無氧銅生產工藝流程

1、第四章 工藝技術方案4.1工藝技術方案 本項目采用的原材料為含銅量99%的電解銅，選用目前國內先進的蓄熱式熔化爐和中頻爐，用上引法連鑄工藝方法生產氧的含量不大于0.02%，雜質總含量不大于0.05%，含銅量99.5%以上無氧銅桿。4.2工藝流程簡述1、生產準備本項目使用的電解銅在江西省內購買。圖4-1 項目生產工藝流程圖2、上引法連鑄工藝流程本項目采用上引法連鑄工藝生產無氧銅桿。上引法連鑄銅桿的基本特點是“無氧”，即氧含量在10ppm以下。上引法與連鑄連軋和浸涂法相比，其特點是：1）由于拉扎工藝和鑄造工藝不是連續(xù)的，拉扎是在常溫下進行的，不需要氣體保護，鋼材也不會被氧化。因此設備投資小，廠房布

2、置也靈活。2）單機產量變化范圍大，年產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的上引機組。此外，由于連鑄機是多頭的，可以很容易的通過改變鑄造規(guī)格（鑄桿直徑），來改變單位時間的產量，因此其產量可視原材料的供應情況和產品的需求情況來確定，便于組織生產、節(jié)約能源。3）只需更換結晶器和改變石墨模的形狀，即可生產銅管、銅排等異型銅材，并可在同一機器上上產不同規(guī)格、品種的銅材，靈活機動，這是上引法的中最大特點。上引法連鑄工藝流程：原料通過加料機加入融化爐進行熔化、氧化、扒渣處理后，熔融的銅液經過一段時間的靜置還原脫氧并達到一定的溫度后，通過有CO氣體保護的流槽經過渡腔（銅液在此進一步還原脫氧

3、、清除渣質），進而平穩(wěn)的流入中頻爐保溫靜置，銅液的溫度由熱電偶測量，溫度值由儀表顯示，溫度控制在1150±10。連鑄機固定于中頻保溫爐的上方，連鑄機銅液在結晶器中快速結晶連續(xù)不斷地生產出銅桿，最后經雙頭撓桿機等輔助設備裝盤成產品。加料：原料一般用加料機加入，爐頭多加、爐尾少加。加冷料時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的順暢。加料時要保證爐膛有足夠高的溫度，一般應達到1300以上，爐內應保證零壓或微負壓。熔化：熔化作業(yè)系在氧化氣氛下進行，一般爐膛溫度保持在13001400以加速冷銅料的熔化，在熔化過程中定期向爐內已熔化的銅液中插入一根風管，鼓入壓縮空氣劇烈地攪

4、動熔體以加速熔化過程，這時也會有部分雜質熔化，形成爐渣于熔體表面，待熔體大部分熔化完，即可進行氧化操作。氧化：其要點是增大煙道抽力（-80-100Pa），提高爐內空氣過剩系數(shù)（=1.21.4），使爐內成氧化性氣氛。用直徑為1850mm的鋼管23根向熔體內鼓入0.30.5MPa的壓縮空氣，進行氧化作業(yè)，為減少鋼管熔入銅中的消耗，鋼管外用耐火材料包裹。為增加氧的利用率，鋼管應盡可能深插，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左右，以保證銅液溫度為11501180，有利于雜質的氧化。 扒渣：扒渣是將造渣后的雜質通過扒渣過程將其除去，銅面控

5、制是扒渣操作的關鍵。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)側門、渣口跑銅事故。為控制好渣含銅，應及時進行扒渣作業(yè)，避免干渣轉變?yōu)橄≡?，生產過多的氧化亞銅。保溫靜置：熔融的銅液流入中頻爐保溫靜置、還原脫氧并達到一定的溫度后，進而處于保溫狀態(tài)，銅液的溫度由熱電偶測量，溫度值由儀表顯示，溫度控制在1150±10。中頻保溫爐引桿腔銅液表面用焦炭覆蓋，覆蓋厚度為40-60mm，結晶器周圍厚度為80-100mm。結晶出桿、裝盤：連鑄機固定于中頻保溫爐的上方，連鑄機銅液在結晶器中快速結晶連續(xù)不斷地生產出銅桿，最后經雙頭撓桿機等輔助設備裝盤成產品。1）結晶器準備a對新的和使

6、用期超過半月的結晶器，進行水壓試驗，水壓為0.5-0.6Mpa，保持15分鐘不漏水。b裝配石墨模：把檢驗合格的石墨模，旋入結晶器，端面到位。c結晶器頭部包上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，然后裝護套，在石墨模與護套的縫隙用填料或石棉線填實，以防銅液鉆入。填料配方：耐火粘土95%+水玻璃3%，并合成團。d結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結晶器進出水管接上，通少量冷卻水，檢查管路系統(tǒng)是否暢通，然后放在爐口上預熱10分鐘以上安裝使用。）連鑄機準備：調整液位跟蹤系統(tǒng)的位置，保證結晶器安裝

7、后石墨模插入液面的深度為140-160mm。操作時確認銅液液面離碳化硅保護套上沿距離為30-40mm左右。）引桿操作程序：a結晶器就位，插入銅液，接上后半節(jié)引棒，壓緊牽引輪，開始引棒。b調節(jié)冷卻水量，14.4-20mm結晶器進出水溫保持在15左右。8mm結晶器進出水溫保持在6-10左右，進水溫度最高不能超過35，在30左右為宜。c銅桿引出后，將引棒分節(jié)拆下，并通過導輪進入收線系統(tǒng)。）鑄桿日常操作：a14.4-20mm銅桿牽引速度400-700mm/min為宜，8mm銅桿牽引速度1800-2800mm/min為宜。b經常檢查銅桿表面質量，監(jiān)測冷卻水溫度，結晶器插入深度，液位跟蹤系統(tǒng)工作狀況，如遇

8、異常情況，及時排除。（7）收線）收線時將引錠頭頭部切除，將銅桿通過限位裝置，穿過并夾緊收線導輪，引入收線框內。）經常注意限位裝置工作情況，在限位裝置失靈情況下，臨時利用收線機上的操作按鈕進行人工操作，并及時排除故障。）收線框裝滿后，吊出銅桿，掛上產品跟蹤卡，標明日期、爐次、生產班組、重量等項。（8）水系統(tǒng)控制）水系統(tǒng)供水，14.4-20mm結晶器水壓為0.2-0.3Mpa，水套、線圈為0.18-0.2Mpa。8mm結晶器水壓為0.28-0.35Mpa，水套、線圈為0.18-0.2Mpa。）水池水溫用冷卻塔調整，進水溫度控制在30±5。）當臨時停電或水泵發(fā)生故障，應在一分鐘內打開備用水

9、閥門，并關閉原來水閥門，以保證結晶器及水套和線圈的冷卻水不間斷。（8）氣壓控制對新式8上引機組，其上引連鑄機鑄桿壓緊、收線機收線、排線，采用氣缸壓緊。其氣壓控制在：連鑄機：0.15-0.25Mpa收線機收線：0.2-0.3Mpa，排線：0.15-0.25Mpa。（9）安全生產）操作者應按規(guī)定穿戴好勞動防護用品，遵守設備安全操作規(guī)程。）打開爐蓋后不要太靠近爐口，以防一氧化碳氣體燃燒時火焰?zhèn)耍看未谎趸細怏w燃燒過后再上去操作）。）每班應經常檢查機組設備運行是否安全可靠。）嚴禁將潮濕未烘干的工具浸入銅液，以免銅水爆炸造成事故。）結晶器安裝和取下時，注意防止冷卻水進入爐內。）發(fā)生事故應立即采取措

10、施，并報告有關人員及時處理。（10）檢查銅桿質量就符合GB3952-2008電工用銅線坯中無氧銅桿規(guī)定。4、余熱回收利用為提高清潔生產水平，貫徹國家關于節(jié)能減排的要求，本項目應對熔化爐煙氣和中頻爐煙氣進行余熱回收。一般地，熔化爐出口煙氣溫度在1000-1200，中頻爐出口煙氣溫度在800-1000，均具明顯的熱回收價值。對沒有蒸汽需求的再生銅工廠，通常采用“預熱助燃風（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行出爐煙氣與入爐助燃風的熱交換，降溫（降至200）后的煙氣再進入布袋收塵器。通過兩段式換熱器預熱入爐助燃風，不但可節(jié)省燃料消

11、耗，而且還可縮短熔化爐的操作周期，提高設備利用率。據(jù)統(tǒng)計，兩段式換熱器可將入爐助燃風預熱至400左右，節(jié)省約20的燃料消耗和縮短1.5小時的操作周期（一般總時間為18小時）。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，但因為煙氣溫度相對較低，通常采用一段管式空氣預熱器進行煙氣與入熔化爐助燃風的熱交換。據(jù)統(tǒng)計，經預熱器的入熔化爐助燃風溫度可達300，可節(jié)省能源消耗約10%。4.3主要生產設備方案4.3.1 設備選擇的基本原則1、生產性原則：選擇生產設備時，注重設備的模塊化、標準化、高速化、自動機械化，以提高設備的生產率；2、可靠性原則，設備要求安全可靠，零件的耐用性好、通用性強，設備能

12、夠生產高質量產品，要求設備故障率小，準確性高；3、維修性原則，選擇可修性、設備的結構簡單，零部件模塊化設計，零部件通用性強，可迅速拆卸，易于檢查，實現(xiàn)標準化和通用化；4、節(jié)能性原則，設備要節(jié)約能源消耗； 5、成套性原則，機器設備要配套，形成整條生產線，盡量選擇同一廠家產品；6、環(huán)保性原則，設備的噪音和排放的有害物質應達到國家環(huán)保限制指標和要求；7、靈活性原則，盡可能做到設備結構緊湊，重量體積小、輕，操作靈活方便，通用性強，可適應工藝相近的產品轉換，轉換操作簡單方便。4.3.2 主要設備方案本項目采用蓄熱式熔化爐作為本項目的主要生產設施，其燃料為重油，該項目原料為電解銅，設備能進一步去除電解銅中

13、的氧和其它雜質，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性強、回收率高等特點，符合銅冶煉行業(yè)準入條件的要求。上引法無氧銅桿連鑄機組用于生產長度光亮的無氧銅桿。和傳統(tǒng)的銅錠壓延生產黑銅桿相比，上引法無氧銅桿新工藝具有工藝技術先進，產品質量很好，單位能耗低，生產品種及規(guī)格靈活多樣，適應性強，沒有三廢污染，投資少等特點。本項目選用主要設備清單見表4-1。工藝設備優(yōu)點如下：加料、扒渣方便。可在爐體側面靠近平臺處設置加料門和渣門，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，氧化管道固定在爐體上，作業(yè)時不需要打

14、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，通入氮氣攪拌，加速了傳熱傳質，縮短操作時間，節(jié)省燃料消耗；安全性高。由于爐體可以轉動且氧化、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，減少了工人的勞動強度；遇到故障時爐子可迅速轉到安全位置，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，氧化時不需要打開爐門操作，減少了煙氣外逸；借助爐體轉動可以控制氧化管道的埋入深度，加上透氣磚的氮氣攪拌作用可提高還原劑的利用率，減少黑煙生成；在爐后設置有完善的煙氣處理系統(tǒng)，煙氣通過煙罩導入雙體結構的二次燃燒室，燒盡可燃物后進余熱鍋爐回收余熱，再進入布袋收塵達標后

15、排放；熔化爐采用富氧助燃的燃燒器。采用富氧助燃，煙氣量僅為空氣助燃時的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，減少投資和運行費用。連鑄機是實現(xiàn)上引連鑄的主要設備。它由牽引機構、液位跟蹤和結晶器三大部分組成。牽引機構由交流伺服電機和牽引輥輪等組成，它可實現(xiàn)每分鐘01000次的間歇運動并通過牽引輥輪將鑄桿連續(xù)上引出來，每組牽引機構可帶動5付牽引輥輪，分別牽引5根鑄桿，并通過更換結晶器生產其它規(guī)格的銅桿；液位跟蹤系統(tǒng)可保證連鑄機上結晶器插入銅液的深度相對穩(wěn)定，確保連鑄生產的連續(xù)性；結晶器可將液態(tài)的銅快速冷卻成固態(tài)銅并實現(xiàn)熱交換，每根結晶器都能單獨更換和控制而不影響其它結晶器的正

16、常工作。導輪架: 導輪架布置在連鑄機的上方，主要由平臺、支架、豎導輪和滾筒組成，它使鑄桿平滑地導入各組雙頭撓桿機，互不干擾。限位裝置：是在導輪架和雙頭撓桿機之間設置的兩臺裝置，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的速度。雙頭撓桿機是由牽引輥輪、成圈裝置和收線轉盤組成，每組雙頭撓桿機由二臺電動機分別驅動兩套裝置收圈兩根銅桿，曲率自動調整。水冷系統(tǒng)是一個獨立的循環(huán)供水系統(tǒng)，保證一以0.20.4Mpa的冷卻水供結晶器、水套和線圈冷卻，它由120 m3水池、循環(huán)水泵、管道組成，保證進水溫度在2030，流量在50 m3/d左右。電器系統(tǒng)：由電源系統(tǒng)、控制系統(tǒng)組成，電源系

17、統(tǒng)通過若干電源柜將電源分別供給每個感應器，控制系統(tǒng)保證機組正常生產。加料系統(tǒng)：采用機械加料機，保證合格原材料連續(xù)供給熔化爐。表4-1 主要設備一覽表序號設備名稱規(guī)格型號單位數(shù)量單價總價備注（萬元）（萬元）1加料機臺612.5752蓄熱式熔化爐100t臺34501350配套電動葫蘆3中頻爐350kw臺663.5381保溫靜置4扒渣機臺6251505園盤定量澆鑄機臺638.4230.46燃油噴嘴3kg低壓油噴嘴312367引風機26880-59738m3/h臺9151354用4備8螺桿式空壓機臺612722用2備9管式空氣預熱器套36018010噴流空氣預熱器套36018011燃油風機32120-6334m3/h臺382412連鑄機臺1875135013導輪架套18712614限位裝置套18610815雙頭撓桿機臺98072016循環(huán)水泵臺43.75152用2備17重油罐80m3個14.54.518油泵臺21.53與重油罐配套19電控系統(tǒng)套1909020行車2t臺2102021人力推車輛521022供電設備1000KVA套139039023消防設備套130030024布袋除塵器1500m2套455220含噴霧冷卻器25其他套1122122合計139629