专利名称：一种高纯铜及低氧光亮铜杆的生产方法
技术领域：
本发明涉及一种高纯铜及低氧光亮杆的生产方法。
背景技术：
铜是一种重要的有色金属，因具有优良的综合性能，如导电性、导热性、 耐蚀性及良好的工艺性而广泛应用于各个工业部门。极少量杂质如铅、锑、锡、 铍等的存在都会严重影响铜的导电性以及其它性能，即使是不同领域对铜的纯 度都有着严格的要求，例如电解领域对铜要求是其纯度至少不小于99.95%; 不论是采用传统热压法还是釆用连铸连轧法生产铜杆，都需要用1号电解铜作 为原料(A级铜更好)。目前，高纯铜的制备主要有火法冶炼和湿法冶炼两种工艺路线。火法冶炼 通常是先将含铜百分之几或千分之几的原矿石，通过选矿提高到20 30%， 作为铜精矿，在密闭鼓风炉、反射炉、电炉或闪速炉进行造锍熔炼，产出的熔 锍(冰铜)接着送入转炉进行吹炼成粗铜，再在另一种反射炉内经过氧化造渣过 程将杂质除去，氧化造渣主要是指将粗铜熔化后吹入氧气和加入石英砂使铜中 含的杂质反应生成亚氧化物，生成的亚氧化物和二氧化硅反应转变成漂浮在铜 液表面的硅酸盐浮渣，硅酸盐浮渣通过扒渣即可除去， 一般氧化造渣很容易将 硫、锌、铁等杂质除去，锡也基本能脱除，但是铅则很少脱除，这是由于铅比 重比铜大很多， 一般熔化后，氧化亚铅就会沉到炉底，所以在氧化时，不易被 搅起，针对这种情况，采用了在每次加料前适当向炉底撒入一些石英沙，使沉 在炉底的氧化铅熔化后能与二氧化硅形成PbSi03漂浮到铜液表面被扒除，但 是这种方法根本不起作用，因为当铜熔化后成为铜液，石英砂的比重轻，早就 浮到上面了，也产生不了硅酸铅(即浮渣)，生产出的髙纯铜中铅含量严重超 标。现代湿法冶炼有硫酸化焙烧一浸出一电积，浸出一萃取一电积，细菌浸出 等法可制备纯度较髙(大于99.95%)的铜，但是该冶炼方法复杂、不易控制、耗电和污染环境、成本较高。采用连铸连压法生产光亮铜杆的工艺，由于其生产出的铜杆与传统的热轧3法生产的铜杆相比，具有长度长、节能节量，产品质量稳定、性能均一、表面 光亮等特点，已逐渐取代传统的热轧法，它主要采用紫杂铜为原料，紫杂铜经 过熔化、氧化、还原、出铜，进入连铸连轧设备进行浇铸得到铜杆。由于在进 行浇铸之前，未能将其中的铅含量超标，最后得到的铜杆达不到国家标准和绿 色环保的要求，而且产品的成品率低，油耗和电耗也比较大。发明内容本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种操作简单、 生产成本低的高纯铜的生产方法。本发明还要提供一种低氧光亮铜杆的生产方法，成品率髙、油耗和电耗低、 生产成本低。为达到上述目的，本发明采用的技术方案是 一种髙纯铜的生产方法，以铜的质量含量大于90%的废杂铜为原料，依次 经过熔炼扒渣、插木还原和冷却结晶得到高纯铜，其中熔炼扒渣具体包括以下 步骤① 、将所述的废杂铜加热到1080 1120摄氏度使铜熔化得到铜液，将混 在所述铜液中的不熔的杂质扒渣除去；② 、将经步骤①处理后的所述铜液升温至1150 1200摄氏度，加入石英 砂，石英砂的加入量以将所述铜液的表面全部覆盖住为准，再向该铜液中吹入 过量氧气，产生浮在铜液表面的浮渣和沉在炉底部的氧化亚铅，其中的浮渣通 过扒渣除去；③ 、向经步骤②处理后的所述铜液中吹入压力为0.5 1.0MPa的氧气，使 氧化亚铅在铜液内翻腾并与石英砂反应，生成浮渣，该浮渣通过扒渣除去。废杂铜优选为紫杂铜。一种低氧光亮铜杆的生产方法，以紫杂铜为原料，依次经过熔炼扒渣、插 木还原、出铜，进入连铸连轧设备进行浇铸，制得所述的低氧光亮铜杆，其特 征在于所述的熔炼扒渣具体包括如下步骤① 、将所述的废杂铜加热到1080 1120摄氏度使铜熔化得到铜液，将混 在所述铜液中的不熔杂质通过扒渣除去；② 、将经步骤①处理后的所述铜液升温至1150 1200摄氏度，加入石英 砂，石英砂的加入量以将所述铜液的表面全部覆盖住为准，再向该铜液中吹入过量氧气，产生浮在铜液表面的浮渣和沉在炉底部的氧化亚铅，其中的浮渣通 过扒渣除去；③、向经步骤②处理后的所述铜液中吹入压力为0.5 1.0MPa的氧气，使 所述的氧化亚铅在铜液内翻腾并与石英砂反应，生成浮渣，该浮渣通过扒渣除 去，在所述的插木还原步骤中，直至铜液中含氧量小于200ppm终止； 在所述的出铜步骤中，在铜液表面覆盖一层木炭； 在所述的浇铸步骤时，铜液温度为1120 1130摄氏度。 由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点 熔炼扒渣时，充分利用铜中各金属杂质的熔点及还原性的不同使金属杂质 生成浮渣，将杂质除去，针对不易除去的铅杂质，采取加压吹氧方法，使铅充 分转化成浮渣，保证制得髙纯铜中铅含量小于2ppm,该生产方法操作简单、生 产成本低，可得铜含量大于99.5%的高纯铜。低氧光亮铜杆的生产方法中，通过熔炼扒渣和插木还原后的髙纯铜液直接 进入连铸连轧设备进行浇铸，低氧光亮铜杆成品率大于98%,低氧光亮铜杆的 质量标准达到美国ASTM B-49中的C11040和日本的JIS3100标准，各项环保 指标均达到欧盟ROHS指令要求和绿色环保标准，该生产方法成本低。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式
进行说明 实施例l:按照本实施例的髙纯铜的生产方法，以紫杂铜为原料，具体包括如下步骤 (1)、熔炼扒渣①、加料熔炼，控制温度在1080 1120摄氏度的范围，使紫杂铜彻底熔化 成熔液，把没有熔化的废铁、不锈钢、镊铬丝等髙熔点的金属通过扒渣除掉， 该步可以将熔点比铜髙的髙熔点的金属夹杂物(铁、镍、铬、不锈钢、锰等杂 质)除去。②、与铜互熔的金属物(如铝、锌、镁、锑、锡、镍等金属，它们的比重 比铜的比重小，所以在铜液的上面，根据金属元素活动顺序表排列，这些金属 都比铜活泼，容易氧化，熔化后的铜液升温到1150度 1200度后，向其中加入石英砂(Si02),使熔液表面盖满作为加入量，然后用压縮空气进行吹氧，在这样的温度下，铝、锌、镁、锑、锡很快就生成氧化亚铝、氧化亚锌、氧化亚镤、氧化亚锑、氧化亚锡并且这些亚氧化物迅速跟石英砂(Si02)结合，生成金属硅酸盐(在熔液中成为一种液态浮渣)。在这一阶段，把比重比铜轻的、又比铜 活泼的金属，可以全部通过造硅酸金属盐(俗称液态浮渣)去除。③、加压吹氧提纯将吹氧管的气压提髙到6 8公斤压力(0.6 0.8MPa), 使沉在炉底部的氧化亚铅翻腾到表面，跟二氧化硅(Si02)结合生成PbSi03, PbSi03浮在铜液的表面，可扒渣除去，该过程需0.5 1小时。在② ③中，生成液态的浮渣用化学过程表示如下2M+02 = 2MOMO+Si02=MSi03 (液态的浮渣)其中M = A1、 Zn、 Mg、 Sb、 Sn、 Pb、 Ni、 Cu。(2) 、对经过步骤(1)的铜液进行插木还原，使含氧量控制在70 80ppm。(3) 、将高纯铜水冷却结晶获得髙纯铜。由于在熔炼扒渣步骤中，采取了加压吹氧的提纯工序，能够将铅除去，制 得纯度大于99.5%的高纯铜，其铅含量小于2ppm，达到绿色环保标准。实施例2:按照本实施例的低氧光亮铜杆的生产方法，以紫杂铜为原料，由于紫杂铜 中不可避免地会混入电热管里面的镍铬丝、不锈钢、铁、焊锡头里的锡、铅、 黄铜里的锌，其他的金属如锑、铝、镁等非铜的杂质金属，必须将这些杂质除 去，保证铜纯度在99.95%以上，才能达到国家标准的铜光杆要求。本实施例的低氧光亮铜杆的生产方法主要过程是紫杂铜依次经过熔炼扒 渣、插木还原和出铜后，直接进入连铸连轧设备进行浇铸，浇铸时熔液温度控 制在1120 1130摄氏度。所述的熔炼扒渣、插木还原与实施例1中对应相同， 出铜时，在铜液表面上覆盖一层木炭，以防铜液吃氧。通过以上工艺制得的低氧光亮铜杆的成品率大于98%，铜杆的含铜量均大 于99.95%,杂质总含量小于0.05%,并达到欧盟ROHS指令(绿色环保标准， 经该指令检测，铜杆中的有害物质镉、铅、汞、六价铬的含量小于限量值2ppm), 电阻都小于0.017241欧姆，一般都在0.01700左右，导电率大于100%IAC( s/m)，氧含量在200ppm以下，抗拉强度大于35%,延伸率大于345N/mm2,各项力学性能均都达到国际上和国家新制定的标准，铜杆中铜的含量、氧含量、电阻率、 抗拉强度和延伸率等各项关键指标的质量标准也达到了美国ASTM B-49中的 C11040标准及日本的JIS3100标准，同时铜杆的环保标准达到欧盟ROHS指令 要求和绿色环保标准。扒出来的浮渣，铜含量在15~18%左右，可用鼓风进冶炼回收浇锭，卖给 铜冶炼厂进行电解，废渣卖水泥厂生产水泥或卖给水泥砖厂生产水泥砖，做到 资源综合利用，达到循环经济目的。
权利要求
1. 一种高纯铜的生产方法，以铜的质量含量大于90％的废杂铜为原料，依次经过熔炼扒渣、插木还原和冷却结晶得到所述的高纯铜，其特征在于所述的熔炼扒渣具体包括以下步骤①、将所述的废杂铜加热到1080～1120摄氏度使铜熔化得到铜液，将混在所述铜液中的不熔的杂质通过扒渣除去；②、将经步骤①处理后的所述铜液升温至1150～1200摄氏度，加入石英砂，石英砂的加入量以将所述铜液的表面全部覆盖住为准，再向该铜液中吹入过量氧气，产生浮在铜液表面的浮渣和沉在炉底部的氧化亚铅，其中的浮渣通过扒渣除去；③、向经步骤②处理后的所述铜液中吹入压力为0.5～1.0MPa的氧气，使所述的氧化亚铅在铜液内翻腾并与石英砂反应，生成浮渣，该浮渣通过扒渣除去。
2、 根据权利要求l所述的一种髙纯铜的生产方法，其特征在于所述的废 杂铜为紫杂铜。
3、 一种低氧光亮铜杆的生产方法，以紫杂铜为原料，依次经过熔炼扒渣、 插木还原、出铜，进入连铸连轧设备进行浇铸，制得所述的低氧光亮铜杆，其 特征在于所述的熔炼扒渣具体包括如下步骤 ① 、将所述的废杂铜加热到1080 1120摄氏度使铜熔化得到铜液，将混 在所述铜液中的不熔的杂质扒渣除去； ② 、将经步骤①处理后的所述铜液升温至1150 1200摄氏度，加入石英 砂，石英砂的加入量以将所述铜液的表面全部覆盖住为准，再向该铜液中吹入 过量氧气，产生浮在铜液表面的浮渣和沉在炉底部的氧化亚铅，其中的浮渣通 过扒渣除去； ③ 、向经步骤②处理后的所述铜液中吹入压力为0.5 1.0MPa的氧气，使 所述的氧化亚铅在铜液内翻腾并与石英砂反应，生成浮渣，该浮渣通过扒渣除 去，在所述的插木还原步骤中，至铜液中含氧量小于200ppm终止； 在所述的出铜步骤中，在铜液表面覆盖一层木炭； 在所述的浇铸步骤时，铜液温度为 1120 1130摄氏度。
全文摘要
本发明涉及一种高纯铜及低氧光亮铜杆的生产方法，将废杂铜经过熔炼扒渣、插木还原和冷却结晶得到高纯铜，熔炼扒渣时，将铜加热1080～1120摄氏度得到铜液，其中的不熔的高熔点杂质经扒渣除掉，之后，向铜液中加入石英砂和二氧化硅，并吹入过量氧气，使其中比铜活泼的金属转化成浮渣除去，再向铜液加压吹氧使沉在炉底的亚氧化铅充分与石英砂反应生成浮渣以将铅除净，保证铜纯度大于99.5％和含铅量小于2ppm；低氧光亮铜杆的生产方法主要是以紫杂铜为原料，依次经过熔炼扒渣、插木还原的高纯铜液直接进入连铸连轧设备进行浇铸，低氧光亮铜杆的成品率大于98％，达到欧盟ROHS指令要求和绿色环保标准，该生产方法生产成本低。
文档编号C22B15/14GK101275186SQ20081002370
公开日2008年10月1日 申请日期2008年4月16日 优先权日2008年4月16日
发明者倪如宝, 姬高生 申请人:倪如宝