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銅液的精煉凈化工藝
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作者:pmo0cbdb2
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發(fā)布時(shí)間: 2018-06-20
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2.2 脫氣
銅液中所含的氣體主要是指氫，脫氣精煉就是指從熔體中去除氫氣。氣體從金屬液中脫除的途徑主要有三：一是氣體原子擴(kuò)散到金屬液表面，然后脫離吸附狀態(tài)而逸出；二是以氣泡形式從金屬熔體中排除；三是與加入金屬液中的元素形成化合物，以非金屬夾雜物形式排除。
銅液脫氫一般是采用前兩條途徑。
2.2.1 氧化脫氣
向熔體中輸入氧時(shí),大量銅將被氧化，其反應(yīng)式為:
4Cu+O2= 2Cu2O
生成的氧化亞銅首先溶解于銅液中。然后氧化亞銅又與銅液中的氫發(fā)生反應(yīng):
Cu2O+H2= 2Cu+H2O↑
銅被還原，水蒸氣從熔體中逸出。反應(yīng)連續(xù)不斷進(jìn)行時(shí)，銅液中的氫將不斷減少。氧化過(guò)程中應(yīng)不斷取樣檢查熔體被氧化的程度，當(dāng)認(rèn)定銅液中的氧含量已達(dá)到要求時(shí)應(yīng)立即停止氧化。經(jīng)氧化的銅液出爐前應(yīng)該對(duì)銅液進(jìn)行脫氧處理，以除去銅液中多余的氧。
2.2.2 惰性氣體脫氣
用鋼管將氮?dú)狻鍤?、氯氣等通入金屬熔體時(shí),氣泡內(nèi)的氫氣分壓為零，而溶于氣泡附近熔體的氫氣分壓遠(yuǎn)大于零,基于氫氣在氣泡內(nèi)外分壓之差，使溶于熔體中的氫不斷向氣泡擴(kuò)散，并隨著氣泡的上升和逸出而排除到大氣中，達(dá)到除氣目的。氣泡越小,數(shù)量越多，對(duì)除氣越有利。由于氣泡上浮的速度快,通過(guò)熔體的時(shí)間短，其氣泡不可能均勻地分布于整個(gè)熔體中，故用此法除氣不容易徹底;隨著熔體中含氫量的減少，除氣效果顯著降低。為提高除氣精煉效果，應(yīng)控制氣體的純度。研究表明精煉氣體中氧含量不得超過(guò)0.03%(體積分?jǐn)?shù))，水分不得超過(guò)3.0g/L。若氮?dú)庵醒鹾繛?.5%和1%，除氣效果分別下降40%和90%。
2.2.3 真空脫氣
銅的真空脫氣法分為靜態(tài)真空脫氣法和動(dòng)態(tài)真空脫氣法。靜態(tài)真空脫氣法是將銅熔體置于一定的真空度(通常為1333～ 4000Pa的低真空)下,保持一段時(shí)間。動(dòng)態(tài)真空脫氣過(guò)程是將銅液經(jīng)流槽導(dǎo)入真空室內(nèi)，使熔體一分散的液滴噴落在熔池中，借助于對(duì)熔體的機(jī)械攪拌火電池?cái)嚢?，或通過(guò)爐低的多孔磚吹入精煉氣體，加快脫氣過(guò)程。
2.2.4 其他除氣方法
使用固態(tài)熔劑除氣時(shí),將脫水的熔劑用干燥的帶孔罩壓入熔池內(nèi)，依靠熔劑熱分解或與金屬進(jìn)行置換反應(yīng)，產(chǎn)生不溶于熔體的揮發(fā)性氣泡而將氫除去。例如鋁青銅常用冰晶石除氣，白銅常用螢石、硼砂、碳酸鈣等熔劑除氣。
2.3 脫氧
所謂脫氧就是向熔體中加入與氧親和力比銅與氧親和力更大的物質(zhì)，將銅從其氧化物中還原出來(lái),本身形成不溶于銅液的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)產(chǎn)物而被排除的工藝過(guò)程。能使銅的氧化物還原的物質(zhì)稱(chēng)為脫氧劑。脫氧反應(yīng)為：
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