《再生铜原料净化除杂制备无氧铜技术规范》编制说明.docx

《《再生铜原料净化除杂制备无氧铜技术规范》编制说明.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《再生铜原料净化除杂制备无氧铜技术规范》编制说明.docx（8页珍藏版）》请在课桌文档上搜索。

1、再生铜原料净化除杂制备无氧铜铸锭技术规范编制说明（讨论稿）一、工作简况1.1 任务来源根据。OoOOOo1.2 立项目的和意义高纯铜由于其高纯性、高导电性、高导热性、高可塑性、高散热性，广泛应用于电子、能源、光电、国防军事、现代信息产业、航空航天等高科技领域，在国民经济中的作用日趋重要。铜纯度的提高可使其各种物理和化学性能得到增强，随着信息数据传导、高纯光电学、芯片封装、平面显示域、数字存储、航空航天等领域高新行业的发展，对高纯铜纯度的要求也越来越高。超高纯铜是制备微电子、光电子、半导体、新能源、医疗器械、精密加工、核能、舰船、航空航天、军工等先进制造与尖端科研前沿新材料的重要原材料。虽然工业

2、部门对再生铜回收的研究活动和进展非常密集,但铜的回收利用技术仍处于起步阶段，仍需要大力发展。目前，大多数回收技术都是基于火法冶金、湿法冶金或生物湿法冶金工艺，尽管铜是一种很好的回收的金属，但目前使用重熔的回收工艺不可避免地降低了铜的纯度。这是因为消费后的铜废料难以提炼。到目前为止，铜回收的成功一直依赖于对降级铜的强劲需求。针对废铜料再生回收，目前已有相关的方法被提出。CN107955883A报道了关于烘干、磁选、压块、熔化、脱氧、细化等方式去除废铜料的杂质，这种方法只能分离属性差异较大的物质，如固液之间、尺寸差异较大的固体颗粒之间以及具有电负性差异的颗粒之间等。而对于属性差异小的物质难以达到较

3、好的效果，从而造成一定量的资源浪费，难以实现废铜料全组分综合利用。酸洗作为一种常用的化学除杂方法也被广泛关注，CN102618722B中采用硫酸对废铜料进行浸溶，从而净化铜粉，浸溶后得到低品位硫酸铜溶液和废渣，再将低品位的硫酸铜溶液依次进行萃取、反萃，得到高品位的硫酸铜溶液。然而，目前酸洗等湿法化学除杂主要针对废铜料表层金属杂质进行去除,而对于非金属杂质以及铜粉熔炼后铜锭中微量杂质去除关注较少，难以实现杂质的深度去除。电解法作为一种重要的铜废料回收方法得到了越来越多的关注。CNl09971957采用将铜废粉进行预处理，去除表面的氧化物、油污和有机物，对清洗后的废铜直接高温熔炼,制造阳极铜，再通

4、过电解的手段将阳极铜在阴极铜板析出，得到纯铜。这种对废铜无保护直接熔化难以顺利进行，同时需要的熔化温度高，熔化时间长，易造成铜的损失。高纯铜的制备方法主要有阴离子交换法、电解精炼法、电子束熔炼法、区域熔炼等。其中，阴离子交换法存在工艺复杂、不利于环保且质量不稳定、效率低不适合工业化生产;电解精炼法能耗较高，如提纯99.999%99.9999%高纯铜需要710d,质量也不稳定，且电解法涉及电解液、阴极材料和电解槽的选择，工艺过程控制复杂，污染大，比如过高的电流密度极易造成溶液中产生NO、放电、恶化电解环境，更重要的是，经多次电解等特殊工艺最高达到5N纯度，不能满足6N7N超高纯铜的生产；电子束熔

5、炼存在能耗高、效率低、产品质量不易于控制等缺点；区域熔炼法具有提纯周期长、提纯步骤复杂、效率低,不适合工业化生产；再生铜原料再生产业中的中低端产品过剩，缺少核心技术和核心知识产权，导致高质量发展需求迫切,这些再生铜原料的高值化利用对于资源循环利用以及环境问题缓解具有重要的现实意义，如何实现纯化再生过程中产品质量易于控制、高效、低能耗等问题，是标准亟需解决的问题。本标准的制定有助于规范再生铜厂家落实“十四五”循环经济发展规划中到2025年再生铜产品达到400万吨的规划，促进提升再生铜高值化利用水平，在“十三五”国家重点研发计划中高端领域铜铝废材深度净化与循环再造关键技术中明确规定研发电子级铜材再

6、造过程杂质深度控制技术，为高品质再生铜典型技术基础。符合“十四五”原材料工业发展规划中鼓励大幅提高金属国内自给率的发展要求，其中再生铜达到35%,有利于推动优势企业建立大型再生铜回收基地和产业集聚区。本标准涉及范围符合国家标准化体系建设发展规划（20162020年）专栏5生态保护与节能减排领域标准化重点，环境保护，制订大宗固体废物综合利用、资源再生利用、废旧产品回收等标准，为建设资源节约型和环境友好型社会提供技术保障。1.3 项目编制组及其技术基础1）项目编制组标准制订计划任务正式下达后，立即成立了标准编制组，并落实起草任务，确定标准的主要起草人，拟定该标准的工作计划。具体分工为：铜陵有色金属

7、集团股份有限公司总负责，市场和同行业信息收集、资料汇总及执笔；其他负责补充市场信息和标准数据的验证。编制组分工明确，紧密合作，共同完成标准的修订工作。2）编制单位技术基础铜陵有色于1992年6月经安徽省体改委批准成立，1996年10月24日在深圳证券交易所上市，成为中国铜工业板块第一股（股票代码000630）。公司为国家发改委首批列入符合铜冶炼行业准入条件的七家企业之一。是目前国内产业链最为完整的综合性铜业生产企业之一，主要从事铜矿勘探、采选、冶炼和深加工等业务，拥有完整的上下游一体化产业链，其在矿产资源储备、铜冶炼、加工等方面的独特竞争优势，完善的产业资本结构布局，使公司具备很强抗风险能力。

8、铜陵有色是一个国际化的开放型的现代企业集团。公司是最早与国际市场融通接轨的有色金属企业之一，与世界30多个国家和地区建立了经济技术和贸易合作关系。公司产品服务于国内外市场，是一个国际化的开放型的现代国有企业，是最早与国际市场融通接轨的有色金属企业之一，进出口贸易总额连续多年保持全国铜行业和安徽省首位。公司先后与清华大学、中南大学等多所院校建设合作关系，成为国家创新型企业、全国技术创新示范企业，拥有国家级技术中心和国家认可试验室。长期以来，铜陵有色传承产业报国的炽热情怀，践行绿色发展的价值取向，努力以优质的产品、丰厚的税收、稳定的就业、无私的奉献贡献社会进步，诠释了一个优秀企业公民的特质，进而成

9、为社会尊敬、客户信赖、员工自豪、政府放心的优秀企业，为公司可持续发展赢得了广泛支持。站在新的起点上，面对有色金属行业发展大势，公司将抓住“一带一路”、“中国制造2025”等重大战略机遇，坚持创新驱动，加快调结构、转方式、促升级步伐，建设一流的阴极铜生产基地、铜基新材料加工基地、资源综合利用示范基地，打造全球知名的“铜冠”品牌。1.4 主要工作过程1.5 .1标准立项由铜陵有色金属集团股份有限公司提出，。1.6 .2项目分工标准制订计划任务正式下达后，立即成立了标准编制组，并落实起草任务，确定标准的主要起草人，拟定该标准的工作计划。具体分工为：铜陵有色金属集团股份有限公司总负责，市场和同行业信息

10、收集、资料汇总及执笔；其他负责补充市场信息和标准数据的验证。编制组分工明确，紧密合作，进行了全面的市场调研、资料查询，收集了大量的产品测试结果、用户使用方面的相关技术数据，比较全面和准确地了解再生铜原料净化除杂制备无氧铜铸锭技术规范的需求及其技术要求，为本标准的制定提供了依据。14.3各阶段工作过程标准起草单位和参与单位在接到中国有色金属工业协会下达的项目任务后,成立了专门的再生铜原料净化除杂制备无氧铜铸锭技术规范编制组，其中包括领导组、技术组和专家组，并制定了相关工作计划。根据工作计划进度安排，标准编制组收集查阅了国内外相关政策、标准、文献，认真学习编制原则和需要注意的内容。编制组对我国无氧

11、铜生产企业生产现状进行调研，调研方式主要有：资料调研、网上调研等。本标准适应市场和环境需要，根据使用要求和国内实际情况，结合我国无氧铜铸锭生产实际，规范再生铜原料净化除杂制备无氧铜铸锭的技术要求，稳定提高产品质量，经过充分讨论，2024年3月初形成了标准讨论稿及其编制说明。二、标准编制原则本标准起草单位自接受起草任务后，收集了国内外客户要求、上游再生铜原料、国内无氧铜铸锭厂家实际生产水平等信息，初步确定了再生铜原料净化除杂制备无氧铜铸锭技术规范标准起草所遵循的基本原则和编制依据：1）本标准按照GB/T1.1-2020标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规则进行起草，并符合TCS

12、2009中国标准编写模板国家标准的电子文本要求。2）查阅相关标准和国内外客户的相关技术要求；2）根据国内外无氧铜铜板带产品使用企业具体情况，力求做到标准的合理性与实用性；3）广泛适用，操作可行的原则；4）有利于创新发展与国际接轨的原则三、标准的主要内容及确定依据3.1标准适用范围本文件规定了再生铜原料净化除杂制备无氧铜铸锭的原理、总体要求、深度净化工艺、运行与管理等要求。本文件适用于在生产无氧铜的高温熔炼铸造过程中，通过预处理烘干、保护熔炼、净化除气和全连续铸造等方法净化除杂，用再生铜原料作为原料生产无氧铜铸锭。3.2主要技术内容及确定依据和实验验证情况分析3.2.1分类与技术要求再生铜原料的

13、分类与技术要求按GB/T38471-2023的规定进行。3.2.2原理预处理烘干过程是通过加热烘干方式，将金属表面残留的水分蒸发去除，避免水气中的氢和氧进入金属熔体造成的污染。保护熔炼过程是通过向金属熔体表层加入木炭等覆盖剂，通过隔离环境中氧的方式,避免金属熔炼过程吸氧;与此同时,利用木炭等覆盖剂在金属熔体表面与氧发生氧化反应,将氧以二氧化碳形式脱离金属熔体，达到脱氧作用。吹气精炼过程是通过向金属熔体中吹入氨气、氮气等保护性气体，利用保护性气体气泡产生的亚真空效应将铜熔体中氧和氢等气体杂质深度去除。3. 2.3总体要求3.2. 3.1选定深度净化方法时，要根据原生铜原料的特点进行方法设计。因再

14、生铜原料种类很多，纯度范围包括94%99.9%,规格包括铜线、铜米、破碎铜等，杂质种类包括金属杂质、非金属杂质、气体杂质等多种类型，在生产实践中根据具体再生铜原料情况选用相应的深度净化方法。3.3. 3.2再生铜原料重熔熔体的深度净化采用的是熔剂精炼、吹气精炼工艺相结合的方式，除主要满足精炼工艺的要求外，还应兼顾杂质元素在深度净化过程中的熔剂种类和价格、气体种类和价格、净化剂用量等因素，应根据原料成分、技术经济指标、产品质量等设置符合自身需求的净化段数。3.2.4净化除杂工艺要求3.2.4.1总体要求1）无氧铜铸锭制备企业应具有相应的资质，禁止无经营许可证或者不按照经营许可证规定从事再生铜原料

15、制备无氧铜铸锭活动。2）无氧铜铸锭制备企业宜对再生铜原料进行成分检测、分类、打包、防尘保护，降低再生铜原料被污染，便于再生铜原料配比，提升后续无氧铜铸锭成分控制精度。3）无氧铜铸锭制备企业不应将再生铜原料处理过程中产生的固废、废水和废气直接排放,需达到排放要求。3.2.4.2方法概要再生铜原料经分类收集后，首先通过成分分析确定再生铜原料成分大于99.95%,然后通过预处理烘干，获得干燥的再生铜原料，随后采用木炭等覆盖剂对再生铜原料进行保护熔炼，获得铜熔体，接着再通过底吹氮气的净化除气方式去除铜熔体中的氧和氢气体,获得净化后无氧铜熔体，最后经过全连续铸造方式获得无氧铜铸锭产品，推荐流程图见图Io

16、WMt图1再生铜原料净化除杂制备无氧铜铸锭推荐流程3.2.4.3再生铜原料制备无氧铜要求1）再生铜原料成分分析再生铜原料检测分类建议采用以下方式或方法：a）再生铜原料表面不应含有机物外皮、油污、水分、尘土以及其他污染物；b）对再生铜原料进行取样和检验，检验项目包括金属铜量、典型杂质元素含量，再生铜原料取样按照GBT38471-2023的规定进行，其中典型杂质元素含量参照附录A进行分析；c）宜采用符合环保要求的设备或容器按照金属铜量不小于99.95%和金属铜量低于99.95%进行分选、分装和贮存；2）再生铜原料预处理烘干再生铜原料通过烘烤方式去除原料表面残留的水份和油污，建议采用以下方式或方法：

17、a）采用烘烤炉对再生铜原料进行烘烤去除水分；b）再生铜原料在烘烤炉之内加热到一定温度并保持一定时间，去除表面的水分和油污；c）对烘烤后的再生铜原料，按照一定规格进行打包，做防尘处理后备用。3）再生铜原料保护熔炼对于金属铜量低于99.95%的再生铜原料，宜采用采用精炼提纯方式先将再生铜原料中非气体杂质去除，之后用木炭覆盖进行脱氧，建议采用以下方式或方法:a）再生铜原料中含有P、Bi、Sb、As、Fe、Ni、Pb、Sn、S、Zn、Si、AI和O等杂质元素，依据再生铜原料中具体杂质种类和含量进行精炼提纯，去除铜中非气体杂质元素,制备得到的再生铜中金属铜量不低于99.95%；铜精炼提纯过程中取样和化学

18、成分分析参照附录A；b）再生铜原料精炼提纯过程中铜的回收率应不低于90%；c）再生铜原料精炼过程中污染物排放应满足GB18599的要求。d）再生铜进行精炼提纯期间，熔体表面采用覆盖剂对熔液进行保护；e）再生铜进行精炼提纯后，熔体表面采用木炭覆盖，进行脱氧；4）再生铜原料净化除气对于金属铜量不低于99.95%的再生铜原料，宜采用炉底透气砖方式通入氮气将铜液中气体杂质去除，以达到无氧铜成分要求，建议采用以下方式或方法：a）氮气的要求：氮气质量：确保氮气的纯度越高越好。通常，氮气的纯度应控制在99.99%以上；氮气压力和流量：在熔炼过程中，需要控制氮气的压力和流量，以保证净化除气效果处于最佳。氮气压

19、力一般应保持在0.1-0.5MPa；监测与控制：在熔炼过程中，要对氮气的压力、流量、熔炼温度等参数进行实时监测，并根据实际情况进行调整。b）将氮气按照一定的流量通过透气砖吹入铜液中，气泡内的氢气分压为零,而溶于气泡附近熔体中的氢气分压远大于零,基于氢气在气泡内外分压力之差,使溶于熔体中的氢不断向气泡扩散，并随着气泡的上升和逸出而排到大气中，从而达到除气的目的5）全连续铸造净化除气后的铜液通过结晶器实现连续铸造，建议采用以下方式或方法：a）设定合理的工艺参数：铸造速度、铸造温度、冷却水强度；b）采用整体石墨结晶器、浇铸管全埋的浇铸方式；c）结晶器覆盖剂应经过烘烤，保持覆盖剂的干燥d）铸锭表面无明

20、显缺陷：无弯曲、裂纹、夹杂等；3.2.5净化除杂工艺要求环境保护要求1）再生铜原料制备无氧铜铸锭过程中的水污染排放应符合GB8978的要求。2）再生铜原料制备无氧铜铸锭过程中的大气污染物排放应符合GB16297的要求。3）再生铜原料制备无氧铜铸锭过程中的一般固废应符合GB18599的要求。4）再生铜原料制备无氧铜铸锭过程中对于生产过程中尚不能完全消除的生产性粉尘、生产性噪声及高温等职业性有害因素，应采取综合控制措施，使工作场所职业性有害因素符合GBZ2.1和GBZ2.2的要求。3.3主要技术内容试验验证情况分析四、标准水平对比本标准没有对应的国际标准或国外先进标准。本标准定位国际先进水平。五、与现行相关法律、法规、规章及相关标准，特别是强制性标准的协调性本标准与国家现行法律、法规和相关强制性标准不存在相违背和抵触的地方。六、重大分歧意见的处理经过和依据无七、作为强制性国家标准的建议建议本标准作为推荐性团体标准发布实施。八、贯彻标准的要求和措施建议本标准发布后首先需保证有足够的标准文本，并及时发放至相关单位，同时由归口标委会及牵头单位组织标准宣贯或编写宣贯材料，促进标准的实施。九、废止现行有关标准的建议无十、其它应予说明的事项无再生铜原料净化除杂制备无氧铜铸锭技术规范行业标准编制组2024年3月20日