无氧铜生产工艺流程(13页).doc

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1、-无氧铜生产工艺流程-第 13 页第四章 工艺技术方案 本项目采用的原材料为含铜量99%的电解铜,选用目前国内先进的蓄热式熔化炉和中频炉,用上引法连铸工艺方法生产氧的含量不大于0.02%,杂质总含量不大于0.05%,含铜量99.5%以上无氧铜杆。1、生产准备本项目使用的电解铜在江西省内购买。图4-1 项目生产工艺流程图2、上引法连铸工艺流程本项目采用上引法连铸工艺生产无氧铜杆。上引法连铸铜杆的基本特点是“无氧”,即氧含量在10ppm以下。上引法与连铸连轧和浸涂法相比,其特点是:1)由于拉扎工艺和铸造工艺不是连续的,拉扎是在常温下进行的,不需要气体保护,钢材也不会被氧化。因此设备投资小,厂房布置

2、也灵活。2)单机产量变化范围大,年产量可以从几百吨到几万吨,可供不同规模的厂家选用不同型号的上引机组。此外,由于连铸机是多头的,可以很容易的通过改变铸造规格(铸杆直径),来改变单位时间的产量,因此其产量可视原材料的供应情况和产品的需求情况来确定,便于组织生产、节约能源。3)只需更换结晶器和改变石墨模的形状,即可生产铜管、铜排等异型铜材,并可在同一机器上上产不同规格、品种的铜材,灵活机动,这是上引法的中最大特点。上引法连铸工艺流程:原料通过加料机加入融化炉进行熔化、氧化、扒渣处理后,熔融的铜液经过一段时间的静置还原脱氧并达到一定的温度后,通过有CO气体保护的流槽经过渡腔(铜液在此进一步还原脱氧、

3、清除渣质),进而平稳的流入中频炉保温静置,铜液的温度由热电偶测量,温度值由仪表显示,温度控制在115010。连铸机固定于中频保温炉的上方,连铸机铜液在结晶器中快速结晶连续不断地生产出铜杆,最后经双头挠杆机等辅助设备装盘成产品。加料:原料一般用加料机加入,炉头多加、炉尾少加。加冷料时要使铜料距炉顶及烟道口有一定距离,以保证燃料燃烧和炉气流动的顺畅。加料时要保证炉膛有足够高的温度,一般应达到1300以上,炉内应保证零压或微负压。熔化:熔化作业系在氧化气氛下进行,一般炉膛温度保持在13001400以加速冷铜料的熔化,在熔化过程中定期向炉内已熔化的铜液中插入一根风管,鼓入压缩空气剧烈地搅动熔体以加速熔

4、化过程,这时也会有部分杂质熔化,形成炉渣于熔体表面,待熔体大部分熔化完,即可进行氧化操作。氧化:其要点是增大烟道抽力(-80-100Pa),提高炉内空气过剩系数(=1.21.4),使炉内成氧化性气氛。用直径为1850mm的钢管23根向熔体内鼓入0.30.5MPa的压缩空气,进行氧化作业,为减少钢管熔入铜中的消耗,钢管外用耐火材料包裹。为增加氧的利用率,钢管应尽可能深插,插入角度为4560,插入深度为铜熔体深度的2/3。氧化期的炉膛温度在1250左右,以保证铜液温度为11501180,有利于杂质的氧化。 扒渣:扒渣是将造渣后的杂质通过扒渣过程将其除去,铜面控制是扒渣操作的关键。铜液面过低,给以后

5、扒渣作业造成困难,床能率低;铜液面过高,易出现侧门、渣口跑铜事故。为控制好渣含铜,应及时进行扒渣作业,避免干渣转变为稀渣,生产过多的氧化亚铜。保温静置:熔融的铜液流入中频炉保温静置、还原脱氧并达到一定的温度后,进而处于保温状态,铜液的温度由热电偶测量,温度值由仪表显示,温度控制在115010。中频保温炉引杆腔铜液表面用焦炭覆盖,覆盖厚度为40-60mm,结晶器周围厚度为80-100mm。结晶出杆、装盘:连铸机固定于中频保温炉的上方,连铸机铜液在结晶器中快速结晶连续不断地生产出铜杆,最后经双头挠杆机等辅助设备装盘成产品。1)结晶器准备-0.6Mpa,保持15分钟不漏水。b装配石墨模:把检验合格的

6、石墨模,旋入结晶器,端面到位。c结晶器头部包上8mm厚硅酸铝纤维毯或隔热套,用玻璃纤维带扎紧,端面垫上一层硅酸铝纤维毯圈,然后装护套,在石墨模与护套的缝隙用填料或石棉线填实,以防铜液钻入。填料配方:耐火粘土95%+水玻璃3%,并合成团。d结晶器上口装上石棉盘根,并用装有引锭头的前半节引杆通过,拧紧压套,引锭头端面距石墨模端面5-10mm。e结晶器进出水管接上,通少量冷却水,检查管路系统是否畅通,然后放在炉口上预热10分钟以上安装使用。)连铸机准备:调整液位跟踪系统的位置,保证结晶器安装后石墨模插入液面的深度为140-160mm。操作时确认铜液液面离碳化硅保护套上沿距离为30-40mm左右。-2

7、0mm结晶器进出水温保持在15左右。8mm结晶器进出水温保持在6-10左右,进水温度最高不能超过35,在30左右为宜。c铜杆引出后,将引棒分节拆下,并通过导轮进入收线系统。-20mm铜杆牵引速度400-700mm/min为宜,8mm铜杆牵引速度1800-2800mm/min为宜。b经常检查铜杆表面质量,监测冷却水温度,结晶器插入深度,液位跟踪系统工作状况,如遇异常情况,及时排除。(7)收线)收线时将引锭头头部切除,将铜杆通过限位装置,穿过并夹紧收线导轮,引入收线框内。)经常注意限位装置工作情况,在限位装置失灵情况下,临时利用收线机上的操作按钮进行人工操作,并及时排除故障。)收线框装满后,吊出铜

8、杆,挂上产品跟踪卡,标明日期、炉次、生产班组、重量等项。(8)水系统控制-0.2Mpa。)水池水温用冷却塔调整,进水温度控制在305。)当临时停电或水泵发生故障,应在一分钟内打开备用水阀门,并关闭原来水阀门,以保证结晶器及水套和线圈的冷却水不间断。(8)气压控制-0.25Mpa。(9)安全生产)操作者应按规定穿戴好劳动防护用品,遵守设备安全操作规程。)打开炉盖后不要太靠近炉口,以防一氧化碳气体燃烧时火焰伤人(每次待一氧化碳气体燃烧过后再上去操作)。)每班应经常检查机组设备运行是否安全可靠。)严禁将潮湿未烘干的工具浸入铜液,以免铜水爆炸造成事故。)结晶器安装和取下时,注意防止冷却水进入炉内。)发

9、生事故应立即采取措施,并报告有关人员及时处理。(10)检查铜杆质量就符合GB3952-2008电工用铜线坯中无氧铜杆规定。4、余热回收利用为提高清洁生产水平,贯彻国家关于节能减排的要求,本项目应对熔化炉烟气和中频炉烟气进行余热回收。一般地,熔化炉出口烟气温度在1000-1200,中频炉出口烟气温度在800-1000,均具明显的热回收价值。对没有蒸汽需求的再生铜工厂,通常采用“预热助燃风(纯氧/空气),立足降低本体消耗,节约一次能源”的余热利用方式。熔化炉烟气余热利用方案:采用两段式换热器进行出炉烟气与入炉助燃风的热交换,降温(降至200)后的烟气再进入布袋收尘器。通过两段式换热器预热入炉助燃风

10、,不但可节省燃料消耗,而且还可缩短熔化炉的操作周期,提高设备利用率。据统计,两段式换热器可将入炉助燃风预热至400左右,节省约20的燃料消耗和缩短1.5小时的操作周期(一般总时间为18小时)。中频炉烟气余热利用方案:与熔化炉烟气余热利用方案类似,但因为烟气温度相对较低,通常采用一段管式空气预热器进行烟气与入熔化炉助燃风的热交换。据统计,经预热器的入熔化炉助燃风温度可达300,可节省能源消耗约10%。生产设备方案4.3.1 设备选择的基本原则1、生产性原则:选择生产设备时,注重设备的模块化、标准化、高速化、自动机械化,以提高设备的生产率;2、可靠性原则,设备要求安全可靠,零件的耐用性好、通用性强

11、,设备能够生产高质量产品,要求设备故障率小,准确性高;3、维修性原则,选择可修性、设备的结构简单,零部件模块化设计,零部件通用性强,可迅速拆卸,易于检查,实现标准化和通用化;4、节能性原则,设备要节约能源消耗; 5、成套性原则,机器设备要配套,形成整条生产线,尽量选择同一厂家产品;6、环保性原则,设备的噪音和排放的有害物质应达到国家环保限制指标和要求;7、灵活性原则,尽可能做到设备结构紧凑,重量体积小、轻,操作灵活方便,通用性强,可适应工艺相近的产品转换,转换操作简单方便。4.3.2 主要设备方案本项目采用蓄热式熔化炉作为本项目的主要生产设施,其燃料为重油,该项目原料为电解铜,设备能进一步去除

12、电解铜中的氧和其它杂质,不含硫,因此,选用蓄热式熔化炉处理是可行的,且选择蓄热式熔化炉作为熔炼炉具有适应性强、回收率高等特点,符合铜冶炼行业准入条件的要求。上引法无氧铜杆连铸机组用于生产长度光亮的无氧铜杆。和传统的铜锭压延生产黑铜杆相比,上引法无氧铜杆新工艺具有工艺技术先进,产品质量很好,单位能耗低,生产品种及规格灵活多样,适应性强,没有三废污染,投资少等特点。本项目选用主要设备清单见表4-1。工艺设备优点如下:加料、扒渣方便。可在炉体侧面靠近平台处设置加料门和渣门,炉料可用加料车方便快速的加入。炉渣门靠近渣线设置,既可倒渣,也可方便扒渣;热效率高。炉体紧凑、密闭,氧化管道固定在炉体上,作业时

13、不需要打开炉门操作,热量外泄少,漏入的冷空气少。在炉体上布置了多块透气砖,通入氮气搅拌,加速了传热传质,缩短操作时间,节省燃料消耗;安全性高。由于炉体可以转动且氧化、还原管道固定在炉体上,避免了人工持管操作可能发生的安全事故,减少了工人的劳动强度;遇到故障时炉子可迅速转到安全位置,避免“跑铜”事故的发生,操作安全;环保条件好。炉体密闭性能好,氧化时不需要打开炉门操作,减少了烟气外逸;借助炉体转动可以控制氧化管道的埋入深度,加上透气砖的氮气搅拌作用可提高还原剂的利用率,减少黑烟生成;在炉后设置有完善的烟气处理系统,烟气通过烟罩导入双体结构的二次燃烧室,烧尽可燃物后进余热锅炉回收余热,再进入布袋收

14、尘达标后排放;熔化炉采用富氧助燃的燃烧器。采用富氧助燃,烟气量仅为空气助燃时的20%,烟气带走的热量少,燃料消耗低,烟气处理系统可大为缩小,减少投资和运行费用。连铸机是实现上引连铸的主要设备。它由牵引机构、液位跟踪和结晶器三大部分组成。牵引机构由交流伺服电机和牵引辊轮等组成,它可实现每分钟01000次的间歇运动并通过牵引辊轮将铸杆连续上引出来,每组牵引机构可带动5付牵引辊轮,分别牵引5根铸杆,并通过更换结晶器生产其它规格的铜杆;液位跟踪系统可保证连铸机上结晶器插入铜液的深度相对稳定,确保连铸生产的连续性;结晶器可将液态的铜快速冷却成固态铜并实现热交换,每根结晶器都能单独更换和控制而不影响其它结

15、晶器的正常工作。导轮架: 导轮架布置在连铸机的上方,主要由平台、支架、竖导轮和滚筒组成,它使铸杆平滑地导入各组双头挠杆机,互不干扰。限位装置:是在导轮架和双头挠杆机之间设置的两台装置,它由6组24V低压上、下限位,通过铜杆与上下限位的接触来控制双头挠杆机的速度。双头挠杆机是由牵引辊轮、成圈装置和收线转盘组成,每组双头挠杆机由二台电动机分别驱动两套装置收圈两根铜杆,曲率自动调整。0.4Mpa的冷却水供结晶器、水套和线圈冷却,它由120 m3水池、循环水泵、管道组成,保证进水温度在2030,流量在50 m3/d左右。电器系统:由电源系统、控制系统组成,电源系统通过若干电源柜将电源分别供给每个感应器

16、,控制系统保证机组正常生产。加料系统:采用机械加料机,保证合格原材料连续供给熔化炉。表4-1 主要设备一览表序号设备名称规格型号单位数量单价总价备注(万元)(万元)1加料机台6752蓄热式熔化炉100t台34501350配套电动葫芦3中频炉350kw台6381保温静置4扒渣机台6251505园盘定量浇铸机台66燃油喷嘴3kg低压油喷嘴312367引风机26880-59738m3/h台9151354用4备8螺杆式空压机台612722用2备9管式空气预热器套36018010喷流空气预热器套36018011燃油风机32120-6334m3/h台382412连铸机台1875135013导轮架套1871

17、2614限位装置套18610815双头挠杆机台98072016循环水泵台4152用2备17重油罐80m3个118油泵台23与重油罐配套19电控系统套1909020行车2t台2102021人力推车辆521022供电设备1000KVA套139039023消防设备套130030024布袋除尘器1500m2套455220含喷雾冷却器25其他套1122122合计1394.4 原辅材料的成分与消耗情况1、原材料本项目原料主要是电解铜,项目消耗100356吨电解铜来源于省内市场。2、燃料低硫重油3800t/a,硫份0.26%,热值38038KJ/kg,闪点(开式)不低于80。3、辅助原料石灰石(熔剂)3420 t/a,CaO50,粒度60-80mm。石英砂(熔剂)2050t/a,SiO290,粒度20mm。焦炭(还原剂)197t/a,固定炭92%,灰份3%,硫份0.4%,热值33440KJ/kg。氧气(助燃剂)t/a,含量99.5。标况下折合710万立方米。项目原材料及燃料均由项目单位从市场自行采购。

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