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銅錠

經提純的金屬銅

銅錠即銅的電解提純:將粗銅(含銅99%)預先製成厚板作為陽極,純銅製成薄片作陰極,以硫酸和硫酸銅的混和液作為電解液。

基本內容


銅的電解提純:將粗銅(含銅99%)預先製成厚板作為陽極,純銅製成薄片作陰極,以硫酸和硫酸銅的混和液作為電解液。通電后,銅從陽極溶解成銅離子向陰極移動,到達陰極后獲得電子而在陰極析出純銅(亦稱電解銅)。粗銅中雜質如比銅活潑的鐵和鋅等會隨銅一起溶解為離子(Zn和Fe)。由於這些離子與銅離子相比不易析出,所以電解時只要適當調節電位差即可避免這些離子在陽極上析出。比銅不活潑的雜質如金和銀等沉積在電解槽的底部。這樣生產出來的銅板,稱為“電解銅”,質量極高,可以用來製作電氣產品。沉澱在電解槽底部的稱為“陽極泥”,裡面富含金銀,是十分貴重的,取出再加工有極高的經濟價值。
銅錠
銅錠

熔煉工藝


1、使用原料。主料:電解銅、鉛錠、鋅錠、黃雜銅、銅糠、重澆水龍頭(簡稱水龍頭)、鋁錠;輔料:清渣劑、鎂、細化劑;
2、加料順序:自定
3、對銅水進行充分攪拌后,開高壓約15分鐘,進行取樣化驗,並通過化驗單數據進行調整成份。
4、當成份調整完備後進行噴火。(註:在未打灰撈渣的情況下判斷噴火的方法是看熔爐電流表指針走向,當指針猛烈反打時即溫度已至噴火狀態。此時關高壓,將電壓調至210V或240V檔位保溫。
5、噴火完備后加入適量(根據原料而定)清渣劑,並充分攪拌,然後開始打灰撈渣,在打灰的過程中要求銅灰勺將灰打離銅水時在爐口停留約20秒,以保證灰內銅水全部流入爐內;
6、當打灰完備后觀察爐內溫度,若溫度不夠則需進行再次噴火(判斷溫度夠與不夠的方法是:看銅水表面是否產生青煙,有則溫度夠,無則不夠);
7、加細化劑,方法是將公司規定數量的細化劑放入加細化劑專用的鐵勺,然後用鐵勺將細化劑壓入爐底,進行充分攪拌約15分鐘,然後靜置;
8、用特製杯樣結晶器取樣杯,待其冷卻后,觀察其內表面,當內表面光滑時,則合格。如若不合格則需將銅水再次充分攪拌,再次靜置,重新取杯樣,直至杯樣內表面光滑;
9、當杯樣光滑后,則用專用結晶器取結晶棒,取制完備后對結晶棒進行切割,研磨,拋光。然後觀察拋光鏡像面,當鏡像面上的雜質點小於標準規定的雜質點個數,則認為合格。然後將拋光鏡像面完全浸入銅錠結晶水裡面約50秒,將其取出立刻用清水沖洗約10秒,然後讓浸泡表面風乾,再觀察表面,其結晶情況按銅錠結晶標準進行判斷,若結晶為0級或1級則為合格;
10、加鎂入約240g,然後再次進行充分攪拌;
11、完成上述工序后本爐銅水熔煉完備。

檢驗標準


成分元素標準要求成份元素標準要求
銅(Cu)≥59鈹(Be)≤0.02
鋅(Zn)余量鉍(Bi)≤0.02
鋁(Al)≤0.60鈷(Co)≤0.02
砷(As)≤0.15鉻(Cr)≤0.02
鐵(Fe)≤0.020鎵(Ga)≤0.02
錳(Mn)≤0.10鎂(Mg)≤0.05
鎳(Ni)≤0.20硫(S)≤0.02
磷(P)≤0.02硒(Se)≤0.02
鉛(Pb)≤2.00銻(Sb)≤0.02
硅(Si)≤0.02碲(Te)≤0.02
錫(Sn)≤0.030鈦(Ti)≤0.02
銀(Ag)≤0.02

提煉方法


銅治金技術的發展經歷了漫長的過程,但至今銅的冶鍊仍以火法治煉為主,其產量約佔世界銅總產量的85%,現代濕法冶鍊的技術正在逐步推廣,濕法冶鍊的推出使銅的冶鍊成本大大降低。火法冶鍊與濕法冶鍊。
火法煉銅
通過熔融冶鍊和電解精鍊生產出陰極銅,也即電解銅,一般適於高品位的硫化銅礦。火法冶鍊一般是先將含銅百分之幾或千分之幾的原礦石,通過選礦提高到20-30%,作為銅精礦,在密閉鼓風爐、反射爐、電爐或閃速爐進行造鋶熔煉,產出的熔鋶(冰銅)接著送入轉爐進行吹煉成粗銅,再在另一種反射爐內經過氧化精鍊脫雜,或鑄成陽極板進行電解,獲得品位高達99.9%的電解銅。該流程簡短、適應性強,銅的回收率可達95%,但因礦石中的硫在造鋶和吹煉兩階段作為二氧化硫廢氣排出,不易回收,易造成污染。近年來出現如白銀法、諾蘭達法等熔池熔煉以及日本的三菱法等、火法冶鍊逐漸向連續化、自動化發展。
生產過程大致如圖:
除了銅精礦之外,廢銅做為精鍊銅的主要原料之一,包括舊廢銅和新廢銅,舊廢銅來自舊設備和舊機器,廢棄的樓房和地下管道;新廢銅來自加工廠棄掉的銅屑(銅材的產出比為50%左右),一般廢銅供應較穩定,廢銅可以分為:裸雜銅:品位在90%以上;黃雜銅(電線):含銅物料(舊馬達、電路板);由廢銅和其他類似材料生產出的銅,也稱為再生銅。
濕法煉銅
一船適於低品位的氧化銅,生產出的精銅稱為電積銅。現代濕法冶鍊有硫酸化焙燒-浸出-電積,浸出-萃取-電積,細菌浸出等法,適於低品位複雜礦、氧化銅礦、含銅廢礦石的堆浸、槽浸選用或就地浸出。濕法冶鍊技術正在逐步推廣,預計本世紀末可達總產量的20%,濕法冶鍊的推出使銅的冶鍊成本大大降低。
濕法冶鍊過程為:
火法和濕法兩種工藝的特點比較火法和濕法兩種銅的生產工藝,有如下特點:
(1)後者的冶鍊設備更簡單,但雜質含量較高,是前者的有益補充。
(2)後者有局限性,受制於礦石的品位及類型。
(3)前者的成本要比後者高。
可見,濕法冶鍊技術具有相當大的優越性,但其適用範圍卻有局限性,並不是所有銅礦的冶鍊都可採用該種工藝。不過通過技術改良,這幾年已經有越來越多的國家,包括美國、智利、加拿大、澳大利亞、墨西哥及秘魯等,將該工藝應用於更多的銅礦冶鍊上。濕法冶鍊技術的提高及應用的推廣,降低了銅的生產成本,提高了銅礦產能,短期內增加了社會資源供給,造成社會總供給的相對過剩,對價格有拉動作用。