[发明专利]一种利用再生铜制备高性能无氧铜的方法

说明书

本发明公开了一种利用再生铜制备高性能无氧铜的方法，包括以下步骤：1)分拣+熔融；2)纯氧除杂+精炼剂除渣+氮气除氧；3)除氧+还原。本发明采用全氧燃烧和纯氧除杂的方式，将溶解在铜液中铅、镍、砷、锰等进行氧化，形成氧化产物。氧化产物与粉末状的精炼剂发生吸附反应后，漂浮于铜液表面形成浮渣，进一步降低了铜液中的杂质元素含量。同时采用全氮除氧，去除了由于全氧燃烧和纯氧除杂残留在铜液中的游离氧。本发明采用天然气进行还原，高温下天然气分解为C和H原子，C原子与铜液中的Cu₂O发生还原反应形成Cu和CO₂，进一步降低了铜液中的Cu₂O的含量，避免在后续加工过程中出现断裂，提高了产品的加工性能。

技术领域

本发明属于铜冶炼和铜资源回收技术领域，具体涉及一种利用再生铜制备高性能无氧铜的方法。

背景技术

随着世界经济的发展和人们生活水平不断提高，铜资源的消耗在急剧增长，成为国民经济中最为重要的基础原材料工业之一，市场需求异常旺盛。然而，我国的铜资源非常匮乏，许多铜矿石都需要从国外进口，急需解决再生铜重复回收利用的问题。欧美发达国家的再生铜材资源的综合利用率达到80％，日本实现了70％，而在中国只占18％。再生铜材主要包括紫铜、黄铜、白铜、青铜等杆带材，其中作为导体材料的紫铜杆占70％以上。由于黄铜、白铜、青铜等再生铜中含有大量的Ni、Sn、Pb、Be、Mn等元素，需要通过复杂的精炼手段才能将其完全清除，在回收过程中，以少量添加至紫铜杆中的形式进行再利用。目前，紫铜杆的回收方式主要是通过熔炼--还原制备光亮低氧铜杆，其氧含量在400ppm左右，含铜量低于99.9％，用于制作家用电线电缆等低端产品。信号线、电磁线、传输线、超细线等高端产品需采用无氧铜进行制备。无氧铜具备优异的加工性能，加工过程中不会出现断裂的情况，可拉丝至0.08mm，且杂质元素的含量较低，电导率的差异较小。制备无氧铜的主要方法是以电解阴极铜作为原材料(铜含量大于99.95％)，在电阻炉内进行加热熔化后，通过上引连铸设备制备成杆材或者型材。然而电解阴极铜板的制作过程较为复杂，消耗大量的电能，易对环境产生污染，因而通过优化再生铜的熔炼-精炼-除氧除杂工艺，利用再生铜制备出高性能无氧铜，以满足高端导电线材的需求，具有重大意义。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种利用再生铜制备高性能无氧铜的方法，该方法采用新型的熔炼-精炼-除氧除杂工艺制备高性能的无氧铜，制备得到的无氧铜含铜量大于99.90％，氧含量为8～10ppm，抗拉强度大于225Mpa，电阻率小于0.01705Ω.mm²/m，伸长率大于39％，扭转性能大于35，晶粒尺寸细小且均匀，拉丝性能优异。

本发明中这种利用再生铜制备高性能无氧铜的方法，包括以下步骤：

1)分拣+熔融：将再生铜进行分拣，然后将分拣后的再生铜加入熔炼炉，采用天然气+全氧燃烧的加热方式对再生铜进行熔化，得到铜液；

2)纯氧除杂+精炼剂除渣+氮气除氧：向步骤1)获得的铜液通入高纯度的氧气进行除杂，氧气除杂完毕后接着加入精炼剂进行精炼，精炼完毕后，静置，接着通入高纯氮气去除游离氧气和氢气，通气完毕后，将铜液中悬浮的废渣全部扒出，得到精炼后的铜液；

3)除氧+还原：向步骤2)中精炼后的铜液加入Cu-Re二元中间合金进一步除氧，加入完毕且混匀后，向其中通入由高纯度氮气和天然气组成的混合气体，进行还原，还原完毕后，对还原熔体进行扒渣和静置，然后通过上引连铸设备引出，得到高性能无氧产品。

所述步骤1)中，分拣去除塑料类、麻绳类、其他金属、橡胶类的杂质；熔炼炉为反射炉，炉体的装炉量为50000～150000Kg；熔化温度为1300～1350℃，保温时间1～2h；熔化加热过程中，需要插入导空气管搅拌熔体，加快熔化速度。

所述步骤2)中，高纯氧气为氧气的纯度大于等于99.99％，通氧时间按照(0.8～1.2)*(T/5000)min进行控制，T代表熔体的重量，气体流速为300～500m³/h。