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中頻爐在廢雜銅樣品制備中的應用

作者:本站      時間:2019-08-12

廢雜銅品種多、品質波動大,傳統的直接研磨方式已不适用于樣品的制備,中頻爐融樣的方法逐步在國内各大型冶煉企業得到應用。針對中頻爐融樣的制備方法及過程注意事項進行分析,得出以下結論:中頻爐制樣所得樣品品位均勻,能有效提高樣品的代表性,避免不均勻性試樣對化驗過程幹擾,有效解決各種複雜的廢雜銅原料樣品制備的難題。

 

中國銅礦資源無論從規模、品位,還是物質組成看,銅資源不足,特别是富銅資源短缺,已是不争的事實[1]。針對銅礦資源不足的情況,僅依靠銅礦資源已不能滿足銅冶煉的需要,多數銅冶煉企業選擇回收利用廢雜銅來補充自有原料的不足,滿足生産需要。市場上,銅産品廢棄物的再生循環利用不但能緩解環境壓力,而且還能作為原生資源的替代品,緩解銅礦資源短缺的危機

 

雖然我國對廢雜銅有明确的分類标準,但在實踐貿易過程中,企業采購的廢雜銅多為不同品級的雜銅摻雜在一起,品種繁多,成分複雜,品質波動大。因此,采用研磨的方法已不能完全适用于此類物料的制備,特别是對于塊類、線類、管類等廢雜銅。而通過熔融的方法将其制成品質均勻的試樣,可以保證檢驗結果的穩定性和準确性。因此,江西銅業貴溪冶煉廠、金隆銅業、江西瑞林稀貴等國内企業均采用了中頻爐熔融法來進行廢雜銅樣品的制備。本文拟針對中頻爐在廢雜銅樣品制備中的應用進行研究和探索。

 

先清掃縮分場地,保證場地幹淨,無外來雜物。銅粉、銅米類顆粒狀廢雜銅樣品采用圓錐四分法或二分器縮分法進行混勻縮分;單一的銅線或銅杆類廢雜銅樣品采用分段随機取樣入爐,銅杆需用切割機切成小段入爐;對于各種混合類的廢雜銅則需要先進行分揀,将不同種類的樣品進行分類,按照不同品種物料的比例進行配樣入爐。加料時根據雜銅的特性,可分多次加入,嚴禁濕料、密閉容器等易爆物入爐。

 

開啟中頻爐的水冷卻系統和除塵系統,将坩埚放入中頻爐内,開啟中頻電源,以低電壓預熱5~10min後加料,加料時可根據廢雜銅的特性分多次加料,嚴禁濕料入爐。加料後調高電壓逐漸升溫至1200左右,不超過1500,通常熔融時間40min左右即可(品位低的銅融樣時間需延長)。熔融過程中,應用幹燥的木棍緩慢攪拌,加快熱傳遞防止物料結塊使金屬充分熔融,有效将銅和渣分離,加速銅的融化速度和提升質量,同時防止銅氧化。在銅樣品未完全融化之前,但已融成低粘度的液态物質時加入少量硼砂或木炭覆蓋在整個金屬熔融物表面,能形成有效的阻攔層,防止氧化。銅樣完全熔化後,降低中頻爐的溫度使其處于保溫狀态,進行撈渣作業将表層渣撈出冷卻。關閉中頻爐電源,将坩埚頂起将坩埚内的銅水澆入澆鑄模中,澆鑄完畢後立即将坩埚内黏附的物料清理出來,待澆鑄模中銅水固化成錠後,将銅錠倒出。

 

用鋼絲刷将銅錠表面渣清理幹淨後稱重計量;收集銅粒、灰和渣并稱重計量,銅錠按随機布點的方式進行鑽樣,樣屑全部收集,将收集的全部樣屑,加工破碎至全部通過2mm(10)标準篩,均勻攪拌後,再用0.44mm40目)标準篩篩分,篩上、篩下樣品分别稱重、縮分[2];渣稱重研磨分别過10目和40目标準篩,10目篩上計量後數據計入銅錠質量;40目篩上和篩下分别裝袋分析。1.2.4品位計算化驗分析出銅錠和銅渣品位後,按下列公式計算廢雜銅的品位:α=β×m1+γ×m2m.式中:α為廢雜銅中銅品位,%β為銅錠品位,%m1為銅錠質量,kgγ為銅渣銅品位,%m2為銅渣質量,kgm為廢雜銅樣品入爐質量,kg

 

中頻爐融樣過程中,可加入樣品總量約5%的硼砂。因為硼砂是良好的精煉劑,它能熔解很多金屬氧化物或化合物生成穩定的熔鹽,消除了氧化渣,釋放出金屬,并保護熔融金屬表面,降低金屬損耗[3]。同時,加入少量木炭(草木灰)覆蓋樣品表面起到防止樣品氧化作用。

 

熔融過程中木棍攪拌時盡量要動作緩慢,切不可用力過猛,防止銅樣品飛濺外灑,造成數量損失,有外灑的飛濺物應在融樣結束後全部收集稱重。澆鑄完後應立即趁坩埚餘熱盡可能将坩埚壁上粘附的少量銅(銅渣)全部鏟出,避免坩埚内銅未清理幹淨,影響銅品位。

 

通常在銅水澆鑄前需在銅澆鑄模的底部塗抹上一層硫酸鋇或者石灰粉作為脫模劑,但有時因銅水溫度不易掌握。若銅水溫度過高,澆鑄後會粘結銅模,銅錠倒不出來;若溫度過低,會導緻銅水在澆鑄之前開始逐漸凝結固化,因此根據現場實踐經驗,可在塗抹脫模劑前,在銅模底部噴上一層薄薄的油漆(或在最有可能粘結的位置噴上即可),這樣可保證銅水澆鑄後不會粘結銅模。

 

鑽取屑樣前需用毛刷清除銅錠表面全部外來雜物,保持鑽頭鋒利,并使用無水乙醇冷卻鑽頭,鑽頭鑽速應以鑽屑不氧化為宜[4]

 

研磨時間控制。銅樣屑研磨盡量避免多次研磨,研磨時間約40s左右,以不氧化為宜;銅渣研磨需保證10目篩上和40目篩上樣品繼續打磨至表面光亮無附着渣為止,研磨時間約40s左右。

 

試樣研磨過程損失控制。試樣研磨和篩分時,盡量避免樣品灑落,控制好除塵風機風量,篩分時應蓋上蓋子且切忌用力過猛緻試樣灑落。若試樣不能自由過篩時,需用毛刷輔助過篩,過篩時毛刷應輕刷試樣表面,不可用力強行使試樣過篩。原則上要求樣品損失量不得大于總試樣量的0.5%

 

試驗表明,通過打磨與中頻爐熔融2個方法的比對,中頻爐融樣的銅回收率在99.85%100.06%之間,且平均回收率>99.9%。因此,運用中頻爐熔融的方法完全可以作為廢雜銅樣品的制備方法。

 

廢雜銅樣品制備方法選用是否正确、合理是廢雜銅檢驗中的一項關鍵技術。采用中頻爐熔融可以有效将品種多、品質波動大的廢雜銅,甚至有不同品級、形狀的廢雜銅均勻融合;對于混合有非銅物料的廢雜銅可将其中的非銅物料與銅完全有效分離,使樣品更加均勻、有代表性,避免了不均勻性試樣對化驗過程幹擾造成化驗數據失真。中頻爐一般為金屬鑄造企業的熔煉設備,但目前作為廢雜銅的樣品制備設備已被廣泛采用。隻要在操作時做好過程質量控制,完全能有效解決各種複雜的廢雜銅原料樣品制備的難題,适應市場的需求,可以作為廢雜銅的一種檢驗方法在行業内推廣