способ очистки медных расплавов

Формула изобретения

Способ очистки медных расплавов, включающий удаление дисперсных включений углерода через фильтр при транспортировании расплава, отличающийся тем, что удаление включений ведут через фильтр, основным компонентом которого является плавленый оксид кальция.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может найти применение в производстве высококачественных медных слитков при переплаве отходов меди.

Известен способ очистки расплавов от неметаллических включений путем фильтрования через кусковые фильтры, где в качестве фильтра используются плавиковый шпат, фарфоровый бой, магнезит, электродный бой (В.М. Чурсин, Плавка медных сплавов. М. "Металлургия", 1982, с. 94 98).

Применяется также способ для удаления примесей из расплава меди с использованием фильтра из твердого материала, содержащего от 5 до 99% карбида кремния, остальное наполнитель и связующие (США пат. N 4537627, C 22 B 15/00).

Недостатком указанных способов является неэффективность очистки медных расплавов от дисперсных включений с размером менее 30 мкм.

Ближайшим аналогом предложенного способа является способ удаления инородных тел с помощью фильтра, устанавливаемого на пути транспортирования этого расплава, где основным кристаллическим компонентом фильтра является 3Al₂O₃2SiO₂ (Япония. Заявка N 61-9372, C 22 B 15/14).

Недостатком указанного способа является низкая эффективность фильтра при очистке медного расплава от инородных тел с размерами частичек менее 10 мкм, а также низкая эффективность очистки от частичек углерода с размерами менее 30 мкм из-за инертности материала фильтра к углероду.

В процессе переплава отходов меди, в частности отходов обмоточного эмаль-провода с поливинилацеталевым покрытием в расплаве, образуется большое количество углеродных включений. Более крупные углеродные включения всплывают на поверхность расплава, однако частицы размером менее 40 мкм за счет малой скорости всплывания остаются в расплаве и попадают в литейную форму вместе с расплавом. Эти частицы оказывают отрицательное влияние на свойства меди, особенно при получении медной проволоки, что приводит к частым обрывам провода в процессе его прокатки.

Техническим результатом предложенного способа является эффективная очистка медных расплавов посредством фильтров от дисперсных включений углерода путем изменения основного компонента фильтра.

В способе очистки медных расплавов, включающем удаление дисперсных включений углерода через фильтр при транспортировании расплава, удаление включений ведут через фильтр, основным компонентом которого является плавленый оксид кальция.

Плавленый оксид кальция при температуре расплава (1100 1200^oC) обладает высокой химической активностью к углероду, поэтому при фильтрации расплава включения углерода прилипают к материалу фильтра, что и обеспечивает высокую эффективность очистки. Применять в качестве материала фильтра порошок оксида кальция (известь) практически невозможно, т.к. он сильно гидратирует. Поэтому используется плавленый оксид кальция, гидратационная стойкость которого в 30 40 раз выше. Получают плавленый оксид кальция путем переплава извести в электродуговых печах, затем слитки дробят в мельницах до необходимых фракций.

Пример конкретного выполнения.

Для проверки предложенного способа выплавляли медь в индукционной печи с графитовым тиглем. В качестве медной шихты использовались отходы медного обмоточного эмаль-провода при ремонте электродвигателей. Провод был изолирован лаком ВЛ-931 (на поливинилацеталевой основе). После расплавления меди ее раскисляли фосфористой медью, затем выдерживали в течение 5 мин. при температуре расплава 1250^oC, снимали шлак и разливали в металлические кокиля.

Для проверки эффективности работы фильтров медь заливали в кокиля без фильтра, с фильтрами по ближайшему аналогу и фильтрами с плавленым оксидом кальция (по предложенному способу). Порошок оксида кальция (известь) переплавляли в электродуговой печи при температуре 2300^oC, затем дробили на необходимые фракции. В качестве связующего при спекании фильтра использовали порошок борной кислоты в количестве 1,5 2% от массы плавленого оксида кальция.

Фильтры использовались с размерами частиц от 1 до 3 мм /N1/; от 3 до 5 мм /N2/; и от 5 до 7 мм /N3/. Из полученных слитков изготавливались образцы и проводились металлографические исследования. Результаты металлографических исследований приведены в таблице.

Как видно из таблицы, эффективность фильтра из плавленого оксида кальция в 10 12 раз выше при очистке от углеродных включений размерами менее 30 мкм и в 2 раза выше при очистке от других неметаллических включений размерами менее 10 мкм чем по ближайшему аналогу.