一种铜及铜合金液的净化方法技术

本发明专利技术属于冶金铸造技术领域，尤其涉及一种铜及铜合金液的净化方法，步骤包括：以精炼载气为载体将氧化剂或氧化性熔剂MnO2、CuO、KMnO4中的一种或多种，通入熔炼炉内的铜液中,进行吹炼，吹炼时间为2-5分钟；吹炼结束后，静置10-15分钟，加入铝或磷作为脱氧剂；以氩气作为载气，向铜液中加入净化除渣剂。本发明专利技术提供了一种铜及铜合金液的净化方法，可以利用现有的各种铜原料，在现有工频、中频感应熔炼炉或者竖炉中进行净化处理，即可获得纯净的、高品质铜液，提高产品质量和原料附加值。且在处理过程中，不对现有设备炉衬的寿命产生不利影响，具有处理效率高，产品质量高，处理成本低廉的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于冶金铸造
，尤其涉及。
技术介绍
感应熔炼(含有芯感应熔炼和无芯感应熔炼)是熔炼铜及铜合金使用最广泛的熔炼方法，竖炉熔炼是连铸连轧铜及铜合金的基本方法。这两种铜及铜合金熔炼方法，在生产、操作过程中，不对铜液进行除渣、脱气净化处理。“钟卫佳、马可定、吴维治，铜加工技术实用手册，冶金工业出版社”P279介绍，熔炼铜及铜合金在各式感应炉中进行，基本上不采取除渣净化工艺，依靠选择高品质原料保证产品质量；P17介绍，竖式炉是一种快速连续熔炼炉，没有净化过程。目前，仅在反射炉中熔炼废杂铜时，才对铜液进行净化、净化处理。直接利用废杂铜作为铜加工原料，是铜加工企业降低生产成本、提高产品竞争力的手段和通行的做法。而废杂铜往往含有一定量的灰渣、油污、氧化物、水垢等残留物。如，冶金炉窑用铜水套、水冷电缆的内壁，均附着有水垢；电厂和海水淡化厂冷凝管的内壁附着有硫酸铁和各类盐；铜电解电镀系统用电条管内壁、导电棒和导电排表面附着有硫酸铜；镍电解电镀系统用电条管内壁、导电棒和导电排表面附着有硫酸镍、氯化镍；厂内返回的加工废料往往含有水分、油污、乳液；长期露天堆放的杂铜表面还会有铜锈等等。即使是电解铜也含有70-700PPm的氧、12_47PPm的氢。原料中的氢氧、水分、油污、水垢、铜锈等附着物，在铜及铜合金熔化过程中，会与铜液发生化学反应，生成的氧化物和气体夹杂，污染铜熔体。现代铜加工企业，在熔炼紫铜、白铜、青铜以及中低锌黄铜过程中，不对铜液进行除渣、脱气处理，仅在熔炼高锌黄铜过程中，利用锌沸腾、蒸发、喷火，脱除合金液中的气体。铜液中的气体，使铸锭产生气泡，使加工制品产生起皮、分层和氢脆。铜及铜合金中的夹渣破坏基体金属的连续性，影响材料的加工性能，制品的力学和使用性能。采用喷火熔炼技术熔炼高锌黄铜和复杂黄铜时，造成大量的金属锌氧化、挥发、损失。“2011104225918，《一种废杂铜的处理方法》”中虽然提出了一种黄铜合金的免喷火熔炼技术，但该技术仅能减少高锌黄铜的喷火、燃烧损失，没有给出适合于紫铜、白铜、青铜的净化熔剂、覆盖剂，和有效的除渣、脱气方法。有芯感应熔炼炉熔沟尺寸非常窄小(ABB公司设计的100kw感应体的熔沟断面尺寸也仅为75mm * 245mm)，熔沟的断面形状和尺寸直接影响熔炼炉的电热效率和熔化效率。熔沟的断面形状和尺寸发生显著改变或者发生堵塞时，熔炼炉将无法正常工作，需要停炉更换熔沟。工频感应熔炼炉熔沟与线卷之间的耐火炉衬厚度直接影响熔炼炉的电磁效率，一般厚度仅50-100mm。熔沟炉衬发生严重侵蚀、剥落，即有漏炉、跑铜、爆炸的危险，需要停炉更换熔沟。中频感应熔炼炉的炉衬厚度决定了熔炼炉的电热效率，一般中频炉的炉衬厚度在80-120mm之间，当中频炉炉衬发生侵蚀、剥落到一定厚度时，即有漏炉、跑铜、爆炸的危险，需要停炉重新捣筑炉衬。铜及铜合金氧化造渣反应会产生大量的碱性氧化物Cu20、CuO、FeO，两性氧化物Ζη0、Α1203等。而感应熔炼炉一般采用硅质(S12)酸洗炉衬，或者高铝质(Al2O3)两性炉衬，或者镁质(MgO)碱性炉衬。强烈的造渣反应产生的氧化物渣易于与硅质、高铝质炉衬反应，或者与镁质炉衬中的酸性、中性组分反应，生成低熔点的盐造渣。发生严重的炉衬侵蚀、剥落，使熔炼炉的炉衬寿命严重降低。所生成的炉渣还易于堵塞熔沟，发生断沟事故，导致停炉。综上所述，现代铜加工企业使用各种来源复杂、带有各种污染物的铜原料加工铜制品。而现有的熔剂和覆盖剂也易于吸附水、氧和二氧化碳。这些污染物和吸附物对铜液造成污染；现代铜加工企业广泛使用的感应熔炼炉和竖炉，在操作和使用时，基本不对铜液进行除渣、脱气处理。仅在熔炼高锌黄铜过程中，利用锌沸腾、蒸发、喷火，脱除合金液中的气体，造成大量的金属锌氧化、挥发、损失；现有的铜及铜合金熔剂、覆盖剂，不能对铜料及铜液进行有效的保护，甚至对铜液造成一定的污染。大量使用木炭覆盖保护又造成植被和森林资源破坏；现代感应熔炼炉炉衬薄、熔沟窄小，炉衬材料能够与铜液中的金属氧化物、熔剂和覆盖剂中酸性、碱性组份反应，造成金属损失和炉衬剥蚀；脱除铜液中的杂质、夹渣和气体夹杂是铜液净化的主要目的，实现合金基体的高纯化(无渣、无气、无氧化物)是改善和提高合金综合性能的前提。铜及铜合金熔炼过程需要一种有效的、不对铜液造成污染的熔体保护剂，需要一种有效的铜液净化方法。
技术实现思路
本专利技术针对上述已有技术的不足，提出。本专利技术是通过以下技术方案实现的: ，其特征在于所述方法步骤包括: (O以精炼载气为载体将氧化剂或氧化性熔剂Mn02、CuO、KMnO4中的一种或多种，通入熔炼炉内的铜液中，进行吹炼，吹炼时间为2-5分钟； (2)吹炼结束后，静置10-15分钟，加入铝或磷作为脱氧剂； (3)以氩气作为载气，向铜液中加入净化除渣剂。—种铜及铜合金液的净化方法，其特征在于所述的精炼载气为N2、Ar、N2+Ar、N2+C0、Ar+CO, N2+Ar+⑶中的一种或多种。，其特征在于所述步骤(3)中的净化除渣剂的成分包括:冰晶石、氟化铝、萤石、碳酸钙。，其特征在于所述步骤(3)中的净化除渣剂的成分包括:冰晶石、氟化铝、萤石、氟化钠。，其特征在于所述步骤(3)中的净化除渣剂的成分包括:萤石、硼砂、碳酸钙、石英石。本专利技术的有益技术效果:本专利技术提供了，可以利用现有的各种铜原料，在现有工频、中频感应熔炼炉或者竖炉中进行净化处理，即可获得纯净的、高品质铜液，提高产品质量和原料附加值。且在处理过程中，不对现有设备炉衬的寿命产生不利影响，具有处理效率高，产品质量高，处理成本低廉的优点。【具体实施方式】，步骤包括: (O在现有的工频感应熔炼炉或中频感应熔炼炉或者竖炉中，以精炼载气(N2、Ar、N2+Ar、N2+C0、Ar+CO, N2+Ar+C0中的一种或多种)为载体将氧化剂(02等)或氧化性熔剂(MnO2, CuO, KMnO4*的一种或多种)通入熔炼炉内的铜液中，进行吹炼，吹炼时间为2_5分钟； 该步骤为化学除气过程，铜合金液中的络合氢和部分溶解氢通过化学反应过程脱除。向铜液中加入氧化剂(如O2)或者氧化性熔剂(如Mn02、CuO、KMnO4),由氧与铜、镍反应生成氧化亚铜、氧化亚镍，由氧化亚铜、氧化亚镍分别与铜、镍中的络合氢反应，脱除络合氢，或者与铜、镍中的溶解氢发生还原反应，脱除部分溶解氢: 加入的 O2、CuO, MnO2, KMnO4分解出氧(2Cu0 — + ，MnO2一 +， ΚΜη04—K20+Mn02+2)，由氧氧化铜、镍(2Cu+ — , Ni+ — )生成氧化亚铜和氧化亚镍，再由氧化亚铜、氧化亚镍脱除络合氢和部分溶解氢。脱氢反应可以表示为: y +2yCuxHy— (2y+2xy) Cu+yH 20 ? y+2NixHy—(2x+y)Ni+ yH 20 ? +2 — Cu+H20 ? +2 — + H2O ? 金属液中的溶解氢主要通过浓差-压差扩散过程脱除。参与扩散脱氢的气体有两类，一类是通入的精炼载气，另一类是造气反应生成的C02、SiF4, AlF3, N2O3, N2, CO等气体。两类气体均以弥散的气泡形式分布于铜液中，由于气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铜及铜合金液的净化方法，其特征在于所述方法步骤包括：（1）以精炼载气为载体将氧化剂或氧化性熔剂MnO2、CuO、KMnO4中的一种或多种，通入熔炼炉内的铜液中，进行吹炼，吹炼时间为2‑5分钟；（2）吹炼结束后，静置10‑15分钟，加入铝或磷作为脱氧剂；（3）以氩气作为载气，向铜液中加入净化除渣剂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：贺永东，孙郅程，
申请(专利权)人：新疆大学，
类型：发明
国别省市：新疆;65