[发明专利]一种废杂铜火法连续精炼直接生产高纯无氧铜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种废杂铜火法连续精炼直接生产高纯无氧铜的工艺，属有色金属冶金领域。

背景技术

废杂铜是废铜和杂铜的统称，主要源自铜冶炼过程和加工过程中产生的废品以及报废的电线电缆、汽车散热片和冰箱、含铜铸件、废轴承、废旧马达、废旧变压器等。随着一次铜资源的日益枯竭，作为二次资源的废杂铜将在铜冶炼中占有越来越大的比例。在发达国家再生铜的比例占到铜总产量的一半以上，而我国由于技术装备与产业导向的原因再生铜产业规模很小，进入新世纪后中国再生铜行业有了稳步发展。废杂铜的回收与利用具有重要意义，它扩大了金属铜资源，降低了生产成本，减少了环境污染，增加了社会效益。

不同的用途使铜合金有不同的成分，因此作为二次原料的废紫杂铜成分也就复杂．主要杂质有铅、锡、锌、砷、硒、铁、镍、铝、锑和硫及少量的铋、碲、铬等，这些杂质对电工用铜的力学性能和导电性能都有不良影响，需精炼除去。传统炼铜工业采用氧化还原-电解精炼-阴极铜净化的方法，即先氧化除去部分亲氧性强、易挥发的金属，再电解精炼得到阴极铜，阴极铜熔融后加精炼剂净化后再制杆，这种铜材的纯度可达99.95%以上，导电和力学性能良好。但该工艺如用于废杂铜精炼生产铜杆则流程偏长，且浪费熔铜的热潜能和昂贵的电能。

专利CN101914689A用插木法进行废铜还原生产低氧铜，无单独氧化精炼和深度精炼过程，除杂效果不明显。专利CN102560145A公布了一种废铜自热氧化熔炼的方法，其产品中杂质含量偏高。专利CN102433438A使用氧化-除气-造渣-还原-二次精炼的方法，该发明所选造渣剂由碳酸钙、氯化钠以及二氧化硅组成，由于所选造渣剂与金属氧化物的结合力弱，导致除杂效果不好；该发明所用精炼剂是由冰晶石、氯化钠、氟化钠组成，除杂和除气效果不明显，且是静态反应过程，不具有深度脱氧脱氢和除杂能力；所以该发明所制备的铜水纯度只能达到工业紫铜T1和T2标准，无法实现无氧铜TU1和TU2的要求。西班牙拉法格-拉康巴(La Farga Lacambr)公司和巴塞罗拉大学合作开发了FRHC(Fire refining process of Scrap Copper)工艺，通过精确的计算机控制，优化了杂质合金化和精炼除杂剂的选择，从而使再生铜的纯度达99.91%以上、电导率达100.9%IACS，目前已在世界各国展开了工业应用。但该工艺的装备复杂、基建投资大、成本高，不适合中小型再生铜企业的生产，同时该工艺采用的是一步精炼，所以对不同杂质元素的去除不具有针对性，所得铜的纯度也没有达到无氧铜的标准，只是导电性能满足了要求。

目前铜精炼的研究主要集中在电解铜的净化上。采用废杂铜为原料，通过火法精炼直接生产高纯无氧铜的技术，到目前为止，在相关的文献中还未见有完整的报道。为此寻找廉价的除杂剂、熔剂和精炼剂，开发完整的废杂铜精炼工艺，使废杂铜能够在国内大规模采用的倾动炉或反射炉中精炼成纯度、导电性能和力学性能合格的电铜显得十分必要。

发明内容

本发明针对现行废杂铜资源回收利用中存在流程长、能耗高、产品含氧量高的问题，提供一种废杂铜连续火法精炼直接生产无氧铜的方法。

本发明一种废杂铜火法连续精炼直接生产高纯无氧铜的方法，包括下述步骤：

步骤一 配料

以废杂铜为原料，分析每批原料的成分特点后配成混合料，所述混合料中铜的质量百分含量≥93%；

步骤二 氧化精炼

往上述混合料中加入除杂剂和熔剂后，加热，待混合料完全熔化后，鼓入含氧气体进行氧化，氧化后期检测铜液中的氧含量，当铜液中氧的质量百分含量大于2%时，氧化结束，氧化完成后、静置、扒渣；所述除杂剂选自偏磷酸盐、五氧化二磷中的至少一种；氧化时控制温度为1150～1220℃；

步骤三 还原精炼

在搅拌状态下，往氧化精炼后的熔体中加入还原剂，在1180～1230℃进行还原精炼，还原后期检测铜液中的氧含量，当铜液中氧的质量百分含量≤0.03%时，停止还原精炼；

步骤四 精炼剂精炼

在搅拌状态下，往还原精炼后的熔体中加入精炼剂，在1150～1200℃进行精炼，精炼剂精炼后期，检测铜液中的氧含量，当氧含量小于等于0.003%时，停止精炼剂精炼，得到高纯无氧铜；或

在精炼剂精炼后期，取样，冷却拔丝，检测电导率，当样品的电导率小于等于0.017241Ω/(mm)²时，停止精炼剂精炼，得到高纯无氧铜。

本发明一种废杂铜火法连续精炼直接生产高纯无氧铜的方法，所述混合料由铜元素和杂质元素组成。