。3、除氣與造渣
⑴以高純氮氣為載體，將由30%的CaC03、30%的NaCl、40%的SiO2組成的精煉造渣劑吹入銅液中，由CaCO3分解為CO2和CaO，CO2和N2通過氣泡的沸騰作用對銅液中的氣體進行凈化，其凈化的原理為氣泡中的氫分壓為零，銅液中的氫分壓大于氣泡中的氫分壓，銅液中的氫通過擴散、聚合而進入氣泡，從而達到除氫的效果。CaO和SiO2與銅液中的氧化物作用形成爐渣，由!^O-SiO2-CaO-CuO等組成的液態(tài)爐渣隨氣泡作用上浮，在銅金屬表面形成渣層。精煉造渣劑的加入量視原料中雜質元素含量確定，雜質元素含量高時，氧化造渣量大， 需要加入的精煉造渣劑的量也隨之增加。精煉時間為3-8分鐘，精煉過程要保證銅液的溫度在1170°C -1200°C之間，銅液溫度過低時粘度大，吹入熔體中的氣泡的浮選造渣作用減弱。精煉過程結束后，對銅液靜置8-10分鐘，使銅液中的氧化渣充分上浮。⑵待銅液中的氧化物渣充分上浮后，扒凈銅液表面的浮渣。浮渣中含有大量的氧化銅，可以返回到火法冶煉工序作為煉銅原料使用。銅液中的雜質金屬通過氧化-造渣進入浮渣中，除渣不凈或者扒渣不徹底，在還原過程中，殘渣中的雜質氧化物會被還原，雜質元素又會回到銅液中，對銅液造成二次污染。扒凈浮渣后，用煅燒過的木炭覆蓋銅液。對銅液取樣進行化學成分分析，確定雜質元素符合國家標準要求，即可對銅液進行脫氧還原。4、脫氧還原
⑴銅液還原用的原料可以是活松、濕木，可以是木屑，可以是碳粉加木屑。采用活松或者濕木作還原劑時，將直徑在Φ IOOmm以上，長度在細以上的活松或者濕木3-4根插入銅液中，時間為8-15分鐘。采用木屑作還原劑時，木屑通過沈目篩，用0.3-0.9MPa 壓力的氮氣或者水蒸汽將木屑吹入銅液。用碳粉加木屑還原時，木屑(通過沈目篩)占80%、碳粉(通過100目篩)占20%，用0. 3-0. 壓力的氮氣或者水蒸汽將木屑加碳粉的混合物吹入銅液。還原吹煉時要到邊到角，不留還原死區(qū)，還原結束時銅液溫度要控制在 11800C -1200°C之間。⑵還原終點的判定還原結束后，將銅液靜置5-6分鐘，隨后對銅液取樣，試樣凝固后表面平整、有細致皺紋、斷口呈玫瑰紅色，并有絲絹光澤為合格。5、銅熔體二次精煉
為進一步提高銅熔體的質量，可以用冰晶石35%、食鹽55%、氟化鈉10%組成的精煉劑對銅液進行二次精煉，用量為0. 3%-0. 6%。精煉方法是用0. 3-0. 壓力的氮氣將精煉劑吹入銅液，二次精煉時同樣要求要到邊到角，不留死區(qū)、盲區(qū)。二次精煉結束后，扒凈銅液表面浮渣、殘留的炭灰，用經過煅燒的木炭對銅液進行再次覆蓋。6、銅熔體的合金化
當需要利用紫雜銅和成分復雜的高銅合金原料生產高性能的銅合金制品時，可以在銅液脫氧還原后，其基體金屬含量和雜質元素含量達到T2、Tl標準要求時，對經過凈化的銅液進行二次合金化，配制出所需要的合金成分進行鑄造，得到所需要的合金鑄錠。7、銅熔體轉注與鑄造
待銅液靜置5-10分鐘后，將銅液轉入鑄造爐，并將銅液溫度調整到1180°C -1200°C之間時，即可開始鑄造作業(yè)。
權利要求
1.一種廢雜銅處理方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟(1)對待熔化的廢雜銅進行化驗分析，根據(jù)雜銅的合金成分確定其用途和熔煉生產工藝；(2)根據(jù)分析結果，對于紫雜銅和高銅合金，按照裝料、熔化、氧化、除氣、造渣、除渣、還原、精煉的工序，去除廢雜銅中的雜質金屬元素；(3)對步驟(2)得到的銅液再進行除氣、除渣、脫氧還原處理。
2.根據(jù)權利要求1所述的廢雜銅處理方法，其特征在于，步驟(2)的所述氧化工序的氧化開始溫度控制在1170°C -1200°C，氧化終了溫度控制在1150°C -1170°C；氧化用壓縮空氣的壓力在0. 3-0. 之間；氧化后期取試樣觀察斷口，以確定氧化終點，斷口結晶為較粗的柱狀，呈磚紅色，當磚紅色部分占整個試樣斷面的30%-50%時，氧化結束。
3.根據(jù)權利要求1所述的廢雜銅處理方法，其特征在于，步驟(2)的所述除氣、造渣工序包括以高純隊為載體，將由30%的CaC03、30%的NaCl、40%的SW2組成的精煉造渣劑吹入銅液中，由CaCO3分解為(X)2和CaO，CO2和隊通過氣泡的沸騰作用對銅液中的氣體進行凈化；CaO、SiO2和氧化產物FeO形成硅酸鹽爐渣，精煉時間為3_8分鐘，精煉過程要保證銅液的溫度在1170°C-120(TC之間；精煉過程結束后，對銅液靜置8-10分鐘，使銅液中的爐渣充分上浮。
4.根據(jù)權利要求1所述的廢雜銅處理方法，其特征在于，步驟(2)中銅液還原用的原料木屑或碳粉加木屑的混合物；還原結束時銅液溫度要控制在1180°C -1200°C之間。
5.根據(jù)權利要求1所述的廢雜銅處理方法，其特征在于，步驟(3)中可以用冰晶石35%、 食鹽55%、氟化鈉10%組成的精煉劑對銅液進行二次精煉，用量為0. 3%-0. 6%，精煉方法是用 0. 3-0. 9MPa壓力的氮氣將精煉劑吹入銅液。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種廢雜銅處理方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟(1)對待熔化的廢雜銅進行化驗分析，根據(jù)雜銅的合金成分確定其用途和熔煉生產工藝；(2)根據(jù)分析結果，對于紫雜銅和高銅合金，按照裝料、熔化、氧化、除氣、造渣、除渣、還原、精煉的工序，去除廢雜銅中的雜質金屬元素；(3)對步驟(2)得到的銅液再進行除氣、除渣、脫氧還原處理。本發(fā)明直接利用廢雜銅生產高品質銅材，具有投資小、能耗低、生產工藝簡單、雜銅中的有價金屬可以得到合理利用、生產成本低、環(huán)境污染小的優(yōu)點，顯著提高產品在市場競爭中的競爭力。
文檔編號C22B15/00GK102433438SQ20111042259
公開日2012年5月2日 申請日期2011年12月16日 優(yōu)先權日2011年12月16日
發(fā)明者賀永東 申請人:金川集團有限公司