一种使用SCR竖炉系统制备铜粉的生产工艺的制作方法

本发明涉及铜加工和粉末冶金工业领域，尤其涉及使用scr竖炉系统制备铜粉的生产工艺。

背景技术：

目前，世界上50％的铜杆均采用南线scr技术生产，且美国southwire公司已向全世界提供了70多条scr系统，其装备水平世界领先，工艺成熟，产品质量优良稳定，其中仅中国就引进了10多条，光亮铜杆产能已超过600万t/a，而一些新生产线也在陆续上马，scr连铸连轧铜杆技术和机列已成为铜线坯生产的主导方法。其基本工艺流程为：加料提升机→竖炉→上溜槽→渣箱→回转式保持炉→下溜槽→中间包→五轮式钢带浇铸机→旋转剪→预处理机→粗轧机组→精轧机组→无酸处理装置→探伤仪→卷曲夹送辊→喷蜡装置→卷曲打包装置。而该生产线熔铜能力比较有富余，富余能力可通过引流生产铜粉，使其设备综合效能和规模效益得到充分体现和发挥。现有铜粉制备工艺流程通常为：中频炉或工频炉熔炼→浇包→坩埚浇注→高压泵雾化→自动离心卸料→筛选→检验→散装储存→包装。

现有的制备铜粉用熔铜炉基本都采用中频炉或工频炉，难以连续生产，其产能低、热效率低、耗能大，且国内外尚无scr竖炉系统制备铜粉的先例。

现有技术中单独生产铜粉产能小，经济效益不大，用竖炉生产铜粉的话，小企业生产铜粉实力不够，而大企业单独生产铜粉因为占地大、成本高，经济效益不大而划不来，并且铜粉的市场需求量不是又大又稳定，所以难以想到用scr连铸连轧竖炉制备铜粉。

随着铜加工技术向高效、节能环保、自动化、连续化的方向迅速发展，研究一种全新的scr竖炉系统制备铜粉及其生产工艺及产业化研究，已势在必行。

技术实现要素：

为了克服现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题在于提出使用scr竖炉系统制备铜粉的生产工艺，解决了现有技术的问题，充分利用scr竖炉系统制备铜粉，将现有的scr竖炉生产工艺与铜粉制备工艺有机地结合起来，可实现一机两用，同时连续生产铜杆和制备铜粉，生产工艺合理灵活，操作简单易行，设备利用率高，稳定性好，使用scr连铸连轧竖炉制备铜粉，直接分流铜杆生产进程中的铜液来制备铜粉。而铜箔公司现有技术溶铜需另外购买铜线材作为原料，工艺上需新增溶化罐等设备设施，占地多，占有流动资金大，但利用本发明的系统可简化铜箔公司生产工艺流程，大幅节省土地购置费、溶化罐等设备设施费、能耗费用、人工工资及流动资金等成本。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种使用scr竖炉系统制备铜粉的生产工艺，其特征在于：其包括以下步骤：

一、scr连铸连轧生产线生产铜杆时，将铜原料加入加料提升机，铜原料从加料提升机被加入scr竖炉加热成熔融铜液；

二、竖炉流出的熔融铜液经过上溜槽、渣箱、回转式保持炉、下溜槽，分流至分溜槽，由分溜槽将铜液引流至坩埚浇注池，坩埚浇注池内的铜液自行进入高压水雾化器，借助高压水流的冲击来破碎液流即水雾化，将铜液体金属直接破碎为细小的液滴并迅速冷却成铜粉进入雾化罐内；

三、铜粉与水的混合物再经过不锈钢筛网过滤、真空吸滤脱水、蒸汽干燥后，即可获得铜粉。

作为本方案的进一步改进，下溜槽设置有收集器，收集器的一侧设置一溢流孔，能将铜液分流至分溜槽。

作为本方案的进一步改进，所述下溜槽设有挡流连杆，所述挡流连杆设有电控装置，所述电控装置能精准控制挡流连杆位置，保持收集器内部铜水液面的稳定，保证分流铜液的流量足够。

作为本方案的进一步改进，倾动所述回转式保持炉来保持所述下溜槽收集器内部铜液面的稳定。

作为本方案的进一步改进，利用所述渣箱进行铜液导流、除渣、调节温度和氧含量；通过控制空燃比来调节所述下溜槽装置内的温度，能提高铜液温度、增氧及节能，铜液温度为1115～1125℃。

作为本方案的进一步改进，所述高压水雾化器的雾化形式选用v形喷射；水与铜金属液流夹角呈30～36°；高压水压力最高为19mpa。

作为本方案的进一步改进，所述scr竖炉系统设置真空带式过滤机，通过真空带式过滤机脱水实现铜粉和水的分离，过滤水重新返回系统循环利用。

在雾化圆筒出料口下方设置不锈钢筛网，滤出不合格产品，保证合格品进入下一道工序；为保证水泵、雾化喷嘴等设备正常运行，需增加循环水多级过滤净化装置。

本发明的有益效果为：

本发明提供的使用scr竖炉系统制备铜粉的生产工艺及充分利用scr竖炉系统制备铜粉，将现有的scr竖炉生产工艺与铜粉制备工艺有机地结合起来，可实现一机两用，同时连续生产铜杆和制备铜粉，生产工艺合理，操作简单易行，设备利用率高，稳定性好。

本发明使用scr连铸连轧竖炉制备铜粉，直接分流铜杆生产进程中的铜液，可节约溶化罐等设备设施投资，单独制造铜粉需买铜线材用，工艺上需新增溶化罐等基础设施，占地多，占有流动资金大；利用本发明的系统简化了工艺流程，节省了土地购置费、配套设备设施费、人工工资、能耗费用等成本。

附图说明

图1是本发明具体实施方式中提供的使用scr竖炉系统制备铜粉的生产工艺的流程示意图。

图2是本发明具体实施方式中提供的使用scr竖炉系统制备铜粉的生产工艺的流程的又一示意图。

图3本发明具体实施方式中提供的使用scr连铸连轧竖炉制备铜粉的系统示意图。

图4是本发明具体实施方式中提供的使用scr连铸连轧竖炉制备铜粉的系统的a-a剖面示意图。

图5是本发明具体实施方式中提供的使用scr连铸连轧竖炉制备铜粉的系统的b-b剖面示意图。

图6是本发明具体实施方式中提供的使用scr连铸连轧竖炉制备铜粉的系统的a-a剖切后一个侧面的示意图。

图7是本发明具体实施方式中提供的使用scr连铸连轧竖炉制备铜粉的系统的a-a剖切后上半部分另一个侧面的示意图。

图8是本发明具体实施方式中提供的使用scr连铸连轧竖炉制备铜粉的系统的真空带式过滤机平面布置示意图。

其中：1.双桨叶干燥机；2.保温炉；3.下溜槽；4.高压水雾化器；5.真空带式过滤机；6.保温烧嘴；7.电动葫芦；8.进料仓；9.铜粉转运槽；10.风机；11.铜粉转运泵；12.竖炉；13.回转式保持炉；15.控制室；17.干铜粉堆存包装区；18.真空过滤机水箱；19.水箱基座；20.水道专业循环水泵；21.缓冲水箱。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1所示，本实施例中提供的一种使用scr竖炉系统制备铜粉的生产工艺，其包括以下步骤：一、scr连铸连轧生产线生产铜杆时，将铜原料加入加料提升机，铜原料从加料提升机被加入scr竖炉12加热成熔融铜液；二、竖炉12流出的熔融铜液经过上溜槽、渣箱、回转式保持炉13、下溜槽3，分流至分溜槽，由分溜槽将铜液引流至坩埚浇注池，坩埚浇注池内的铜液自行进入高压水雾化器4，借助高压水流的冲击来破碎液流即水雾化，将铜液体金属直接破碎为细小的液滴并迅速冷却成铜粉进入雾化罐内；铜粉与水的混合物再经过不锈钢筛网过滤、铜粉转运泵输送、真空带式过滤机5脱水、双浆叶干燥机1干燥后，获取铜粉产品；所述上溜槽可保证浇注过程连续稳定，减少停机时间，除渣、控制液温和氧含量，提高产品品质；利用所述渣箱可进行铜液导流、除渣、调节温度和氧含量，完全能满足不同熔炼工艺的需求；所述回转式保持炉13可完成铜液的除渣、调氧、静置、调节铜液、调整浇注温度等工艺；所述回转式保持炉13可由电控系统控制铜液的流速和流量的大小，降低铜液烧损率，满足同时生产铜杆和制备铜粉的要求。本发明提供的使用scr连铸连轧竖炉系统制备铜粉的生产工艺充分利用scr连铸连轧竖炉系统制备铜粉，将现有的scr竖炉生产工艺与铜粉制备工艺有机地结合起来，可实现一机两用，同时连续生产铜杆和制备铜粉，生产工艺合理，操作简单易行，设备利用率高，稳定性好，安全性高。使用scr连铸连轧竖炉制备铜粉，直接分流铜杆生产进程中的铜液，可节约溶化罐等设备实施投资，单独制造铜粉需买铜线材用，工艺上需新增溶化罐等基础设施，占地多，占有流动资金大；利用本发明的系统简化了工艺流程，节省了土地购置费、配套设备设施费、人工工资、能耗费用等成本。

本发明可使竖炉流出的熔融铜液经过上溜槽、渣箱、回转式保持炉13、下溜槽3，分流至分溜槽，由分溜槽将铜液引流至坩埚浇注池，坩埚浇注池内的铜液自行进入高压水雾化器4，借助高压水流的冲击来破碎液流，可将铜液直接破碎为无数细小的单体金属小液滴，在雾化罐内迅速冷却形成铜粉，铜粉与水的混合物由不锈钢筛网滤出不合格产品，进入铜粉转运槽，再由真空带式过滤机脱水实现铜粉和水的分离，由双浆叶蒸汽干燥机干燥后获得铜粉产品，过滤水重新返回系统循环利用。本发明提供的使用scr竖炉系统制备铜粉的生产工艺一是增加了产品种类，在铜杆产品基础上增加了铜粉产品；二是该生产线工艺稳定，采用竖炉生产铜粉安全可靠性强；三是可同时生产铜杆和铜粉，设备利用率高，综合能耗成本低，经济效益显著。

下溜槽3设置有收集器，收集器的一侧设置一溢流孔，能将铜液分流至分溜槽，由分溜槽将铜液引流至坩埚浇注池。所述下溜槽设有挡流连杆，

所述挡流连杆设有电控装置，所述电控装置能精准控制挡流连杆位置，保持收集器内部铜液面的稳定，保证分流供应足量的铜液。所述电控装置包括伺服电机、螺旋千斤顶、塞棒，通过监控系统显示屏，实时监控坩埚浇注池铜液液位的高低；适时通过监控系统下达指令给下溜槽挡流连杆电控装置，会启动伺服电机，在保证后段中间包浇注稳定的情况下，通过螺旋千斤顶自动控制塞棒位置的高低，进而控制下溜槽收集器内铜液的流量大小，保持铜液液位的稳定，保证分流供应足量的铜液，实现精准控制。所述回转式保持炉可由电控系统控制铜液的流速和流量的大小，降低铜液烧损率，满足同时生产铜杆和制备铜粉的要求。

作为本方案的进一步改进，倾动所述回转式保持炉13来保持所述下溜槽3收集器内部铜液面的稳定。所述回转式保持炉13完成铜液的除渣、调氧、静置、调节铜液、调整浇注温度工艺，所述回转式保持炉13可由电控系统控制铜液的流速和流量的大小，降低铜液烧损率，满足同时生产铜杆和制备铜粉的要求。利用所述渣箱进行铜液导流、除渣、调节温度和氧含量。这样能满足不同熔炼工艺的需求。

作为本方案的进一步改进，通过控制空燃比来调节所述下溜槽3装置内的铜液温度，能提高铜液温度、增氧及节能，铜液温度为1115～1125℃。

高压水雾化吸滤装置能连续制备铜粉。作为本方案的进一步改进，所述高压水雾化器4的雾化形式选用v形喷射；水与铜金属液流夹角呈30～36°。雾化介质除了水，还可以是别的液体。作为本方案的进一步改进，高压水压力最高为19mpa。所述铜金属液流长度(从出口到雾化焦点的距离)短，喷射角度适当，皆可充分利用高压水流赋予铜金属液流的动能，有利于雾化过程。

作为本方案的进一步改进，所述scr竖炉系统设置真空带式过滤机5，通过真空带式过滤机5脱水实现铜粉和水的分离，过滤水重新返回系统循环利用。

本发明所述scr竖炉制备铜粉的生产工艺所使用scr连铸连轧竖炉制备铜粉的系统包括加料提升机、scr竖炉系统、铜粉制备系统，所述scr竖炉系统包括依次连通的竖炉12、上溜槽、渣箱、回转式保持炉13、下溜槽3；下溜槽3设有下溜槽挡流杆，下溜槽挡流连杆新增电控装置，以精准控制挡流连杆位置，保证收集器内部铜液面的稳定；所述下溜槽设置有收集器，收集器的一侧设置一溢流孔，将铜液分流至分溜槽，所述铜粉制备系统还包括高压水雾化器4、不锈钢筛网、铜粉转运槽、铜粉转运泵、真空带式过滤机5、双浆叶干燥机1，下溜槽3内铜液分流至分溜槽，由分溜槽将铜液引流至坩埚浇注池，坩埚浇注池内的铜液自行进入高压水雾化器，借助高压水流的冲击来破碎液流将水雾化，能将铜液体金属直接破碎为细小的液滴并迅速冷却成铜粉进入雾化罐内，铜粉与水的混合物再经过不锈钢筛网过滤、真空吸滤脱水、蒸汽干燥后，即可获取铜粉。本发明所述的scr竖炉系统改进下溜槽3，在其收集器一侧设一溢流孔，将铜液分流至分溜槽；改进下溜槽挡流连杆，新增电控装置，以精准控制挡流连杆位置，可保证收集器内部铜水液面的稳定，保持分流铜液流量足够，而浇注人员也可通过倾动回转式保持炉13来实现浇注液面的稳定；新增分溜槽，可将铜液引流至坩埚浇注池处；新增高压水雾化吸滤装置，能连续制备铜粉。在铜杆的基础上新增了产品种类，生产工艺合理，操作简单易行，设备利用率高，稳定性好，安全可靠性强，综合能耗成本低，社会经济效益十分显著，意义重大且深远。

图2是本发明实施例的又一示意图，图中可以看出铜液处理的详细过程，铜液经过高压水雾化后，通过筛网过滤、真空过滤，得到湿铜粉和滤液，湿铜粉通过桨叶干燥的方式得到铜粉以及尾气，该尾气及高压雾化的尾气通过湿式除尘的方式处理，铜粉送成品库。经过真空过滤后的滤液还可以加水到高压雾化器进行高压水雾化，循环处理，节约能源。

本发明所述的使用scr竖炉系统制备铜粉的生产工艺，其使用的所述scr连铸连轧竖炉制备铜粉系统包括加料提升机、scr连铸连轧竖炉系统、铜粉制备系统，所述scr连铸连轧竖炉系统包括依次连通的竖炉12、上溜槽、渣箱、回转式保持炉13、下溜槽3；下溜槽3设有下溜槽3挡流杆，下溜槽3挡流连杆新增电控装置，以精准控制挡流连杆位置，保证收集器内部铜液液面的稳定；为了方便控制，还可以设置控制室15进行控制，所述下溜槽3设置有收集器，收集器的一侧设置一溢流孔，将铜液分流至分溜槽，由分溜槽将铜液引流至坩埚浇注池，所述scr连铸连轧竖炉制备铜粉系统还包括高压水雾化器4、不锈钢筛网、铜粉转运槽9，坩埚浇注池内的铜液自行进入高压水雾化器4，借助高压水流的冲击来破碎液流即水雾化，能将铜液体金属直接破碎为细小的液滴并迅速冷却成铜粉进入雾化罐内，高压水雾化器4下面连接有铜粉转运槽9，铜粉与水的混合物再经过不锈钢筛网过滤、铜粉转运泵11输送、真空带式过滤机5脱水、双浆叶干燥机1干燥后，获取铜粉。铜粉放在干铜粉堆存包装区17，然后用包装筒打包，成品库存。本发明提供的使用scr连铸连轧竖炉制备铜粉的系统充分利用scr连铸连轧竖炉系统制备铜粉，将现有的scr竖炉生产工艺与铜粉制备工艺有机地结合起来，可实现一机两用，同时连续生产铜杆和制备铜粉，生产工艺合理，操作简单易行，设备利用率高，稳定性好，安全性高。真空带式过滤机还设置有真空过滤机水箱18、水箱基座19。本发明所述的使用scr连铸连轧竖炉制备铜粉的系统改进下溜槽3，在其收集器一侧设一溢流孔，将铜液分流至分溜槽，由分溜槽将铜液引流至坩埚浇注池；改进下溜槽3挡流连杆，新增电控装置，以精准控制挡流连杆位置，可保证收集器内部铜液液面的稳定，保持分流铜液流量足够，而浇注人员也可通过倾动回转式保持炉13来实现浇注液面的稳定；新增高压水雾化吸滤装置，能连续制备铜粉。本发明的有益效果是：在铜杆的基础上新增了产品种类，生产工艺合理，操作简单易行，设备利用率高，稳定性好，安全可靠性强，综合能耗成本低，社会经济效益十分显著，意义重大且深远。

所述下溜槽3设有挡流连杆，所述挡流连杆设有电控装置，所述电控装置能精准控制挡流连杆位置，保持收集器内部铜水液面的稳定，保证分流铜液的流量足够。这样保证铜液的质量，保证下一步铜粉制备的连续性和产品质量。所述scr连铸连轧竖炉制备铜粉系统设置真空带式过滤机5，通过真空带式过滤机5脱水实现铜粉和水的分离，过滤水重新返回系统循环利用。还设置循环水多级过滤净化装置，过滤水通过循环水设备循环利用，可以保证水泵、雾化喷嘴等设备更好运行。在雾化圆筒出料口下方设有能滤出不合格产品的不锈钢筛网，保证合格品进入下一道工序。

本发明从现scr系统下溜槽3开始，包含对下溜槽3进行改造和新建一套铜粉制备系统以及配套相关的公辅设施，保温炉2在下溜槽3下面设置高温烧嘴6。还设置有电动葫芦7，以便平时设备检修和吊装物件。铜粉制备工艺流程主要包含铜粉制备和铜粉干燥两大系统，铜粉制备系统从现scr4500下溜槽3上接出一段铜液分溜槽，将铜液经分溜槽引流至保温炉2，再通过保温炉2内的坩埚调节流量，进入到雾化喷嘴后通过高压水水淬成铜粉，铜粉经雾化圆筒收集后经过不锈钢筛网过滤落入铜粉转运槽9中，再通过铜粉转运泵11输送至真空带式过滤机5进行铜液分离，过滤后的铜粉输送至浆液干燥机进料仓8，滤液则流入缓冲水箱21，通过水道专业循环水泵20送至循环水池进行循环利用。铜液雾化过程中产出的蒸汽通过风机10引至室外排空。

铜粉干燥系统利用双桨叶蒸汽干燥机对铜粉进行深度干燥，蒸汽压力0.4mp，控制干燥后铜粉含水量<1％。铜粉经干燥机上部的进料仓8和仓下螺旋给料机进入双桨叶干燥机1中，通入蒸汽进行热交换，然后将产出的铜粉用包装筒打包后送成品库房暂存，由汽车运输至铜箔公司作为生产原料。干燥产出的烟气通过引风机送至室外湿式除尘器处理后达标排放。本发明的铜粉干燥系统取消了双浆叶蒸汽干燥机的加料螺旋，将真空带式干燥机出料端的中转料仓改为下料漏斗，将铜粉直接通过下料漏斗加入至双浆叶蒸汽干燥机中，减少了中间物料转运，并降低了车间整体厂房高度。

本发明将现有的scr4500竖炉系统与铜粉制备系统有机结合起来，实现连续生产铜杆和制备铜粉，具有如下特点：一、工艺流程连续，通过对现下溜槽3的改造，将铜液连续不断的引流至铜粉雾化喷嘴，可实现连续产出铜粉，并且不会对现有scr4500竖炉系统铜杆生产线产生不利影响。二、节能降耗，利用现scr4500竖炉系统产出的铜液制备铜粉，不用再单独设置中频炉或工频炉熔铜，缩短了工艺流程，节约了能耗，使制备铜粉的生产成本降低。三、本发明产出铜粉用于铜箔车间浸出工序，对铜粉粒度要求不高，只需达到40～60目即可，如果采用超高压水雾化，铜粉粒度一般均可达到200目左右，但高压水泵能耗高，生产成本高，本发明的生产工艺拟通过降低雾化喷嘴水压，控制铜液比来生产粒度适宜的铜粉，使之既能满足后续工艺要求又可达到节能的目的。

本发明提供的使用scr竖炉系统制备铜粉的生产工艺可充分利用scr炉区系统现有设备进行技术改造，仅需在其基础上再新增少数设备即可，既可盘活设备，提高设备利用率和能源利用率，又可节省设备采购资金、降低能耗成本，还可增加产品种类。

本发明是通过优选实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，其他落入本申请的权利要求内的实施例都属于本发明保护的范围。