銅熔化用豎爐及銅熔化方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及銅加工【技術(shù)領(lǐng)域】。一種銅熔化用豎爐，包括還原池和位于還原池上方的熔化爐，所述熔化爐豎直設(shè)置，所述熔化爐上端設(shè)有燃料進(jìn)口和銅塊投入口、下端設(shè)有銅液出口，所述還原池包括同銅液出口相對接的銅液通道和環(huán)繞在銅液通道外的氣室，所述銅液通道的壁為網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)，所述氣室設(shè)有進(jìn)氣口和出氣口。本發(fā)明提供了一種投放銅塊時方便、銅液不會產(chǎn)生倒流現(xiàn)象、除氧充分、制作出的銅液純凈度好的銅熔化用豎爐及銅熔化方法，解決了平爐熔融銅塊所存在的進(jìn)給銅塊不便且熔化不暢的問題和現(xiàn)有的除氧方式所存在的除氧不充分、銅純凈度低的問題。
【專利說明】銅熔化用豎爐及銅熔化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及銅加工【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種銅熔化用豎爐及銅熔化方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在銅桿的制作過程中，需要對銅塊進(jìn)行熔化而得到銅液，然后用銅液經(jīng)過相關(guān)設(shè)備和工藝制作出銅桿。目前在銅塊熔融工藝中是通過平爐進(jìn)行融化的。在中國專利申請?zhí)枮?21098863，
【公開日】為1993年5月26日、名稱為“單流向頂吹氧平爐”的專利文獻(xiàn)中公開了一種平爐。采用平爐熔融銅存在進(jìn)給銅塊到爐體內(nèi)不便、銅液容易產(chǎn)生倒流而混合在銅塊中導(dǎo)致銅塊熔化不暢的問題；另外現(xiàn)有的方法為銅熔化后通過在銅液表面覆蓋碳除氧，該除氧方法存在銅液同爐膛接觸的面不能夠除掉即除氧不充分，會產(chǎn)生碳粒粘結(jié)在銅上而使得制作出的銅桿中含有碳粒而影響銅的純凈度的不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供了一種投放銅塊時方便、銅液不會產(chǎn)生倒流現(xiàn)象、除氧充分、制作出的銅液純凈度好的銅熔化用豎爐及銅熔化方法，解決了平爐熔融銅塊所存在的進(jìn)給銅塊不便且熔化不暢的問題和現(xiàn)有的除氧方式所存在的除氧不充分、銅純凈度低的問題。
[0004]以上技術(shù)問題是通過下列技術(shù)方案解決的:一種銅熔化用豎爐，包括還原池和位于還原池上方的熔化爐，所述熔化爐豎直設(shè)置，所述熔化爐上端設(shè)有燃料進(jìn)口和銅塊投入口、下端設(shè)有銅液出口，所述還原池包括同銅液出口相對接的銅液通道和環(huán)繞在銅液通道外的氣室，所述銅液通道的壁為網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)，所述氣室設(shè)有進(jìn)氣口和出氣口。使用時銅塊從銅塊投入口投入到熔化爐內(nèi)，燃料(通常為天然氣)和空氣從燃料進(jìn)口輸送到熔化爐內(nèi)燃燒，燃?xì)猱a(chǎn)生的熱量使銅塊邊下落邊熔融而形成銅液，銅液下落到銅液出口進(jìn)入銅液流通通道而輸出，一氧化碳從進(jìn)氣口進(jìn)入到氣室中，氣室中的一氧化碳經(jīng)銅液流通通道壁部的網(wǎng)孔進(jìn)入銅液流通通道而同銅液接觸，將銅液中的氧化銅還原為銅，多余的一氧化碳及產(chǎn)生的二氧化碳從出氣口排出氣室。
[0005]本發(fā)明還包括依次連接在一起的二氧化碳清除瓶、一氧化碳干燥瓶、一氧化碳中轉(zhuǎn)瓶和循環(huán)泵，所述二氧化碳清除瓶的進(jìn)口同所述出氣口對接在一起，所述循環(huán)泵的出口同所述進(jìn)氣口對接在一起。從氣室流出的一氧化碳和二氧化碳混合氣流過二氧化碳清除瓶時使得二氧化碳分離出，一氧化碳進(jìn)入一氧化碳干燥瓶被干燥后進(jìn)入一氧化碳中轉(zhuǎn)瓶中，循環(huán)泵經(jīng)一氧化碳中轉(zhuǎn)瓶中的一氧化碳送到氣室中。使得一氧化碳能夠得到充分利用。二氧化碳清除瓶可以采用物理方法將二氧化碳分離出、也可以從用化學(xué)方法將二氧化碳分離出。采用化學(xué)方法時所采用的物質(zhì)為氫氧化鈉溶液或氫氧化鈣等可以同二氧化碳產(chǎn)生反應(yīng)的溶液，采用化學(xué)方法分離二氧化碳能夠防止二氧化碳進(jìn)入大氣中，有利于保護(hù)環(huán)境。尤其是用氫氧化鈣溶液分離二氧化碳還存在成本低廉的有益效果。
[0006]作為優(yōu)選，所述循環(huán)泵為增壓泵。能夠使得氣室內(nèi)的氣壓高于大氣壓，一氧化碳能夠更深地滲入到銅液中，除氧更為充分徹底。同時氣室內(nèi)的氣體還能夠?qū)︺~液起到懸浮作用，使得銅液不容易滲入通道壁部的網(wǎng)格孔、起到提高銅液流動時的通暢性的作用。
[0007]本發(fā)明還包括同所述一氧化碳中轉(zhuǎn)瓶連接在一起的一氧化碳補氣瓶、檢測一氧化碳中轉(zhuǎn)瓶氣壓的壓力傳感器，一氧化碳中轉(zhuǎn)瓶和一氧化碳補氣瓶之間設(shè)有同所述壓力傳感器電連接在一起的控制閥。能夠自動補充一氧化碳到一氧化碳中轉(zhuǎn)瓶中，防止氣室中的一氧化碳不足而導(dǎo)致銅液沒有除氧，提高了除氧過程的可靠性。
[0008]作為優(yōu)選，所述燃料進(jìn)口位于所述熔化爐的頂部，所述燃料進(jìn)口設(shè)有旋流燃燒器，所述熔化爐的下端設(shè)有若干一氧化碳進(jìn)入孔。能夠使得燃料被完全充分燃燒，同時又能夠防止過量的氧氣同銅反應(yīng)而導(dǎo)致銅液的含氧量過高。使得后續(xù)工序中除氧更為方便。
[0009]作為優(yōu)選，所述一氧化碳進(jìn)入孔的延伸方向同以所述熔化爐的內(nèi)腔的中心線為中心線的圓柱體的側(cè)面相切，經(jīng)不同一氧化碳進(jìn)入孔進(jìn)入所述熔化爐內(nèi)的氣流在燃燒爐內(nèi)所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)氣流的旋轉(zhuǎn)方向相同。能夠更加有效地防止銅被氧化。
[0010]作為優(yōu)選，所述一氧化碳進(jìn)入孔內(nèi)端高外端低。進(jìn)入熔化爐中的一氧化碳會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)上升移動而同下落的銅液形成對流，更有利于防止銅液被氧化和一氧化碳被燃燒掉。
[0011]作為優(yōu)選，所述燃燒爐外部設(shè)有供氣腔，所述一氧化碳進(jìn)入孔沿所述燃燒爐的周向分布，所述一氧化碳進(jìn)入孔的外端通過所述供氣腔連通在一起。輸入一氧化碳到熔化爐時方便，能夠更加方便地防止一氧化碳外泄。
[0012]一種銅熔化方法，包括以下步驟:
第一步、將燃料和空氣從燃料進(jìn)口輸入到熔化爐內(nèi)進(jìn)行燃燒，銅塊從銅塊投入口投入到熔化爐內(nèi)被燃料燃燒產(chǎn)生的熱量而熔化，銅液經(jīng)銅液出口進(jìn)入到還原池內(nèi)的銅液通道；第二步、循環(huán)泵將一氧化碳中轉(zhuǎn)瓶中的一氧化碳從進(jìn)氣口通入氣室，氣室內(nèi)的一氧化碳從銅液通道壁部的網(wǎng)孔進(jìn)入到銅液通道而將銅液中的氧化銅還原為銅；
第三步、氣室內(nèi)的一氧化碳和二氧化碳的混合物經(jīng)出氣口進(jìn)入到二氧化碳清除瓶內(nèi)通過化學(xué)反應(yīng)而清除掉二氧化碳，一氧化碳繼續(xù)進(jìn)入一氧化碳干燥瓶內(nèi)而去除掉水分，干燥的一氧化碳進(jìn)入到一氧化碳中轉(zhuǎn)瓶中。
[0013]作為優(yōu)選，在第一步中使輸入到熔化爐中的空氣的氧的量大于經(jīng)燃料進(jìn)口輸入的燃料燃燒所需要的氧量、從一氧化碳進(jìn)入孔中輸入一氧化碳、一氧化碳在銅液中形成包裹住熔化爐中的銅液的旋流并產(chǎn)生燃燒而將多余的氧消耗掉，投入銅塊時銅塊按面積分為大板銅與小板銅，將大板銅與小板銅按件數(shù)1:1的比例進(jìn)行搭加投入熔化爐；在第二步中一氧化碳通過循環(huán)泵增壓輸入到氣室中，使氣室中的氣壓為1.5個大氣壓以上；第三步中當(dāng)壓力傳感器檢測到一氧化碳中轉(zhuǎn)瓶中的氣壓低于0.5個大氣壓時，使控制閥開啟，補氣瓶向一氧化碳中轉(zhuǎn)瓶中補充一氧化碳，當(dāng)一氧化碳中轉(zhuǎn)瓶中的氣壓上升到I到1.5個大氣壓時控制閥關(guān)閉。不僅能有效的降低熔化爐燃耗，還能保證銅水融化速率。銅塊的大小在廠家制作電解銅時有規(guī)定規(guī)格的，其中大銅板的規(guī)格為1030*1000*15毫米，小銅塊的規(guī)格為900*740*10。
[0014]本發(fā)明具有下述優(yōu)點:熔化爐豎直設(shè)置且銅塊進(jìn)口位于爐體的上端，銅塊能夠在重力的作用下自動前行，投放銅塊時省力方便；燃料進(jìn)口同時設(shè)置于熔化爐上端，對熔化爐內(nèi)部空間的利用率高，不會產(chǎn)生閑置區(qū)；銅液出口設(shè)置于熔化爐的下端，銅液不會產(chǎn)生回流現(xiàn)象，銅液對銅塊熔化時的阻礙作用小，銅塊熔化時的通暢性好；通過設(shè)計由網(wǎng)格孔結(jié)構(gòu)的壁構(gòu)成的銅液流通通道二者銅液通道外設(shè)計環(huán)繞通道的氣室，并通過一氧化碳進(jìn)行除氧， 除氧充分，不會導(dǎo)致銅中含有異物。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的剖視示意圖。
[0016]圖2為圖1的A—A首I]視不意圖。
[0017]圖3為圖1的B—Biflj視不意圖。
[0018]圖中:熔化爐1、燃料進(jìn)口 11、銅塊投入口 12、隔離壁13、一氧化碳進(jìn)入孔14、供氣腔15、銅液出口 16、熔化爐的內(nèi)腔的中心線為中心線的圓柱體17、還原池2、膨脹量吸納縫
21、密封體22、銅液通道23、銅液通道的壁231、銅液通道壁上的網(wǎng)孔232、氣室24、進(jìn)氣口25、出氣口 26、限壓閥27、旋流燃燒器3、輸氣泵4、二氧化碳清除瓶5、一氧化碳干燥瓶7、一氧化碳中轉(zhuǎn)瓶8、壓力傳感器81、補氣瓶82、控制閥83、循環(huán)泵9、膨脹量吸納縫的寬度W。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0020]參見圖1，一種銅熔化用豎爐，包括熔化爐I和還原池2。
[0021]熔化爐I豎直設(shè)置。熔化爐I上端部設(shè)有燃料進(jìn)口 11和銅塊投入口 12。燃料進(jìn)口 11和銅塊投入口 12通過隔離壁13隔開。燃料進(jìn)口 11和銅塊投入口 12并排設(shè)置。燃料進(jìn)口 11安裝有旋流燃燒器3。燃料進(jìn)口和銅塊投入口的該位置的有益效果為:建筑上料平臺時方便，能夠提高進(jìn)料和進(jìn)燃?xì)鈺r的方便性。結(jié)構(gòu)緊湊性好。不會產(chǎn)生銅塊進(jìn)料時砸到爐體壁部的現(xiàn)象，安全性好。
[0022]熔化爐I的下端設(shè)有若干一氧化碳進(jìn)入孔14。一氧化碳進(jìn)入孔14內(nèi)端高外端低。一氧化碳進(jìn)入孔14沿燃燒爐I的周向分布。燃燒爐I外部設(shè)有供氣腔15。一氧化碳進(jìn)入孔14的外端通過供氣腔15連通在一起。供氣腔15同輸氣泵4的出口端連接在一起。
[0023]燃燒爐I底部設(shè)有銅液出口 16。
[0024]還原池2位于燃燒爐I下方。還原池2和燃燒爐I之間設(shè)有膨脹量吸納縫21。膨脹量吸納縫21內(nèi)填充有密封體22。密封體22由高溫硬質(zhì)耐火纖維制作而成。膨脹量吸納縫的寬度W為6毫米。確保熱脹或還原池沉降量不同時，燃燒爐的重量不會壓在還原池上。從而不易產(chǎn)生開裂現(xiàn)象。
[0025]還原池2包括同銅液出口 16相對接的銅液通道23和氣室24。氣室24環(huán)繞在銅液流通道23外。氣室24設(shè)有進(jìn)氣口 25和出氣口 26。
[0026]本發(fā)明還包括串聯(lián)在一起的二氧化碳清除瓶5、一氧化碳干燥瓶7、一氧化碳中轉(zhuǎn)瓶8和循環(huán)泵9。二氧化碳清除瓶5的進(jìn)口同出氣口 26對接在一起。二氧化碳清除瓶5的進(jìn)口同出氣口 26之間設(shè)有限壓閥27。二氧化碳清除瓶5內(nèi)裝有氫氧化鈣溶液。一氧化碳干燥瓶7內(nèi)裝有硫酸。一氧化碳中轉(zhuǎn)瓶8內(nèi)設(shè)有壓力傳感器81。一氧化碳中轉(zhuǎn)瓶8的出口還同輸氣泵4的進(jìn)口連接在一起。一氧化碳中轉(zhuǎn)瓶8還同補氣瓶82連接在一起。一氧化碳中轉(zhuǎn)瓶8和一氧化碳補氣瓶82之間設(shè)有控制閥83?？刂崎y83為電磁閥?？刂崎y83通過控制單元(圖中沒有畫出)同壓力傳感器81電連接在一起。循環(huán)泵9為增壓泵。循環(huán)泵9的出口同進(jìn)氣口 25對接在一起。
[0027]參見圖2，一氧化碳進(jìn)入孔的延伸方向C同以熔化爐的內(nèi)腔的中心線為中心線的圓柱體17的側(cè)面相切。經(jīng)不同一氧化碳進(jìn)入孔進(jìn)入熔化爐I內(nèi)的氣流在燃燒爐內(nèi)所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)氣流的旋轉(zhuǎn)方向相同。
[0028]參見圖3，銅液通道的壁231為網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)。銅液通道壁上的網(wǎng)孔232的開口面積不足以使銅液流出。
[0029]參見圖1到圖3，通過本發(fā)明的豎爐進(jìn)行銅熔化的方法為:，
第一步、將燃料(本實施例中所用的燃料為天然氣)和空氣經(jīng)位于燃料進(jìn)口 11的旋流燃燒器3輸入到熔化爐I中，燃料以旋轉(zhuǎn)的方式下降而進(jìn)行燃燒，銅塊從銅塊投入口 12投入到熔化爐I內(nèi)被燃料燃燒產(chǎn)生的熱量而熔化，銅液經(jīng)銅液出口 16進(jìn)入到銅液通道23。該步中使輸入到熔化爐I中的空氣的氧的量大于將進(jìn)入熔化爐中的燃料完全燃燒所需要的氧量。投入銅塊時將大板銅與小板銅按件數(shù)1:1的比例進(jìn)行搭加投入熔化爐。輸送泵4將一氧化碳中轉(zhuǎn)罐8中的一氧化碳輸入到供氣腔15中、使得一氧化碳從一氧化碳進(jìn)入口孔14中輸入道熔化爐I內(nèi)。一氧化碳以旋流上升的方式形成包裹住熔化爐I中的銅液并產(chǎn)生燃燒而將燃燒爐I中多余的氧消耗掉，起到防止銅被氧化的作用。
[0030]第二步、循環(huán)泵9將一氧化碳中轉(zhuǎn)瓶8中的一氧化碳從進(jìn)氣口 25通入氣室24，氣室24內(nèi)的一氧化碳從銅液通道壁部的網(wǎng)孔232進(jìn)入到銅液通道23而將銅液中的氧化銅還原為銅。壓力閥27的開啟壓力為1.5個大氣壓，從而使得氣室24中的壓力保持為1.5個大氣壓。只要壓力為1.5個大氣壓以上則能夠使輸入銅液中的深度符合要求且銅液流動時的通暢性較好。
[0031]第三步、氣室24內(nèi)的一氧化碳及產(chǎn)生的二氧化碳的混合物經(jīng)出氣口 26和限壓閥27后進(jìn)入到二氧化碳清除瓶5內(nèi)，其中二氧化碳和氫氧化鈣溶液產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)而清除掉，一氧化碳繼續(xù)進(jìn)入一氧化碳干燥瓶7內(nèi)而被硫酸去除掉水分，干燥的一氧化碳進(jìn)入到一氧化碳中轉(zhuǎn)瓶中8中。當(dāng)壓力傳感器81檢測到一氧化碳中轉(zhuǎn)瓶8中的氣壓低于0.5個大氣壓時，控制裝置使控制閥82開啟，補氣瓶83向一氧化碳中轉(zhuǎn)瓶8中補充一氧化碳，當(dāng)一氧化碳中轉(zhuǎn)瓶8中的氣壓上升到I個大氣壓使控制閥83關(guān)閉。該步驟中只要一氧化碳中轉(zhuǎn)瓶中的壓力不高于氣室中的壓力時關(guān)閉控制閥即可。開啟壓力設(shè)計為0.5個大氣壓能夠降低增壓泵的負(fù)載。
【權(quán)利要求】
1.一種銅熔化用豎爐，其特征在于，包括還原池和位于還原池上方的熔化爐，所述熔化爐豎直設(shè)置，所述熔化爐上端設(shè)有燃料進(jìn)口和銅塊投入口、下端設(shè)有銅液出口，所述還原池包括同銅液出口相對接的銅液通道和環(huán)繞在銅液通道外的氣室，所述銅液通道的壁為網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)，所述氣室設(shè)有進(jìn)氣口和出氣口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅熔化用豎爐，其特征在于，還包括依次連接在一起的二氧化碳清除瓶、一氧化碳干燥瓶、一氧化碳中轉(zhuǎn)瓶和循環(huán)泵，所述二氧化碳清除瓶的進(jìn)口同所述出氣口對接在一起，所述循環(huán)泵的出口同所述進(jìn)氣口對接在一起。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的銅熔化用豎爐，其特征在于，所述循環(huán)泵為增壓泵。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的銅熔化用豎爐，其特征在于，還包括同所述一氧化碳中轉(zhuǎn)瓶連接在一起的一氧化碳補氣瓶、檢測一氧化碳中轉(zhuǎn)瓶氣壓的壓力傳感器，一氧化碳中轉(zhuǎn)瓶和一氧化碳補氣瓶之間設(shè)有同所述壓力傳感器電連接在一起的控制閥。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的銅熔化用豎爐，其特征在于，所述燃料進(jìn)口位于所述熔化爐的頂部，所述燃料進(jìn)口設(shè)有旋流燃燒器，所述熔化爐的下端設(shè)有若干一氧化碳進(jìn)入孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的銅熔化用豎爐，其特征在于，所述一氧化碳進(jìn)入孔的延伸方向同以所述熔化爐的內(nèi)腔的中心線為中心線的圓柱體的側(cè)面相切，經(jīng)不同一氧化碳進(jìn)入孔進(jìn)入所述熔化爐內(nèi)的氣流在燃燒爐內(nèi)所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)氣流的旋轉(zhuǎn)方向相同。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的銅熔化用豎爐，其特征在于，所述一氧化碳進(jìn)入孔內(nèi)端高外端低。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的銅熔化用豎爐，其特征在于，所述燃燒爐外部設(shè)有供氣腔，所述一氧化碳進(jìn)入孔沿所述燃燒爐的周向分布，所述一氧化碳進(jìn)入孔的外端通過所述供氣腔連通在一起。
9.一種適用于權(quán)利要求1所述的銅熔化用豎爐的銅熔化方法，其特征在于， 第一步、將燃料和空氣從燃料進(jìn)口輸入到熔化爐內(nèi)進(jìn)行燃燒，銅塊從銅塊投入口投入到熔化爐內(nèi)被燃料燃燒產(chǎn)生的熱量而熔化，銅液經(jīng)銅液出口進(jìn)入到還原池內(nèi)的銅液通道； 第二步、循環(huán)泵將一氧化碳中轉(zhuǎn)瓶中的一氧化碳從進(jìn)氣口通入氣室，氣室內(nèi)的一氧化碳從銅液通道壁部的網(wǎng)孔進(jìn)入到銅液通道而將銅液中的氧化銅還原為銅； 第三步、氣室內(nèi)的一氧化碳和二氧化碳的混合物經(jīng)出氣口進(jìn)入到二氧化碳清除瓶內(nèi)通過化學(xué)反應(yīng)而清除掉二氧化碳，一氧化碳繼續(xù)進(jìn)入一氧化碳干燥瓶內(nèi)而去除掉水分，干燥的一氧化碳進(jìn)入到一氧化碳中轉(zhuǎn)瓶中。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的銅熔化方法，其特征在于，在第一步中使輸入到熔化爐中的空氣的氧的量大于經(jīng)燃料進(jìn)口輸入的燃料燃燒所需要的氧量、從一氧化碳進(jìn)入孔中輸入一氧化碳、一氧化碳在銅液中形成包裹住熔化爐中的銅液的旋流并產(chǎn)生燃燒而將多余的氧消耗掉，投入銅塊時銅塊按面積分為大板銅與小板銅，將大板銅與小板銅按件數(shù)1:1的比例進(jìn)行搭加投入熔化爐；在第二步中一氧化碳通過循環(huán)泵增壓輸入到氣室中，使氣室中的氣壓為1.5個大氣壓以上；第三步中當(dāng)壓力傳感器檢測到一氧化碳中轉(zhuǎn)瓶中的氣壓低于0.5個大氣壓時，使控制閥開啟，補氣瓶向一氧化碳中轉(zhuǎn)瓶中補充一氧化碳，當(dāng)一氧化碳中轉(zhuǎn)瓶中的氣壓上升到I到1.5個大氣壓時控制閥關(guān)閉。
【文檔編號】C22B15/00GK103712437SQ201310378707
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月28日
【發(fā)明者】袁劍鋒, 章冶誠, 王曙光, 陳宗華, 翟建民, 張斌海, 郭紅衛(wèi) 申請人:新興鑄管（浙江）銅業(yè)有限公司