[发明专利]一种去除废杂铜合金中铅杂质的方法及装置

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及再生铜熔体净化技术领域，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：Journal of Cleaner Production 276(2020)123358，作者：Xiaoshan Huang，Hongliang Zhao，Chengyan Wang，Xinfang Zhang，文章题目：One-step separation of hazardous element lead in brass alloy byphysical external field，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。