專利名稱：一種低松比銅粉直接還原發(fā)生器及工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種低松比銅粉直接還原發(fā)生器，還涉及利用該發(fā)生器進行低 松比銅粉直接還原的工藝。
背景技術：
已有的純銅粉還原法均是采用臥式還原爐，系將氧化銅粉鋪到鋼帶或舟皿 中，通過進入高溫爐管結(jié)合分解氨氣進行還原。這種方法雖然可以將氧化銅粉 完全還原，但均會使銅粉結(jié)塊。結(jié)塊后的銅粉需要進行破碎處理。氧化銅粉經(jīng) 過破碎處理不僅增加了生產(chǎn)工序，延長生產(chǎn)周期，還提高了生產(chǎn)成本；對于大 量需求純銅粉的粉末冶金、金剛石工具等行業(yè)來說，均要求粉末具有較低的松 比(理想松比應不高于2.5g/cm3)。由于松比與粉末顆粒的形狀有直接聯(lián)系， 不論何種破碎方式，粉末顆粒的海綿狀結(jié)構(gòu)均會遭到不同程度的破壞，因而提 高了粉末的松比， 一般來說，直接還原出的氧化銅粉松比為2.0g/cm3，而破碎 后松比可以提高到4.0g/cm3，這將會嚴重影響粉末的工藝性能，制約了上述還 原銅粉法的推廣和使用。這也是目前還原銅粉雖然生產(chǎn)過程環(huán)保、低能耗，但 卻無法替代高能耗、高污染電解銅粉的主要原因。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了克服還原銅粉經(jīng)過破碎后提高松比，增加生產(chǎn)周期和成本的缺 陷，提供了一種低松比銅粉直接還原發(fā)生器及工藝，采用該發(fā)生器，使純銅粉 在還原后保持顆粒松散，可避免還原后的破碎工序，保證了粉末顆粒保持海綿 狀結(jié)構(gòu)，降低了還原粉末的松比。
本發(fā)明所采用的低松比銅粉直接還原發(fā)生器技術方案如下 該低松比銅粉直接還原發(fā)生器包括加料裝置、還原爐管、出粉裝置和氣體 加熱裝置。加料裝置和出粉裝置分別置于還原爐管上部和下部，氣體加熱裝置于還原爐管一側(cè)并有管道連通。
所述加料裝置包括儲料罐及其通氣管和下方所設密封閥。在設備丁作時， 首先向儲料罐中裝滿待還原的干燥氧化銅粉并用密封閥將儲料罐密封；然后通 過通氣管對儲料罐抽真空以達到規(guī)定的真空度，并通過通氣管向儲料罐內(nèi)通入
氮氣；最后將通氣管密封。
所述還原爐管為立式還原爐管，它包括送料器、點火口、管道和管道內(nèi)擋 板。送料器可選螺旋式送料器，置于管體的點火口上方，用以輸送粉料和控制 粉料輸送速度。管道分管體、加熱層和保溫層，加熱層以導電介質(zhì)對管體加熱， 保溫層以保溫介質(zhì)使管體保溫。擋板是帶孔的光滑板，用來增加粉末下落時間。
所述出粉裝置含罐體，罐體內(nèi)設有冷卻水套，罐體上、下部分別設有上、 下密封閥以及出水口和進水口，罐體另設通氣管。工作時，冷卻水首先由進水 口進入冷卻水套，并由出水口排出；打開上密封閥將還原后的純銅粉末落入并
裝滿罐體后關閉，由罐體的通氣管向罐體內(nèi)通入氮氣，并打開下密封閥放出還 原后的粉末成品。由于氮氣的保護，使空氣很難進入出粉裝置罐體。
所述氣體加熱裝置包括加熱層、保溫層和氣體管道。加熱層由導電介質(zhì)對 氣體管道加熱，使氨分解發(fā)生器將液氨分解成并進入氣體管道的氮氫混合氣體 受熱，由保溫層的保溫介質(zhì)進行保溫。
利用上述發(fā)生器進行低松比銅粉直接還原的工藝步驟如下
1) 液氨分解及加熱由氨分解發(fā)生器將液氨分解成氮氫混合氣體，使分 解后的氮氫混合氣體進入氣體加熱裝置氣體管道內(nèi)，通過加熱層對氮氫混合氣
體加熱至750°C 850°C。
2) 還原爐管加熱氣體加熱裝置加熱后的氮氫混合氣體通過連通管道自 下而上進入立式還原爐管，排空還原爐管中的空氣，在點火口處點燃氮氫混合
氣體，并通過加熱層對還原爐管加熱，使還原爐管加熱至75(TC 85(TC。
3) 加料向加料裝置的儲料罐內(nèi)裝入干燥氧化銅粉，用密封閥密封，由
5通氣管對儲料罐抽真空并達到規(guī)定真空度-O. 06MPa -0.09 MPa，再由通氣管 向儲料罐通入氮氣，將通氣管密封。
4) 氧化銅粉還原調(diào)節(jié)螺旋送料器，將氧化銅粉均勻送入立式還原爐管 中，氧化銅粉在自上而下的下落過程中與氣體加熱裝置通過連通管道注入的高 溫氮氫混合氣體接觸，發(fā)生還原反應，遂被還原成松散的純銅粉。
5) 成品出粉從出粉裝置的進水口通入冷卻水對冷卻水套進行冷卻，冷 卻后的水可由出水口排出；當立式還原爐管還原后的松散純銅粉落入并裝滿出 粉裝置的罐體后，關閉出粉裝置上密封閥，由其通氣管向罐體內(nèi)通入氮氣，打 開下密封閥放出還原后的純銅粉成品。
低松比銅粉直接還原發(fā)生器及工藝設備簡易，工藝流程少，投資成本低， 占地空間小，操作簡單，維護方便。直接還原發(fā)生器可直接將氧化銅粉還原成 松散的純銅粉，不需要后續(xù)的破碎工序，使純銅粉保持海綿狀，從而大幅度降 低純銅粉的松比，提高質(zhì)量，降低成本，經(jīng)濟效益顯著。


附圖為低松比銅粉直接還原發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖介紹本低松比銅粉直接還原發(fā)生器的實施例 如附圖所示，本發(fā)生器包括加料裝置l、立式還原爐管2、出粉裝置3和 氣體加熱裝置4。加料裝置1置于立式還原爐管2上部，出粉裝置3置于立式 還原爐管2下部，氣體加熱裝置4則置于立式還原爐管2的一側(cè)，并有管道將 二者連通。
加料裝置1由儲料罐la、通氣管lb和密封閥lc等組成。加料裝置1工作 時，首先向儲料罐la中裝滿待還原的干燥氧化銅粉，由其下方的密封閥lc將 儲料罐la密封；然后通過通氣管lb對儲料罐進行抽真空，當達到規(guī)定真空度 時停止抽真空，并通過通氣管lb向儲料罐la內(nèi)通入氮氣；最后將通氣管lb密封。
立式還原爐管2包括送料器2a、點火口2b、加熱層2c、保溫層2d、管體 2e和管內(nèi)擋板2f。送料器2a是螺旋式送料器，置于管體2e的點火口 2b上方， 與加料裝置1密封結(jié)合，用來輸送粉料和控制粉料輸送速度；加熱層2c以電 阻絲作為加熱體，纏繞在管體2e上對管體2e進行加熱，保溫層2d以保溫棉 為介質(zhì)使管體2e保溫；擋板2f是帶孔的光滑不銹鋼板，用來增加粉末的下落 時間。
出粉裝置3由罐體3a、冷卻水套3b、通氣管3c、下密封閥3d、上密封閥 3e、出水口3f、進水口3g等組成。在工作時，首先由進水口 3g通入冷卻水， 將冷卻水套3b冷卻，冷卻后水可由出水口 3f排出；當還原后的純銅粉末落入 并裝滿罐體3a后，關閉上密封閥3e，通過下方的通氣管3c向罐體3a內(nèi)通入 氮氣，打開下密封閥3d放出還原后的粉末成品。由于氮氣的保護，使空氣很 難進入出粉裝置3的罐體3a，從而避免產(chǎn)生"爆鳴"現(xiàn)象。
氣體加熱裝置4由加熱層4a、保溫層4b和氣體管道4c等組成。加熱層 4a由電阻絲作為加熱體對氣體管道4c進行加熱;保溫層4b采用保溫棉作為保 溫介質(zhì)對氣體管道4c進行保溫。
以下是利用本發(fā)生器進行低松比氧化銅粉直接還原工藝的實施例
該直接還原工藝的工藝步驟如下
1) 液氨分解及加熱由氨分解發(fā)生器將液氨分解成氮氫混合氣體；使氮 氫混合氣體首先進入氣體管道4c內(nèi)，通過加熱層4a對氮氫混合氣體進行加熱， 使其在管道內(nèi)被加熱到S0(TC。
2) 還原爐管加熱加熱的氮氫混合氣體由氣體加熱裝置4通過連通管道 自下而上進入立式還原爐管2e，排空立式還原爐管2e中的空氣，在點火口 2b 處點燃氮氫混合氣體；并通過加熱層2c對立式還原爐管2e加熱，使立式還原 爐管加熱至800°C。3) 加料向儲料罐la中裝滿干燥的氧化銅粉，用密封閥lc將儲料罐la 密封；然后通過通氣管lb對儲料罐進行抽真空，當達到規(guī)定真空度-0. 08MPa 時停止，并通過通氣管lb向儲料罐la內(nèi)通入氮氣；最后將通氣管lb密封。
4) 氧化銅粉還原調(diào)節(jié)螺旋送料器2a，使氧化銅粉末均勻的送入立式還 原爐管2e中，氧化銅粉末在自上而下的下落過程中與氣體加熱裝置通過連通 管道進入的高溫氮氫混合氣體接觸發(fā)生還原反應，氧化銅粉被還原成松散的純 銅粉。
5) 成品出粉打開出粉裝置3的進水口 3g通入冷卻水，將冷卻水套3b 充滿并冷卻，冷卻后的水可由出水口 3f陸續(xù)排出；打開上密封閥3e，當還原 后的純銅粉末裝滿罐體3a后，停止送料器2a并關閉上密封閥3e，通過通氣管 3c向罐體3a內(nèi)通入氮氣，并打開下密封閥3d放出還原后的純銅粉末成品。
權利要求
1. 一種低松比銅粉直接還原發(fā)生器，其特征在于該發(fā)生器包括加料裝置、還原爐管、出粉裝置和氣體加熱裝置，加料裝置和出粉裝置分別置于還原爐管上部和下部，氣體加熱裝置置于還原爐管一側(cè)，二者有管道連通。
2. 根據(jù)權利要求1所述的低松比銅粉直接還原發(fā)生器，其特征在于所述 加料裝置包括儲料罐及其通氣管和下方所設密封閥。
3. 根據(jù)權利要求1所述的低松比銅粉直接還原發(fā)生器，其特征在于所述 還原爐管為立式還原爐管，它包括送料器、點火口、管道和管道內(nèi)擋板，送料 器采用螺旋式送料器，置于管體的點火口上方，管道分管體、加熱層和保溫層， 加熱層以導電介質(zhì)對管體加熱，保溫層以保溫介質(zhì)使管體保溫，擋板是帶孔的 光滑板。
4. 根據(jù)權利要求1所述的低松比銅粉直接還原發(fā)生器，其特征在于所述 出粉裝置含罐體，罐體內(nèi)設有冷卻水套，罐體上、下部分別設有上、下密封閥 以及出水口和進水口，罐體另設通氣管。
5. 根據(jù)權利要求1所述的低松比銅粉直接還原發(fā)生器，其特征在于所述 氣體加熱裝置包括加熱層、保溫層和氣體管道，加熱層由導電介質(zhì)對氣體管道 加熱，由保溫層的保溫介質(zhì)進行保溫。
6. —種利用權利要求1所述的低松比銅粉直接還原發(fā)生器進行低松比銅粉 直接還原的工藝，其特征在于其工藝步驟如下1) 液氨分解及加熱由氨分解發(fā)生器將液氨分解成氮氫混合氣體，使分解后的氮氫混合氣體進入氣體加熱裝置氣體管道內(nèi)加熱至75(TC 85(rC。2) 還原爐管加熱氣體加熱裝置加熱后的氮氫混合氣體通過連通管道自下而上進入立式還原爐管，排空還原爐管中的空氣，在點火口處點燃氮氫混合氣體，并通過加熱層對還原爐管加熱至75(TC 85(TC。3) 加料向加料裝置的儲料罐內(nèi)裝入干燥氧化銅粉，用密封閥密封，由 通氣管對儲料罐抽真空并達到規(guī)定真空度-0. 06MPa -0. 09MPa,再由通氣管向 儲料罐通入氮氣，將通氣管密封。4) 氧化銅粉還原調(diào)節(jié)螺旋送料器，將氧化銅粉均勻送入立式還原爐管 中，氧化銅粉在自上而下的下落過程中與氣體加熱裝置通過連通管道注入的高溫氮氫混合氣體接觸，發(fā)生還原反應，遂被還原成松散的純銅粉。5)成品出粉從出粉裝置的進水口通入冷卻水對冷卻水套進行冷卻，冷 卻后的水由出水口排出；當立式還原爐管還原后的松散純銅粉落入并裝滿出粉 裝置的罐體后，關閉出粉裝置上密封閥，由其通氣管向罐體內(nèi)通入氮氣，打開 下密封閥放出還原后的純銅粉成品。
7. 根據(jù)權利要求6所述的低松比銅粉直接還原的工藝，其特征在于所述 液氨分解及加熱歩驟中，所述氮氫混合氣體加熱系由導電介質(zhì)構(gòu)成的加熱層通過管道使氮氫混合氣體加熱至80(TC 。
8. 根據(jù)權利要求6所述的低松比銅粉直接還原的工藝，其特征在于所述還原爐管加熱步驟中，還原爐管通過由導電介質(zhì)構(gòu)成的加熱層對還原爐管加熱，使還原爐管加熱至80(TC。
9. 根據(jù)權利要求6所述的低松比銅粉直接還原的工藝，其特征在于所述加料步驟中，儲料罐抽真空應達到規(guī)定的-0. 08MPa真空度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低松比銅粉直接還原發(fā)生器及工藝。低松比銅粉直接還原發(fā)生器包括加料裝置、還原爐管、出粉裝置和氣體加熱裝置。加料裝置和出粉裝置分別置于立式還原爐管上部和下部，氣體加熱裝置置于立式還原爐管一側(cè)并有管道連通。低松比銅粉在直接還原工藝過程中，是將氧化銅粉直接裝入加料裝置，經(jīng)過立式還原爐管被加熱的氮氫混合氣體還原，最后由出粉裝置得到松散的低松比純銅粉。低松比銅粉直接還原發(fā)生器及工藝設備簡易，工藝流程少，投資成本低，占地空間小，操作簡單，維護方便。直接還原發(fā)生器可直接將氧化銅粉還原成松散的純銅粉，不需要后續(xù)的破碎工序，使純銅粉保持海綿狀，從而大幅度降低純銅粉的松比，提高質(zhì)量，降低成本，經(jīng)濟效益顯著。
文檔編號B22F9/22GK101474677SQ200910064220
公開日2009年7月8日 申請日期2009年2月17日 優(yōu)先權日2009年2月17日
發(fā)明者郭屹賓, 郭德林 申請人:漯河市華通冶金粉末有限責任公司