[發明專利]一種高純無氧銅的制備裝置和制備方法

有效

• 申請號: 202010847703.3
• 申請日: 2020-08-21
• 公開（公告）號: CN111945013B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 楊繼榮
• 申請（專利權）人: 廈門埃弗格林科技有限公司
• 主分類號: C22B15/00
• 分類號: C22B15/00
• 代理公司: 廈門市寬信知識產權代理有限公司 35246
• 代理人: 巫麗青

本發明涉及銅的冶金法提純技術領域，公開了一種高純無氧銅的制備裝置，包括爐體、石墨坩堝、隔熱籠、感應加熱系統、真空系統、散熱系統、保護氣裝置和二次加料裝置，感應加熱系統包括感應加熱線圈及變頻柜，石墨坩堝、感應加熱線圈、隔熱籠均固定在爐體內，石墨坩堝位于隔熱籠內，感應加熱線圈位于隔熱籠的外圍，真空系統、保護氣裝置均與爐體相通，二次加料裝置用于向石墨坩堝二次加料，散熱系統用于石墨坩堝內銅熔體結晶、冷卻過程的散熱，通過本發明的裝置和方法解決現有高純無氧銅的制備方法中存在的單批次生產量小、產品含氧量高、工藝生產成本過高的問題。

技術領域

本發明涉及銅的冶金法提純技術領域，特別是一種高純無氧銅的制備裝置和制備方法。

背景技術

高純銅一般以電解陰極銅為原料，然后通過多次電解法、離子交換法、區熔法、真空結合定向凝固、電子束結合定向凝固等技術手段提純所得，電解精煉法和離子交換法工藝復雜、質量不穩定，環保壓力大；區熔精煉法能耗較高、單次裝料少、生產效率低，成本高；電子束結合定向凝固法，設備造價昂貴，投資成本高。而真空結合定向凝固的方法，目前的技術，一般是一次性將銅料放入到石墨坩堝進行感應熔化精煉，銅料之間的空隙將占據坩堝一定的空間，使得石墨坩堝一次盛裝的銅料比較少，單批次生產量較少，如為增加生產量而一味加大石墨坩堝的尺寸，而石墨坩堝的空間又沒能被充分有效利用，會無謂的增加設備及生產成本；據報道，現有類似設備只有試驗性的裝置，單批次生產高純銅只有幾十公斤，成本高，效率低，難以滿足日益增長的市場需求；同時，由于設備及其工藝參數的局限性，在熔化精煉期間無法更有效的除去銅熔體中的氧等氣體元素，使得最終產品的含氧量較高。

發明內容

為此，需要提供一種高純無氧銅的制備裝置和制備方法，解決現有高純無氧銅制備技術上存在的單次生產量小、產品含氧量高、生產成本過高的問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種高純無氧銅的制備裝置，包括爐體、石墨坩堝、隔熱籠、感應加熱系統、真空系統、散熱系統、保護氣裝置和二次加料裝置，所述感應加熱系統包括感應加熱線圈，所述石墨坩堝、感應加熱線圈、隔熱籠均固定在爐體內，所述石墨坩堝位于隔熱籠內，所述感應加熱線圈位于隔熱籠的外圍，所述真空系統、保護氣裝置均與爐體相通，所述二次加料裝置用于向石墨坩堝二次加料，所述散熱系統用于石墨坩堝內銅熔體結晶、冷卻過程的散熱。

進一步，所述二次加料裝置包括加料倉、連接管和導料管，所述導料管設置爐體內，所述加料倉位于爐體外，所述加料倉通過連接管與導料管相通，所述加料倉與連接管的連接處設有插板閥，所述加料倉與真空系統相通，所述導料管遠離連接管的管口位于石墨坩堝的上方，所述導料管的外圍設有保溫隔熱套。加料倉與真空系統連通，進行二次加料時，打開加料倉倉門，先將銅料放入加料倉，接著關閉倉門，開啟真空系統與加料倉的連接通道，將加料倉內抽至真空度與爐體內部相同，再打開加料倉底部的插板閥，補加的銅料通過連接管和導料管加入到石墨坩堝中已經熔化的銅熔體中，加料倉的設置能夠有效防止二次加料時外部空氣進入爐體，危害產品提純效果。

進一步，還包括水冷系統，所述爐體設有冷卻夾套，所述水冷系統與冷卻夾套相通，所述散熱系統包括散熱石墨塊、隔熱板、隔熱升降電機、升降絲桿和支撐立柱，所述隔熱板位于隔熱籠的下方，所述隔熱板與隔熱籠圍合形成隔熱腔，升降絲桿的兩端連接隔熱升降電機和隔熱板，所述隔熱升降裝置驅動隔熱板升降運動，所述散熱石墨塊位于隔熱腔內，所述支撐立柱的頂部貫穿隔熱板，所述散熱石墨塊固定在支撐立柱的頂部，所述石墨坩堝放置在散熱石墨塊上。

隔熱板和隔熱籠圍合形成隔熱腔，石墨坩堝位于隔熱腔內，當進行熔煉時，隔熱板和隔熱籠能夠有效的進行保溫，熔煉完畢后，隔熱升降電機帶動隔熱板下降，打開隔熱腔，石墨坩堝內銅熔體的熱量通過底部的散熱石墨塊，以熱輻射及氣體對流等熱交換方式，將熱量傳遞至爐體的冷卻夾套，之后被水冷系統的冷卻水帶走，由此在裝有高溫銅熔體的石墨坩堝縱向，自上而下形成溫度由高到低的溫度梯度，由此實現銅熔體自下而上的定向結晶。