无氧铜生产工艺流程

第四章 工艺技术方案 4 1 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 4 2 工艺流程简述 1 1 生产准备 生产准备 本项目使用的电解铜在江西省内购买 图图 4 1 项目生产工艺流程图项目生产工艺流程图 合格原料 熔化炉 大 气 烟囱 烟气 烟 尘 副产品 布袋收尘 喷雾冷却 水 氧气 熔 剂 烟 气 外销 无氧铜杆 装盘 重油 原料准备 中频炉 结晶出杆 还原脱氧 保温 电解铜 2 2 上引法连铸工艺流程 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 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 1150 10 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 1300 1400 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 2 1 4 使炉内成氧化性气氛 用直 径为 18 50mm 的钢管 2 3 根向熔体内鼓入 0 3 0 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 45 60 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 1150 1180 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 1150 10 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 a 对新的和使用期超过半月的结晶器 进行水压试验 水 压为 0 5 0 6Mpa 保持 15 分钟不漏水 b 装配石墨模 把检验合格的石墨模 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 引杆操作程序 a 结晶器就位 插入铜液 接上后半 节引棒 压紧牵引轮 开始引棒 b 调节冷却水量 14 4 20mm 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 铸杆日常操作 a 14 4 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 水系统供水 14 4 20mm 结晶器水压为 0 2 0 3Mpa 水套 线圈为 0 18 0 2Mpa 8mm 结晶器水压为 0 28 0 35Mpa 水套 线圈为 0 18 0 2Mpa 水池水温用冷却塔调整 进水温度控制在 30 5 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 对新式 8 上引机组 其上引连铸机铸杆压紧 收线机收 线 排线 采用气缸压紧 其气压控制在 连铸机 0 15 0 25Mpa 收线机收线 0 2 0 3Mpa 排线 0 15 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 4 余热回收利用 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 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 4 3 主要生产设备方案 4 3 1 设备选择的基本原则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 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 0 1000 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 水冷系统是一个独立的循环供水系统 保证一以 0 2 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 20 30 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 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 表表 4 14 1 主要设备一览表主要设备一览表 单价单价总价总价 序号序号设备名称设备名称规格型号规格型号单位单位数量数量 万元 万元 万元 万元 备注备注 1加料机 台612 575 2蓄热式熔化炉 100t 台34501350配套电动葫芦 3中频炉 350kw 台663 5381保温静置 4扒渣机 台625150 5 园盘定量浇铸 机 台6 38 4230 4 6燃油喷嘴3kg 低压油喷嘴 31236 7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3