黄铜精炼与除渣的研究 - 文章

黄铜精炼与除渣的研究

作者：呼兰区金井净化剂厂刘海林

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摘要：熔炼黄铜合金时，除锌外全部采用黄铜边角料，旧料，在熔炼过程中，铜合金损耗较大；采用我厂研制的除渣剂，熔融金属的氧化作用受到抑制，炉渣生成量大为减少，铜合金损耗由原来的2.6%降低至2.0%取得了明显的经济效益。
关键词：除渣剂；氧化作用；金属损耗流量。

1.前言：黄铜合金熔炼采用的是工频感应炉，而炉料除了锌为新料外，其余均为旧料，而且大部是外厂的加工边角料，其表面均不同程度沾有油污及杂质，另外还有部分是炉渣中拣选出的大块铜粒；水池铜屑；坯头等。在熔炼过程中，由于炉料细小，表面粘有油污及杂质，高温情况下发生剧烈氧化，金属烟尘大量散发，而且大量细小金属颗粒和氧化物一起被包在炉渣内。随着炉渣一起扒出，造成金属损耗居高不下。

据测定，不添加任何溶剂熔炼H62黄铜时，每炉以1.2T计，炉渣量为45.85Kg占料重的3.82%，若按含铜量35%计算，则每炉铜的损耗量为1.34%，若生产最终总成品率以55%计算，则每吨成品的熔炼损耗为2.44%；熔炼H65黄铜时如不添加溶剂，每吨金属损耗为料重的1.50%，每吨成品的熔炼损耗为2.86%；若按全年黄铜带产量以2万吨计算，其金属损耗的价值是惊人的。经过长期的实践探索，我厂研究生产了黄铜精炼除渣剂，减少了炉料生成量，金属损耗大为降低。

2．黄铜熔炼中渣的形成机理及金属损耗分析：

黄铜合金熔炼过程中，溶渣的形成机理是：熔化初期，熔化金属的表面发生剧烈的氧化反应，生成一定量的金属氧化物，而一般金属氧化物与金属本身之间的密度有差异，一般来说其差异值在20%以下，金属的密度要高一些。当熔化过程中，金属氧化物与一些杂质一起开始浮于金属溶体表面，形成炉渣，随着时间的增加，炉渣逐渐增多，从而生成渣壳，其中包含有金属小颗粒。一般来说，炉料越细则氧化越厉害，炉渣也越多，且炉渣包含未熔细屑也越多，金属损耗也越大。

从炉渣形成机理看出，金属损耗的主要原因是由于金属的氧化作用，尤其是黄铜合金，由于锌的高蒸气压力（在907℃时为一个大气压）无疑会增加这个锌金属元素的烧损，含锌越高，炉渣量也越大，特别在熔炼温度较高时，形成大量的炉渣，炉渣量视料情况和熔炼温度两者情况而定，一般占投料量的3%—6%。

一般来说金属的活性随着温度的升高而增强，在沸腾状态下，其氧化能力急剧增强。黄铜合金在沸腾状态下（铜水温度大于1060℃时）由于此温度远高于锌的沸点，从而造成大量锌氧化生成ZnO散发与空气中，损耗急剧增加，铜的氧化能力也急剧增强，渣量增多，从而金属损耗增大（见图1）

图1 黄铜在沸腾状态下熔炼金属损耗迅速增加

由图1可以看出，熔炼黄铜在沸腾状态下，金属损耗量随着时间的增长而急剧增大。为减少金属损耗，一般熔炼铸坯温度都控制在980—1020℃内，避免长时间沸腾。

黄铜合金熔炼的金属损耗主要存在炉渣和烟尘中，一般两者的比例为10：1。在熔炼再生黄铜时，如不加溶剂，损耗可达2.6%以上，烟尘为0.2%。

3 除渣剂在黄铜熔炼中的应用实验

3.1实验用量及操作方法：实验公司的炉料大部分为外厂的边角料，不排除杂质有SiO2;Ai2O3等杂质的可能性，因此为了保证精炼除渣的作用，加入了本厂研制的精炼除渣剂。

一般合金熔炼的精炼剂用量为0.1%—0.15%左右。用量过多成本高。而我厂的精练除渣剂为碱性物质，在连铸1.5吨立式炉进行了实验，每炉H62投料1.2T加入2.Kg除渣剂，分两次投放；在投料过程中首先加入2/3精炼除渣剂，炉料完全溶完后，再投入剩下的部分，然后取样，搅拌，静置5分钟，扒出，拉铸。实验过程中，我们进行了跟班观察，严格要求温度，扒渣程度，尽量防止操作因素影响试验结果。

3.2实验结果及讨论

实验表明，加入精炼除渣剂后，该立式炉1.2T炉料熔铸的渣为24.30Kg（占料重2.03%）与不加溶剂比较，渣量减少了21.55Kg，其中渣含铜为31.5%。经观察分析，扒出的炉渣与未加溶剂相比较，有粘稠变成疏松，呈细砂状，减少了炉渣夹带出金属的可能性。另外未加精炼除渣剂时，渣量偏大（占料重3.82%），ZnO和炉渣及易在炉膛；炉头沉积，结垢严重，大大影响了炉子的流量和烧铸，使用后，渣量大大减少了。切炉渣疏松，炉膛，炉头的结垢现象大为减少。每周的铲炉时间有原来每次4h减少2.5h.工作量大大减少，有效的增加了工作效率。同时精炼除渣剂低廉的价格也降低了生产成本。

3.3经济效益：

根据以上实验数据测算，采用精炼除渣剂，熔融金属的氧化作用受到抑制。炉渣生产量减少，金属损耗由2.6%降低至2.0%，损耗降低0.6%。按年产2万吨黄铜带为例，采用精炼除渣剂每年可节约铜金属损耗2万*0.6%=120吨/年。

按黄铜原料价格52500元/吨计算120*52500=630万元/年
再根据产量计算熔炉次数可算出精炼除渣剂的总成本为

16667炉/年*5.30元/Kg*2Kg/炉=17.6670元

则每年可节约金属费用为630-17.67=612.33万元/年

4 结论

试验使用表明，工频熔炼炉熔炼，高锌黄铜过程中，加入精炼除渣剂，可以显著减少渣量的生成，炉渣疏松，呈细砂状，能有效降低金属损耗，同时减少了炉膛，炉头的结垢，而且减少了ZnO烟尘的散发，改善劳动环境。对工序跟踪未发现有不良影响。因此这种精炼除渣剂是成功的，与同类型精炼除渣剂对比效果也是最好的。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (12/31/2007)


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