一种有色金属的精炼方法及系统与流程

本发明涉及金属精炼，具体而言，涉及一种有色金属的精炼方法及系统。

背景技术：

1、在金属或合金的熔炼过程中，金属元素（如铜、铝、锡、锌等）在高温下会与氧发生反应，生成对应的金属氧化物。例如，铜会与氧反应生成氧化铜（cuo、cu2o），铝会生成氧化铝（al2o3），锌会生成氧化锌（zno），锡会生成氧化锡（sno2），非金属元素硫与铜反应生成硫化亚铜（cu2s）。这些化合物的存在会降低金属或合金的塑性、强度及导电性等。因此，在精炼过程中常采用与氧及其他有害杂质反应生成化合物的精炼剂，生成的化合物密度较小，进入渣相从而去除有害杂质，但是目前所用的精炼剂和精炼方法杂质去除效果不佳。

2、公告号为cn112981126b的中国专利公开了一种提高高合金化硬质铝合金熔体纯净度的精炼方法，采用压力机将精炼剂压制成块状，从熔炼炉底部到顶部分次、分部位精炼，达到提高熔体纯净度的目的。但此方法在高温熔体中，精炼部位难控制、块状精炼剂难分散、精炼步骤繁琐。除此之外，对冶炼人员的经验要求极高、工作强度加大且精炼效果不理想。

3、公告号为cn110951985b的中国专利公开了一种铜或铜合金材料的制备方法及精炼用精炼剂。为去除氧磷硫等有害杂质，提供一种铜或铜合金材料精炼用精炼剂，精炼剂为由cu元素、稀土元素、碱金属元素或碱土金属元素构成。采用喂丝法，将添加剂破碎包覆，并制成包芯线，从而喂入熔体内合适深度。然而，熔体温度远高于包芯线，此时精炼剂在熔体上方快速反应，并生成密度较小的化合物，难以对不同深度的熔体进行精炼。

4、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的第一目的在于提供一种有色金属的精炼方法，在惰性气体的带动下将气-固混合精炼剂送入熔体的不同位置进行精炼，气-固混合精炼剂在熔体内的气、固分离效率高，与熔体的有效接触面积大，精炼更充分，精炼后熔体纯净度高。

2、本发明的第二目的在于提供一种有色金属的精炼系统，适用于如上所述的有色金属的精炼方法。

3、为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

4、一种有色金属的精炼方法，包括以下步骤：

5、对金属原料进行加热，待其熔化且均匀混合后，得到纯金属或合金熔体，向所述熔体的不同高度和不同水平位置通入气-固混合精炼剂进行精炼；其中，所述气-固混合精炼剂由气态的硼酸三甲酯和固态的硼砂组成。

6、优选地，所述气-固混合精炼剂的通入方式包括以下步骤：分别通过惰性气体带动所述硼酸三甲酯和所述硼砂流向熔体，并在进入熔体前进行汇流混合形成所述气-固混合精炼剂，形成的所述气-固混合精炼剂在惰性气体的带动下进入熔体内的不同位置。

7、优选地，所述硼酸三甲酯与所述硼砂的质量比为1:2-2:1。

8、优选地，所述气-固混合精炼剂的用量为熔体质量的2%-5%。

9、优选地，所述硼砂的粒度为0.5-1000μm。

10、优选地，所述有色金属包括紫铜、纯铝、纯锡、铜基合金、锡基合金、铝基合金中的一种或多种。

11、一种有色金属的精炼系统，适用于如上所述的有色金属的精炼方法，包括熔炼炉以及竖直设于所述熔炼炉内的石墨管，所述石墨管的侧壁上沿其长度方向设有多组通孔，且所述通孔均位于熔体液面下方，所述石墨管的顶端连接有混合精炼剂输送管，所述混合精炼剂输送管通过三通接头分别与固体精炼剂输送单元和气体精炼剂输送单元连通。

12、优选地，所述通孔在所述石墨管长度方向上的组数不少于三组，且多组所述通孔在熔体内沿高度方向均匀分布；

13、和/或，任一组内的多个所述通孔位于同一水平面内，且绕所述石墨管的周侧均匀分布。

14、优选地，所述固体精炼剂输送单元包括第一惰性气体源、固体精炼剂储罐和固体精炼剂输送管，所述第一惰性气体源通过管道与所述固体精炼剂储罐的输出口以及所述固体精炼剂输送管的输入口连通，所述固体精炼剂输送管的输出口与所述三通接头连通；

15、和/或，所述气体精炼剂输送单元包括第二惰性气体源、气体精炼剂制备装置和气体精炼剂输送管，所述第二惰性气体源通过管道与所述气体精炼剂制备装置的输出口以及所述气体精炼剂输送管的输入口连通，所述气体精炼剂输送管的输出口与所述三通接头连通。

16、优选地，所述石墨管上设有不锈钢手柄。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

18、本发明通过对气态的硼酸三甲酯与粉末状硼砂实时混合制备成气-固混合精炼剂，并在惰性气体带动下进入熔体内的不同位置，实现不同位置的精炼，且气-固混合精炼剂在熔体内分离效率高、与熔体的有效接触面积大、精炼更充分；混合精炼剂中的硼离子能与氧化物发生氧化还原反应，硼离子失去电子，金属氧化物中的金属离子获得电子，将氧化物还原为更低价态的化合物与单质，从而提高精炼效率、达到除渣、除杂的目的；同时，硼原子具有空的d轨道，具有接受孤对电子的能力，可与金属离子形成络合物，易与氧化物中的氧形成配位键，从而改变氧化物的稳定性。

19、本发明通过在石墨管的不同高度处设置多组通孔，并在熔体内水平位置移动，能实现不同水平位置、不同熔体深度的精炼，精炼得到的金属或合金洁净度高。

技术特征：

1.一种有色金属的精炼方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的有色金属的精炼方法，其特征在于，所述气-固混合精炼剂的通入方式包括以下步骤：分别通过惰性气体带动所述硼酸三甲酯和所述硼砂流向所述熔体，并在进入所述熔体前进行汇流混合形成所述气-固混合精炼剂，形成的所述气-固混合精炼剂在所述惰性气体的带动下进入所述熔体内的不同位置。

3.根据权利要求1所述的有色金属的精炼方法，其特征在于，所述硼酸三甲酯与所述硼砂的质量比为1:2-2:1。

4.根据权利要求1所述的有色金属的精炼方法，其特征在于，所述气-固混合精炼剂的用量为熔体质量的2%-5%。

5.根据权利要求1所述的有色金属的精炼方法，其特征在于，所述硼砂的粒度为0.5-1000μm。

6.根据权利要求1所述的有色金属的精炼方法，其特征在于，所述有色金属包括紫铜、纯铝、纯锡、铜基合金、锡基合金、铝基合金中的一种或多种。

7.一种有色金属的精炼系统，其特征在于，适用于权利要求1-6任一项所述的有色金属的精炼方法，包括熔炼炉以及竖直设于所述熔炼炉内的石墨管，所述石墨管的侧壁上沿其长度方向设有多组通孔，且所述通孔均位于熔体液面下方，所述石墨管的顶端连接有混合精炼剂输送管，所述混合精炼剂输送管通过三通接头分别与固体精炼剂输送单元和气体精炼剂输送单元连通。

8.根据权利要求7所述的有色金属的精炼系统，其特征在于，所述通孔在所述石墨管长度方向上的组数不少于三组，且多组所述通孔在熔体内沿高度方向均匀分布；

9.根据权利要求7所述的有色金属的精炼系统，其特征在于，所述固体精炼剂输送单元包括第一惰性气体源、固体精炼剂储罐和固体精炼剂输送管，所述第一惰性气体源通过管道与所述固体精炼剂储罐的输出口以及所述固体精炼剂输送管的输入口连通，所述固体精炼剂输送管的输出口与所述三通接头连通；

10.根据权利要求7所述的有色金属的精炼系统，其特征在于，所述石墨管上设有不锈钢手柄。

技术总结
本发明涉及金属精炼技术领域，具体而言，涉及一种有色金属的精炼方法及系统。精炼方法包括以下步骤：对金属原料进行加热，待其熔化后，得到纯金属或合金熔体，向熔体的不同高度和不同水平位置通入气‑固混合精炼剂进行精炼；其中，气‑固混合精炼剂由气态的硼酸三甲酯与固态的硼砂组成。本发明将含硼的气‑固混合精炼剂通入熔体内的不同位置，实现不同位置的精炼，利用硼原子的空轨道与金属离子形成络合物、硼原子的活性与金属氧化物发生氧化还原反应，达到去除氧化夹杂的目的，并且气‑固混合精炼剂在熔体内分离效率高、与熔体的有效接触面积大，精炼更充分，能有效提高金属或合金的净化效果。

技术研发人员：宁少晨,程战,李宁波,王文静,赵丹,张雷,樊志斌,王蒙
受保护的技术使用者：中国机械总院集团宁波智能机床研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/10/31