[发明专利]一种紫杂铜精炼用多元中间合金及其制备和应用

说明书

技术领域

本发明属于有色金属材料加工技术领域，具体涉及一种紫杂铜精炼用多元中间合金及其制备和应用。

背景技术

我国铜资源匮乏，目前废杂铜的再生利用已成为弥补铜资源不足的重要措施。但废杂铜直接重熔再生过程中，若处理不断，将显著降低再生产品的质量。采用成分较为单纯的废旧导线、电缆、汇流排等紫杂铜原料直接重熔制备电工、电力、电子用铜材，是我国铜加工产业的重要组成部分。目前，行业中对于紫杂铜的重熔精炼，通常采用的是加磷(P)脱氧，部分企业采用加稀土精炼变质；对于全部采用紫杂铜熔炼的情况，少数企业还采用吹气精炼等方法。已有的精炼方法各有特点，但均难以达到理想的精炼效果或成本增加。

实际上，尽管紫杂铜成分较为单一，但因其已使用过，在其作为电气元件使用时，表面通常进行过一些特殊处理，如镀锡、镀银、镀铬、包覆橡胶套等，并与各种设施进行过连接，异质元素在连接处可通过扩散进入其中；在回收和预处理过程中通常采用火法剥皮，必然造成紫杂铜表面严重氧化，且部分镀层杂质仍然可能保留在其表面。因此，在再生利用过程中必须对重熔的铜水进行强化脱氧与综合精炼，才能获得等值或增值的再生紫铜产品。单一的加P方法只能起到脱氧作用，且P在铜水中的残留量难以控制；添加稀土元素具有脱氧、细化晶粒、净化熔体作用，因为稀土元素Ce、La等易与铜熔体中的Pb、Bi、O等杂质反应，生成高熔点化合物，一部分作为细小质点可成为结晶核心，另一部分被当做熔渣排出，但熔渣太多容易降低熔体的流动性，不利于铸造成形；向熔体中吹入氮气、氩气等惰性气体，的确可以强化精炼，降低熔体中的杂质和气体，但操作麻烦，成本较高，且还可能引入其它杂质。因此，设计更为简便易行，效果更佳的紫杂铜精炼方法，是行业内一直特别关注的技术之一。

发明内容

本发明的主要目的就是解决已有紫杂铜重熔精炼方法操作复杂，成本较高，效果不佳等问题，提供一种紫杂铜精炼用多元中间合金及其制备和应用，以实现紫杂铜的等值或增值再生利用。

本发明采用的技术方案为：

一种紫杂铜精炼用多元中间合金，其特征在于，所述多元中间合金包括Cu、P、La、B四种元素，各元素质量百分比分别为：P：6～15％，La：2～5％，B：1～3％，不可避免的杂质：＜0.2％，余量：Cu。

进一步地，经优化的各组元质量百分比分别为：P：8～12％，La：2.5～3.5％，B：1.5～2.5％，不可避免的杂质：＜0.2％，余量：Cu。

本发明的紫杂铜精炼用多元中间合金的制备方法包括下述步骤：

(1)将电解铜加入熔炼装置中进行熔化，熔炼温度为1150℃～1160℃，熔化后控制熔体温度在1140℃～1150℃，采用木炭和石墨鳞片作为覆盖剂以保证合金液的真空状态；

(2)将Cu-P合金、Cu-La合金和Cu-B合金加入到步骤(1)产生的铜熔液中搅拌至熔化，静置，排渣，浇入模具成形。

进一步地，上述步骤(2)中，所述Cu-P合金中，P元素占Cu-P合金总质量的40-50％；所述Cu-B合金中，B元素占Cu-B合金总质量的20-30％；所述Cu-La合金中，La元素占Cu-La合金总质量的25-35％。

本发明还提供了一种紫杂铜精炼用多元中间合金的应用，将按上述方法制备的多元中间合金块体，破碎成小块；浇注前在熔炼炉内加入这种多元中间合金碎块，加入量控制方法：对于采用100％紫杂铜原料熔炼，每吨熔体加4～7kg；对于采用30～70％紫杂铜原料熔炼，每吨熔体加3～6kg；加入该多元中间合金精炼剂后，对熔体进行充分搅拌、扒渣并静置15～30分钟再浇注。在连续铸造过程中，在保温铸造炉内定期向熔体内加入该多元中间合金碎块，加入量控制在每吨熔体加0.5～3.0kg，加入部位与结晶器入口的距离不少于0.5m。

进一步地，浇注前在熔炼炉内加入这种多元中间合金碎块，经优化的加入量控制方法：对于采用100％紫杂铜原料熔炼，每吨熔体加4～5.5kg；对于采用30～70％紫杂铜原料熔炼，每吨熔体加3.5～4.5kg。在连续铸造过程中，在保温铸造炉内定期向熔体内加入该中间合金碎块，经优化的加入量控制在每吨熔体加1.0～2.0kg。