[發明專利]一種大型銅錠提純方法及裝置

在審

• 申請號: 202010214716.7
• 申請日: 2020-03-24
• 公開（公告）號: CN111254291A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 張軍彥;周社柱;馮光志;田東龍;吳忠舉;劉曉鵬;侯宏瑾;林潔
• 申請（專利權）人: 山西中電科新能源技術有限公司
• 主分類號: C22B15/14
• 分類號: C22B15/14
• 代理公司: 太原高欣科創專利代理事務所(普通合伙) 14109
• 代理人: 崔雪花;冷錦超

本發明公開了一種大型銅錠提純方法及裝置，屬于金屬純化工藝技術領域；解決大型銅錠的高純純化問題，包括由上下爐殼扣合組成爐體和冷卻系統，上下爐殼可打開，爐體內設置有熱場和支撐系統，隔熱籠、底部頂部保溫層和加熱裝置形成熱場；支撐系統設置在熱場內，支撐構件的另一端穿過底保溫層與爐體底部固定連接，冷卻系統設置在支撐臺內部，隔熱籠與上爐殼固定連接，底保溫層通過支撐構件與下爐殼固定連接；冷卻系統外接冷卻介質通過對支撐臺降溫間接對待純化結晶銅錠進行結晶提純；底保溫層與支撐臺以及內保溫層之間存有間隙；本發明通過建立可控的熱場溫度梯度，實現銅錠定向勻速生長；通過坩堝材料選擇、結構設計，實現銅錠大尺寸制備。

技術領域

本發明屬于金屬純化工藝技術領域，具體為一種大型銅錠提純方法及裝置。

背景技術

高純銅（即銅的純度為5N-6N，即99．999％-99．9999％）所含的雜質非常少，因而具有良好的導電性、導熱性、延展性及優良的加工性能，在濺射靶材、耐疲勞電纜、電子工業、柔性電纜、超微細漆包線等許多方面有廣泛的應用。

高純銅的傳統提純技術主要有電解精煉法、陰離子交換法和區熔精煉法。電解法是通過反復電解高純銅以去除P、Bi、Sb、As、Fe、Ni、Pb、Sn、S、Zn、O等雜質元素，但電解法耗能較高，生產工藝復雜，如提純5N-6N高純銅需要7-10天，而且質量也不穩定。陰離子交換法，通過離子交換除去銅溶液中的雜質離子，然后蒸干溶液得到高純的CuCl₂，對其進行還原，便可以得到高純銅。此工藝復雜，不利于環保且質量不穩定。

區熔精煉法自1955年發展起來，其提純原理是：使金屬凝固點降低的雜質，將隨熔區前進的方向移動，而使金屬凝固點升高的雜質，將隨熔區前進的反向移動，經過多次區熔，金屬中的兩類雜質將分別集中在金屬料錠的兩端，而其余部分將被純化。目前區熔精煉法仍然被用來制備高純材料。但此工藝能耗較高，且較難去除那些固液分配系數較大的雜質元素。現有技術中還有通過真空熔煉及連續定向凝固銅棒材的工藝技術，生產出了小規格的φ15．7mm純銅棒材；以及采用真空感應熔煉氫氣保護定向凝固裝置，通過下引式連續定向凝固技術成功制備純銅棒、管、板材；但以上方法對于銅錠純化結晶的溫度梯度控制缺少精細化控制，設備工藝復雜，無法滿足大尺寸銅錠生產要求的缺陷。

發明內容

本發明克服現有技術存在的不足，提供一種大型銅錠提純方法及裝置，利用銅中雜質不同分凝系數、不同飽和蒸氣壓，對銅進行純化；通過建立可控的熱場溫度梯度，實現銅錠定向勻速生長；解決大型銅錠的高純純化問題。

本發明是通過如下技術方案實現的。

一種大型銅錠提純裝置，包括爐體和冷卻系統，所述爐體內設置有熱場和支撐系統，所述熱場包括隔熱保溫結構和設置在隔熱保溫結構中的加熱裝置，所述隔熱保溫結構包括隔熱籠、設置在隔熱籠底部的底保溫層、設置在隔熱籠內的頂保溫層；所述支撐系統包括支撐臺、圍繞支撐臺設置的內保溫層，以及一端固定連接在支撐臺底部的支撐構件，所述支撐系統設置在熱場內，支撐構件的另一端穿過底保溫層與爐體底部固定連接，所述冷卻系統設置在支撐臺內部，冷卻系統外接冷卻介質通過對支撐臺降溫間接對待純化結晶銅錠進行結晶提純；所述爐體由上爐殼和下爐殼扣合組成，上爐殼或下爐殼在外部動作機構的牽引下可沿垂直軸線分離打開，所述隔熱籠與上爐殼固定連接，所述底保溫層通過支撐構件與下爐殼固定連接，底保溫層與支撐臺以及內保溫層之間存有間隙。

進一步，所述的底保溫層為上下雙層結構，下部的保溫結構兩端長出上部的保溫結構形成階梯狀邊緣，隔熱籠兩側底部為與底保溫層相契合的階梯狀，用于隔熱籠與底保溫層扣合時形成密封結構。

進一步，頂保溫層固定設置在隔熱籠內，并與隔熱籠兩側壁形成間隙。

進一步，所述隔熱籠的側壁設置有內外多層保溫結構，且相鄰的內外兩層保溫結構的接縫位置相錯。