本发明专利技术公开了一种去除废杂铜合金中铅杂质的方法及装置，属于再生铜熔体净化技术领域。本发明专利技术的一种去除废杂铜合金中铅杂质的方法及装置，通过对熔融电解液进行电解制备阴极电解产物，该阴极电解产物与废杂铜合金熔体杂质铅反应生产Pb‑Ca化合物，同时通过底吹惰性气体使Pb‑Ca化合物在废杂铜合金熔体内聚合并上浮至熔融电解液，最后将熔融电解液和废杂铜合金熔体分离得到低铅杂质的铜合金；可从熔融电解液制备得到高纯金属单质钙，方法简单，过程可控、简单，仅需调整电化学参数来控制钙的电解反应的快慢；避免了使用高成本单质钙与低纯度的含钙合金，极大提高了技术的经济性。同时，生产过程中产生Cl2，可以增加技术的经济性。
【技术实现步骤摘要】
一种去除废杂铜合金中铅杂质的方法及装置
本专利技术涉及再生铜熔体净化
，更具体地说，涉及一种去除废杂铜合金中铅杂质的方法及装置。技术背景铜合金以铜为主，配制Sn或Zn等金属可以形成诸如青铜和黄铜的合金。向其中再添加少量的金属Pb(～2％)，可显著提高合金的切削性能和耐磨性能。含铅的铜合金应用广泛、作用重要，如民用供水系统的管道铸件和配件、制造业中的螺杆机械零件以及电器元件、衣服、玩具等配件。值得注意的是，铅毒性极强，对人体健康和环境都会造成不良影响。由于铅在铜合金中的溶解度很低，呈细颗粒形式分散于合金中，其副作用与铅单质相同。为了降低或避免铅在铜合金中的有害影响，绿色无铅铜合金的研制与使用日益重要，在某些国家则成为强制法律规定。为了缓解我国铜资源匮乏的压力，废杂铜合金成为制备铜合金的首选原材料。但废杂黄铜中含Pb较高，则需要采用有效手段除铅，以促进废杂铜的再生利用。目前，人们对废铅铜合金进行了大量的研究，除铅方法主要有以下几种：(1)电脉冲方法，经检索如英文期刊文章：JournalofCleanerProduction276(2020)123358，作者：XiaoshanHuang，HongliangZhao，ChengyanWang，XinfangZhang，文章题目：One-stepseparationofhazardouselementleadinbrassalloybyphysicalexternalfield，该文章公开了一种电脉冲去除废杂黄铜合金中Pb杂质的方法，具体包括如下：以废杂黄铜合金为原料，当合金完全熔化则施加电脉冲，随后降温、样品凝固，Pb富集在阳极，去除率高达86.7％。该方法创新性强、代替了熔盐使用造成的熔体污染。但除铅效率低，不能进行连续化生产，且操作程序和设备要求较高。(2)Ca化合物方法，经检索如英文期刊文章：MATERIALSTRANSACTIONS,46(2005)2719-2724，作者：A.Nakano,N.T.Rochman,H.Sueyoshi，文章题目：RemovalofLeadfromCopperAlloyScrapsbyCompound-SeparationMethod；经检索如英文期刊文章：JapanInst.Metals,69(2005)198-201；作者：A.Nakano,K.Higashiiriki,N.T.Rochman,K.Yamada,K.Hamaishi,H.Sueyoshi文章题目：RemovalofLeadfrombrassscrapbycompound-separationmethod；经检索如英文期刊文章：MaterialsTransactions,Vol.47,No.12(2006)pp.2997-3000；作者：AtsushiNakano,NaokiKajiya,KosakuYamada,Syun-ichiNakamura,TakehikoMatsuda,HidekazuSueyoshi,文章题目：RemovalofLeadfromScrapBronze。该文章公开了一种钙化合物方法去除废杂铜合金中Pb杂质的方法，具体包括如下：以废杂铜合金为原料，添加含钙金属单质或合金共融，通过Ca与Pb之间的化学反应，生成Ca2Pb、Ca5Pb3等化合物。由于其熔点高于铜合金熔炼温度，因此以固相颗粒存在，通过上浮至熔体表面形成渣剂后得以出去。同时添加一定的NaF，以强化Pb脱除。该方法操作简单，可实现连续化废杂铜除铅过程。但是钙金属单质或钙合金成本高，且使用的氟化物挥发性大、具有毒性，易造成环境污染。
技术实现思路
1.专利技术要解决的技术问题本专利技术的目的在于针对现有技术中去除废杂铜合金中Pb杂质工艺复杂、设备要求高、净化效率低、成本高等问题，提供了一种去除废杂铜合金中铅杂质的方法及装置，该方法通过电化学方法在阴极生成金属钙，其与合金熔体中的Pb发生反应，生成大尺寸、高熔点的Pb-Ca化合物，在浮力和底吹气的作用下上浮至熔体，最终实现废杂铜合金中Pb杂质的高效去除。2.技术方案为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：本专利技术的一种去除废杂铜合金中铅杂质的方法，通过对熔融电解液进行电解制备阴极电解产物，该阴极电解产物与废杂铜合金熔体杂质铅反应生产Pb-Ca化合物，该Pb-Ca化合物在废杂铜合金熔体内聚合并上浮至熔融电解液，最后将熔融电解液和废杂铜合金熔体分离得到低铅杂质的铜合金。优选地，具体步骤如下：步骤一、电解制钙将阴极插入废杂铜合金熔体中，阳极插入熔融电解液中，通过对熔融电解液进行加热、电解制备阴极电解产物；步骤二、铅杂质去除步骤一生成的阴极电解产物与废杂铜合金熔体杂质铅反应生产Pb-Ca化合物，该Pb-Ca化合物在废杂铜合金熔体内聚合并上浮至熔融电解液；步骤三、分离将步骤二得到熔融电解液和废杂铜合金熔体冷却后分离得到低铅杂质铜合金。优选地，步骤一中，用陶瓷通管阻隔阴极与熔融电解液接触。优选地，步骤一中，熔融电解液为CaCl2-M混合熔盐，其中M的成分为LiCl、KF、CaF2、KCl中的一种或几种；所述的CaCl2含量为5～30％，废杂铜合金熔体中铅的浓度是0.3～8.5％，该废杂铜熔体与熔融电解液CaCl2-M混合熔盐的质量之比为200:1～20:1。优选地，步骤一中电解时阳极电流密度为1.0～3.5A/cm2，加热温度为780～1100oC。优选地，步骤二还包括吹气处理，具体步骤为，向废杂铜合金熔体中吹入惰性气体，吹气位置位于阴极正下方。优选地，步骤三的具体步骤为：将步骤二得到熔融电解液和废杂铜合金熔体冷却后进行物理分离，并切割去除冷却后的废杂铜合金熔体锭厚度2％表皮，最终得到低铅杂质铜合金。优选地，包括阴极电解单元和阳极电解单元，阴极电解单元和阳极电解单元通过导线和电源相连接，此外，通过熔融电解液和废杂铜合金熔体构成闭环回路。优选地，阴极电解单元包括阴极和陶瓷通管，所述阴极材料为惰性材料，陶瓷通管包裹装配于阴极外围，该陶瓷通管高度大于熔融电解液厚度。优选地，所述阴极电解单元设置于废杂铜合金熔体中，所述阳极电解单元设置于熔融电解液中。3.有益效果采用本专利技术提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：(1)本专利技术的一种去除废杂铜合金中铅杂质的方法及装置，通过对熔融电解液进行电解制备阴极电解产物，该阴极电解产物与废杂铜合金熔体杂质铅反应生产Pb-Ca化合物，该Pb-Ca化合物在废杂铜合金熔体内聚合并上浮至熔融电解液，最后将熔融电解液和废杂铜合金熔体分离得到低铅杂质的铜合金；可从熔融电解液制备得到高纯金属单质钙，方法简单，过程可控、简单，仅需调整电化学参数来控制钙的电解反应的快慢；避免了使用高成本单质钙与低纯度的含钙合金，极大提高了技术的经济性。同时，生产过程中产生Cl2，可以增加技术的经济性；(2)本专利技术的一种去除废杂铜合金中铅杂质的方法及装置本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种去除废杂铜合金中铅杂质的方法，其特征在于：通过对熔融电解液(130)进行电解制备阴极电解产物(113)，该阴极电解产物(113)与废杂铜合金熔体(140)中杂质铅反应生产Pb-Ca化合物，该Pb-Ca化合物在废杂铜合金熔体(140)内聚合并上浮至熔融电解液(130)，最后将熔融电解液(130)和废杂铜合金熔体(140)分离得到低铅杂质的铜合金。/n
【技术特征摘要】
1.一种去除废杂铜合金中铅杂质的方法，其特征在于：通过对熔融电解液(130)进行电解制备阴极电解产物(113)，该阴极电解产物(113)与废杂铜合金熔体(140)中杂质铅反应生产Pb-Ca化合物，该Pb-Ca化合物在废杂铜合金熔体(140)内聚合并上浮至熔融电解液(130)，最后将熔融电解液(130)和废杂铜合金熔体(140)分离得到低铅杂质的铜合金。
2.根据权利要求1所述的一种去除废杂铜合金中铅杂质的方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一、电解制钙
将阴极(111)插入废杂铜合金熔体(140)中，阳极(121)插入熔融电解液(130)中，通过对熔融电解液(130)进行加热、电解制备阴极电解产物(113)；
步骤二、铅杂质去除
步骤一生成的阴极电解产物(113)与废杂铜合金熔体(140)杂质铅反应生产Pb-Ca化合物，该Pb-Ca化合物在废杂铜合金熔体(140)内聚合并上浮至熔融电解液(130)；
步骤三、分离
将步骤二得到熔融电解液(130)和废杂铜合金熔体(140)冷却后分离得到低铅杂质铜合金。
3.根据权利要求2所述的一种去除废杂铜合金中铅杂质的方法，其特征在于：步骤一中，用陶瓷通管(112)阻隔阴极(111)与熔融电解液(130)接触。
4.根据权利要求2所述的一种去除废杂铜合金中铅杂质的方法，其特征在于：步骤一中，熔融电解液(130)为CaCl2-M混合熔盐，其中M的成分为LiCl、KF、CaF2、KCl中的一种或几种；所述的CaCl2含量为5～30％，废杂铜合金熔体(140)中铅的浓度是0.3～8.5％，该废杂铜熔体(140)与熔融电解液(...
【专利技术属性】
技术研发人员：李亚琼，张立峰，施利霞，符志祥，蔡新雨，刘力刚，赵震，任强，
申请(专利权)人：宁波长振铜业有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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