無氧銅生產(chǎn)工藝流程教材

1、第四章 工藝技術(shù)方案4.1 工藝技術(shù)方案本項(xiàng)目采用的原材料為含銅量 99%的電解銅，選用目前國內(nèi) 先進(jìn)的蓄熱式熔化爐和中頻爐， 用上引法連鑄工藝方法生產(chǎn)氧的 含量不大于 0.02%，雜質(zhì)總含量不大于 0.05%，含銅量 99.5%以 上無氧銅桿。4.2 工藝流程簡(jiǎn)述1、生產(chǎn)準(zhǔn)備 本項(xiàng)目使用的電解銅在江西省內(nèi)購買圖4-1項(xiàng)目生產(chǎn)工藝流程圖氧氣電解銅原料準(zhǔn)備合格原料重油熔化爐還原脫氧、保溫?zé)煔鈬婌F冷卻-布袋收塵煙塵煙氣中頻爐結(jié)晶出桿裝盤無氧銅桿（外銷）煙囪| （副產(chǎn)品）2、上引法連鑄工藝流程本項(xiàng)目采用上引法連鑄工藝生產(chǎn)無氧銅桿。上引法連鑄銅桿的基本特點(diǎn)是“無氧”，即氧含量在10pp m以下。上引法

2、與連鑄連軋和浸涂法相比，其特點(diǎn)是：1）由于拉扎工藝和鑄造工藝不是連續(xù)的，拉扎是在常溫下 進(jìn)行的，不需要?dú)怏w保護(hù)， 鋼材也不會(huì)被氧化。 因此設(shè)備投資小， 廠房布置也靈活。2）單機(jī)產(chǎn)量變化范圍大，年產(chǎn)量可以從幾百噸到幾萬噸， 可供不同規(guī)模的廠家選用不同型號(hào)的上引機(jī)組。 此外， 由于連鑄 機(jī)是多頭的，可以很容易的通過改變鑄造規(guī)格（鑄桿直徑） ，來 改變單位時(shí)間的產(chǎn)量， 因此其產(chǎn)量可視原材料的供應(yīng)情況和產(chǎn)品 的需求情況來確定，便于組織生產(chǎn)、節(jié)約能源。3）只需更換結(jié)晶器和改變石墨模的形狀，即可生產(chǎn)銅管、 銅排等異型銅材， 并可在同一機(jī)器上上產(chǎn)不同規(guī)格、 品種的銅材， 靈活機(jī)動(dòng)，這是上引法的中最大特點(diǎn)。上

3、引法連鑄工藝流程：原料通過加料機(jī)加入融化爐進(jìn)行熔 化、氧化、扒渣處理后，熔融的銅液經(jīng)過一段時(shí)間的靜置還原脫 氧并達(dá)到一定的溫度后，通過有CO氣體保護(hù)的流槽經(jīng)過渡腔（銅 液在此進(jìn)一步還原脫氧、清除渣質(zhì)） ，進(jìn)而平穩(wěn)的流入中頻爐保 溫靜置，銅液的溫度由熱電偶測(cè)量，溫度值由儀表顯示，溫度控 制在1150C 土 10C。連鑄機(jī)固定于中頻保溫爐的上方，連鑄機(jī) 銅液在結(jié)晶器中快速結(jié)晶連續(xù)不斷地生產(chǎn)出銅桿， 最后經(jīng)雙頭撓 桿機(jī)等輔助設(shè)備裝盤成產(chǎn)品。加料：原料一般用加料機(jī)加入，爐頭多加、爐尾少加。加冷料時(shí)要使銅料距爐頂及煙道口有一定距離， 以保證燃料燃燒和 爐氣流動(dòng)的順暢。 加料時(shí)要保證爐膛有足夠高的溫度，

4、一般應(yīng)達(dá) 到1300C以上，爐內(nèi)應(yīng)保證零壓或微負(fù)壓。熔化： 熔化作業(yè)系在氧化氣氛下進(jìn)行， 一般爐膛溫度保持 在13001400C以加速冷銅料的熔化，在熔化過程中定期向爐 內(nèi)已熔化的銅液中插入一根風(fēng)管， 鼓入壓縮空氣劇烈地?cái)噭?dòng)熔體 以加速熔化過程， 這時(shí)也會(huì)有部分雜質(zhì)熔化， 形成爐渣于熔體表 面，待熔體大部分熔化完，即可進(jìn)行氧化操作。氧化：其要點(diǎn)是增大煙道抽力（-80-100Pa）,提高爐內(nèi) 空氣過剩系數(shù)（E =1.21.4 ）,使?fàn)t內(nèi)成氧化性氣氛。用直徑為 巾1850mm勺鋼管23根向熔體內(nèi)鼓入 0.30.5MPa的壓縮空 氣，進(jìn)行氧化作業(yè)，為減少鋼管熔入銅中的消耗，鋼管外用耐火 材料包裹。為

5、增加氧的利用率，鋼管應(yīng)盡可能深插，插入角度為 45 60，插入深度為銅熔體深度的 2/3 。氧化期的爐膛溫度 在1250 C左右，以保證銅液溫度為 1150 C1180 C，有利于雜 質(zhì)的氧化。扒渣： 扒渣是將造渣后的雜質(zhì)通過扒渣過程將其除去， 銅 面控制是扒渣操作的關(guān)鍵。 銅液面過低， 給以后扒渣作業(yè)造成困 難，床能率低；銅液面過高，易出現(xiàn)側(cè)門、渣口跑銅事故。為控 制好渣含銅，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行扒渣作業(yè)，避免干渣轉(zhuǎn)變?yōu)橄≡?，生產(chǎn) 過多的氧化亞銅。保溫靜置： 熔融的銅液流入中頻爐保溫靜置、 還原脫氧并達(dá)到一定的溫度后， 進(jìn)而處于保溫狀態(tài)， 銅液的溫度由熱電偶測(cè) 量，溫度值由儀表顯示，溫度控制在1150

6、C 土 10C。中頻保溫爐引桿腔銅液表面用焦炭覆蓋，覆蓋厚度為40-60mm結(jié)晶器周圍厚度為 80-100mm。結(jié)晶出桿、裝盤：連鑄機(jī)固定于中頻保溫爐的上方，連鑄 機(jī)銅液在結(jié)晶器中快速結(jié)晶連續(xù)不斷地生產(chǎn)出銅桿， 最后經(jīng)雙頭 撓桿機(jī)等輔助設(shè)備裝盤成產(chǎn)品。1）結(jié)晶器準(zhǔn)備a. 對(duì)新的和使用期超過半月的結(jié)晶器，進(jìn)行水壓試驗(yàn)，水壓為 0.5-0.6Mpa ，保持 15 分鐘不漏水。b. 裝配石墨模：把檢驗(yàn)合格的石墨模，旋入結(jié)晶器，端面 到位。c. 結(jié)晶器頭部包上 8mm厚硅酸鋁纖維毯或隔熱套，用玻璃 纖維帶扎緊，端面墊上一層硅酸鋁纖維毯圈，然后裝護(hù)套，在石 墨模與護(hù)套的縫隙用填料或石棉線填實(shí)， 以防銅液

7、鉆入。 填料配 方：耐火粘土 95%+水玻璃 3%，并合成團(tuán)。d. 結(jié)晶器上口裝上石棉盤根，并用裝有引錠頭的前半節(jié)引桿通過，擰緊壓套，引錠頭端面距石墨模端面5-10mm。e. 結(jié)晶器進(jìn)出水管接上，通少量冷卻水，檢查管路系統(tǒng)是 否暢通，然后放在爐口上預(yù)熱 10分鐘以上安裝使用。2）連鑄機(jī)準(zhǔn)備：調(diào)整液位跟蹤系統(tǒng)的位置，保證結(jié)晶器安 裝后石墨模插入液面的深度為 140-160mm操作時(shí)確認(rèn)銅液液面 離碳化硅保護(hù)套上沿距離為 30-40mm左右。3）引桿操作程序：a.結(jié)晶器就位，插入銅液，接上后半 節(jié)引棒，壓緊牽引輪，開始引棒。b.調(diào)節(jié)冷卻水量，0 14.4- （Z 20mm結(jié)晶器進(jìn)出水溫保持在 15

8、C左右。0 8mm結(jié)晶器進(jìn)出水溫 保持在6-10 C左右，進(jìn)水溫度最高不能超過 35C,在30C左右 為宜。c.銅桿引出后，將引棒分節(jié)拆下，并通過導(dǎo)輪進(jìn)入收線 系統(tǒng)。4）鑄桿日常操作：a . 0 14.4- 0 20mm銅桿牽引速度400-700mm/min 為宜，0 8mn銅桿牽引速度 1800-2800mm/min 為 宜。b.經(jīng)常檢查銅桿表面質(zhì)量，監(jiān)測(cè)冷卻水溫度，結(jié)晶器插入 深度，液位跟蹤系統(tǒng)工作狀況，如遇異常情況，及時(shí)排除。（7）收線1）收線時(shí)將引錠頭頭部切除，將銅桿通過限位裝置，穿過 并夾緊收線導(dǎo)輪，引入收線框內(nèi)。2）經(jīng)常注意限位裝置工作情況，在限位裝置失靈情況下， 臨時(shí)利用收線機(jī)上

9、的操作按鈕進(jìn)行人工操作，并及時(shí)排除故障。3）收線框裝滿后， 吊出銅桿， 掛上產(chǎn)品跟蹤卡， 標(biāo)明日期、 爐次、生產(chǎn)班組、重量等項(xiàng)。（8）水系統(tǒng)控制1）水系統(tǒng)供水，0 14.4- 0 20mn結(jié)晶器水壓為 0.2-0.3Mpa , 水套、線圈為0.18-0.2Mpa。0 8mn結(jié)晶器水壓為 0.28-0.35Mpa , 水套、線圈為 0.18-0.2Mpa 。2）水池水溫用冷卻塔調(diào)整，進(jìn)水溫度控制在30 5Co3）當(dāng)臨時(shí)停電或水泵發(fā)生故障， 應(yīng)在一分鐘內(nèi)打開備用水 閥門，并關(guān)閉原來水閥門， 以保證結(jié)晶器及水套和線圈的冷卻水 不間斷。（8）氣壓控制對(duì)新式0 8上引機(jī)組，其上引連鑄機(jī)鑄桿壓緊、收線機(jī)收

10、線、 排線，采用氣缸壓緊。其氣壓控制在：連鑄機(jī)：0.15-0.25Mpa收線機(jī)收線： 0.2-0.3Mpa ，排線： 0.15-0.25Mpa o（9）安全生產(chǎn)1）操作者應(yīng)按規(guī)定穿戴好勞動(dòng)防護(hù)用品，遵守設(shè)備安全操作規(guī)程。2）打開爐蓋后不要太靠近爐口， 以防一氧化碳?xì)怏w燃燒時(shí) 火焰?zhèn)耍看未谎趸細(xì)怏w燃燒過后再上去操作） o3）每班應(yīng)經(jīng)常檢查機(jī)組設(shè)備運(yùn)行是否安全可靠。4）嚴(yán)禁將潮濕未烘干的工具浸入銅液，以免銅水爆炸造成事故。5）結(jié)晶器安裝和取下時(shí)，注意防止冷卻水進(jìn)入爐內(nèi)。6）發(fā)生事故應(yīng)立即采取措施，并報(bào)告有關(guān)人員及時(shí)處理。（10）檢查銅桿質(zhì)量就符合GB3952-2008電工用銅線坯中無氧銅桿

11、 規(guī)定。4、余熱回收利用為提高清潔生產(chǎn)水平， 貫徹國家關(guān)于節(jié)能減排的要求， 本項(xiàng) 目應(yīng)對(duì)熔化爐煙氣和中頻爐煙氣進(jìn)行余熱回收。一般地，熔化爐出口煙氣溫度在 1000-1200 C,中頻爐出口 煙氣溫度在800-1000 C,均具明顯的熱回收價(jià)值。對(duì)沒有蒸汽 需求的再生銅工廠，通常采用“預(yù)熱助燃風(fēng)（純氧 / 空氣），立足 降低本體消耗，節(jié)約一次能源”的余熱利用方式。熔化爐煙氣余熱利用方案： 采用兩段式換熱器進(jìn)行出爐煙氣與入爐助燃風(fēng)的熱交換，降溫（降至200 C）后的煙氣再進(jìn)入布袋收塵器。 通過兩段式換熱器預(yù)熱入爐助燃風(fēng)， 不但可節(jié)省燃料 消耗，而且還可縮短熔化爐的操作周期，提高設(shè)備利用率。據(jù)統(tǒng) 計(jì)

12、，兩段式換熱器可將入爐助燃風(fēng)預(yù)熱至400 C左右，節(jié)省約20的燃料消耗和縮短 1.5 小時(shí)的操作周期（一般總時(shí)間為 18 小時(shí)）。中頻爐煙氣余熱利用方案：與熔化爐煙氣余熱利用方案類 似，但因?yàn)闊煔鉁囟认鄬?duì)較低， 通常采用一段管式空氣預(yù)熱器進(jìn) 行煙氣與入熔化爐助燃風(fēng)的熱交換。 據(jù)統(tǒng)計(jì)， 經(jīng)預(yù)熱器的入熔化 爐助燃風(fēng)溫度可達(dá)300 C，可節(jié)省能源消耗約10%4.3 主要生產(chǎn)設(shè)備方案4.3.1 設(shè)備選擇的基本原則1 、生產(chǎn)性原則：選擇生產(chǎn)設(shè)備時(shí)，注重設(shè)備的模塊化、標(biāo) 準(zhǔn)化、高速化、自動(dòng)機(jī)械化，以提高設(shè)備的生產(chǎn)率；2、可靠性原則，設(shè)備要求安全可靠，零件的耐用性好、通 用性強(qiáng)，設(shè)備能夠生產(chǎn)高質(zhì)量產(chǎn)品，要求

13、設(shè)備故障率小，準(zhǔn)確性 高；3、維修性原則，選擇可修性、設(shè)備的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，零部件模 塊化設(shè)計(jì)，零部件通用性強(qiáng)，可迅速拆卸，易于檢查，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn) 化和通用化；4、節(jié)能性原則，設(shè)備要節(jié)約能源消耗；5、成套性原則，機(jī)器設(shè)備要配套，形成整條生產(chǎn)線，盡量 選擇同一廠家產(chǎn)品；6、環(huán)保性原則，設(shè)備的噪音和排放的有害物質(zhì)應(yīng)達(dá)到國家 環(huán)保限制指標(biāo)和要求；7、靈活性原則，盡可能做到設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，重量體積小、 輕，操作靈活方便，通用性強(qiáng)，可適應(yīng)工藝相近的產(chǎn)品轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn) 換操作簡(jiǎn)單方便。4.3.2 主要設(shè)備方案 本項(xiàng)目采用蓄熱式熔化爐作為本項(xiàng)目的主要生產(chǎn)設(shè)施， 其燃 料為重油， 該項(xiàng)目原料為電解銅， 設(shè)備能進(jìn)一步去除電解銅中

14、的 氧和其它雜質(zhì)， 不含硫，因此，選用蓄熱式熔化爐處理是可行的， 且選擇蓄熱式熔化爐作為熔煉爐具有適應(yīng)性強(qiáng)、回收率高等特 點(diǎn)，符合銅冶煉行業(yè)準(zhǔn)入條件的要求。上引法無氧銅桿連鑄機(jī)組用于生產(chǎn)長(zhǎng)度光亮的無氧銅桿。 和 傳統(tǒng)的銅錠壓延生產(chǎn)黑銅桿相比， 上引法無氧銅桿新工藝具有工 藝技術(shù)先進(jìn)，產(chǎn)品質(zhì)量很好，單位能耗低，生產(chǎn)品種及規(guī)格靈活 多樣，適應(yīng)性強(qiáng)，沒有三廢污染，投資少等特點(diǎn)。本項(xiàng)目選用主 要設(shè)備清單見表 4-1 。工藝設(shè)備優(yōu)點(diǎn)如下：加料、扒渣方便。可在爐體側(cè)面靠近平臺(tái)處設(shè)置加料門和 渣門，爐料可用加料車方便快速的加入。爐渣門靠近渣線設(shè)置， 既可倒渣，也可方便扒渣；熱效率高。爐體緊湊、密閉，氧化管道

15、固定在爐體上，作 業(yè)時(shí)不需要打開爐門操作，熱量外泄少，漏入的冷空氣少。在爐 體上布置了多塊透氣磚，通入氮?dú)鈹嚢瑁铀倭藗鳠醾髻|(zhì)，縮短 操作時(shí)間，節(jié)省燃料消耗；安全性高。 由于爐體可以轉(zhuǎn)動(dòng)且氧化、 還原管道固定在爐 體上，避免了人工持管操作可能發(fā)生的安全事故， 減少了工人的 勞動(dòng)強(qiáng)度；遇到故障時(shí)爐子可迅速轉(zhuǎn)到安全位置，避免“跑銅” 事故的發(fā)生，操作安全；環(huán)保條件好。 爐體密閉性能好， 氧化時(shí)不需要打開爐門操 作，減少了煙氣外逸； 借助爐體轉(zhuǎn)動(dòng)可以控制氧化管道的埋入深 度，加上透氣磚的氮?dú)鈹嚢枳饔每商岣哌€原劑的利用率， 減少黑 煙生成； 在爐后設(shè)置有完善的煙氣處理系統(tǒng)，煙氣通過煙罩導(dǎo)入雙體結(jié)構(gòu)的二

16、次燃燒室， 燒盡可燃物后進(jìn)余熱鍋爐回收余熱， 再 進(jìn)入布袋收塵達(dá)標(biāo)后排放；熔化爐采用富氧助燃的燃燒器。 采用富氧助燃， 煙氣量?jī)H 為空氣助燃時(shí)的 20%，煙氣帶走的熱量少，燃料消耗低，煙氣處理系統(tǒng)可大為縮小，減少投資和運(yùn)行費(fèi)用。連鑄機(jī)是實(shí)現(xiàn)上引連鑄的主要設(shè)備。 它由牽引機(jī)構(gòu)、 液位 跟蹤和結(jié)晶器三大部分組成。 牽引機(jī)構(gòu)由交流伺服電機(jī)和牽引輥 輪等組成，它可實(shí)現(xiàn)每分鐘01000次的間歇運(yùn)動(dòng)并通過牽引輥 輪將鑄桿連續(xù)上引出來， 每組牽引機(jī)構(gòu)可帶動(dòng) 5 付牽引輥輪， 分 別牽引 5 根鑄桿， 并通過更換結(jié)晶器生產(chǎn)其它規(guī)格的銅桿； 液位 跟蹤系統(tǒng)可保證連鑄機(jī)上結(jié)晶器插入銅液的深度相對(duì)穩(wěn)定， 確保 連鑄

17、生產(chǎn)的連續(xù)性； 結(jié)晶器可將液態(tài)的銅快速冷卻成固態(tài)銅并實(shí) 現(xiàn)熱交換， 每根結(jié)晶器都能單獨(dú)更換和控制而不影響其它結(jié)晶器 的正常工作。導(dǎo)輪架 : 導(dǎo)輪架布置在連鑄機(jī)的上方， 主要由平臺(tái)、 支架、 豎導(dǎo)輪和滾筒組成， 它使鑄桿平滑地導(dǎo)入各組雙頭撓桿機(jī)， 互不 干擾。限位裝置：是在導(dǎo)輪架和雙頭撓桿機(jī)之間設(shè)置的兩臺(tái)裝 置，它由6組24V低壓上、下限位，通過銅桿與上下限位的接觸 來控制雙頭撓桿機(jī)的速度。雙頭撓桿機(jī)是由牽引輥輪、 成圈裝置和收線轉(zhuǎn)盤組成， 每 組雙頭撓桿機(jī)由二臺(tái)電動(dòng)機(jī)分別驅(qū)動(dòng)兩套裝置收圈兩根銅桿， 曲 率自動(dòng)調(diào)整。水冷系統(tǒng)是一個(gè)獨(dú)立的循環(huán)供水系統(tǒng)，保證一以0.20.4Mpa的冷卻水供結(jié)晶器、水

18、套和線圈冷卻，它由 120 mi水池、 循環(huán)水泵、管道組成，保證進(jìn)水溫度在2030C,流量在50用加左右。(11) 電器系統(tǒng)：由電源系統(tǒng)、控制系統(tǒng)組成，電源系統(tǒng)通過若干電源柜將電源分別供給每個(gè)感應(yīng)器，控制系統(tǒng)保證機(jī)組正常生產(chǎn)。(12) 加料系統(tǒng)：采用機(jī)械加料機(jī)，保證合格原材料連續(xù)供給熔 化爐。表4-1主要設(shè)備一覽表序號(hào)設(shè)備名稱規(guī)格型號(hào)單位數(shù)量單價(jià)(萬兀)總價(jià)(萬兀)備注1加料機(jī)臺(tái)612.5752蓄熱式熔化爐100t臺(tái)34501350配套電動(dòng)葫蘆3中頻爐350kw臺(tái)663.5381保溫靜置4扒渣機(jī)臺(tái)6251505園盤定量澆鑄 機(jī)臺(tái)638.4230.46燃油噴嘴3kg低壓油噴嘴312367引風(fēng)機(jī)326880-5