銅及銅合金製品表面上鉛錫的回收的製作方法

2023-10-11 14:22:19 1

專利名稱：銅及銅合金製品表面上鉛錫的回收的製作方法
技術領域：
本發明涉及從表面上塗有含鉛錫合金焊料(或鉛或錫)的銅及銅合金廢料中回收鉛錫合金焊料(或鉛或錫)及銅和銅合金的工藝方法.
社會上存在著大量塗錫、塗有鉛錫合金焊料的銅及銅合金廢料，例如汽車、拖拉機的水箱、冰糕模等，每年報廢很多，特別是汽車、拖拉機的水箱的報廢量相當大，如何回收這些廢料是一個必須要解決的問題.對上述廢料已有的回收處理方法有二第一種方法是將上述表面上塗有鉛錫合金焊料的廢料，置於四壁掛有電阻絲加熱的電爐內，加熱到600°-750℃，使其表面上的鉛錫合金焊料熔化並滴到爐底，匯集後加以回收，該法的缺點是在600°-750℃的高溫下，塗在銅及銅合金表面上的鉛錫合金焊料，以液珠狀態滴到爐底回收時，部分鉛錫被氧化，其鉛錫的氧化物仍覆在銅及銅合金的表面上，無法除掉，更難於回收，而且又成為下一步回收金屬銅及銅合金的汙染源，使銅及銅合金的回收工藝複雜化，降低了鉛、錫和銅及銅合金的回收率，鉛錫的回收率只有80%左右，第二種方法是將表面塗有鉛錫合金焊料的銅及銅合金廢料直接投入到精煉反射爐中熔煉，鉛、錫、鋅等金屬全部在1200°-1250℃的高溫下被氧化，而這些氧化物一部分飛入煙塵中，另一部分造渣從爐內扒出棄掉.煙塵中鉛、錫、鋅的氧化物再進行回收處理.經精煉後的銅注成大耳陽極，再經電解成陰極銅.該法的缺點是昂貴的金屬錫、鉛、鋅等金屬均轉化成了它們的氧化物，其一部分進入了煙塵，另一部分進入了渣中，鉛、錫等金屬不能以它們的金屬的形式直接回收，降低了這些金屬的回收率，使金屬鉛、錫、鋅等金屬的回收成本增高，大大地降低了經濟效益.
美國專利文獻US2，967，769介紹了一種回收較難熔的金屬表面上鉛錫等金屬的方法，較難熔的金屬的熔點在1000°F以上.該法是將稱有一定重量的，由表面上帶有鉛錫焊料的較難熔金屬材料製成的廢舊器件(例如廢舊汽車的蜂窩散熱器中心部分)放在帶有孔的筐中，將帶有孔的筐放入盛有熔鹽浴的坩堝中，上下振動筐或攪拌坩堝中的熔融鹽，並在熔鹽浴中保持5-10分鐘，熔鹽浴的溫度為1000°F以下，最好為750°-900°F，鹽浴的組成為38-65%的氯化鎂，30-53%的氯化鈉，3-15%的氯化鋅，熔化的鉛錫等金屬匯集在熔鹽浴中.表面上塗有鉛、錫等金屬的較難熔的金屬材料製成的廢舊器件在鹽浴中浸泡結束後，由於焊料被熔化除去而散架，成了銅或銅合金的部件，從熔鹽浴中移出筐，待熔鹽從筐中排乾後，將筐中的銅或銅合金的部件從筐中移出，在流水中進行洗滌，乾燥稱重.將熔鹽從坩堝中小心地慢慢地倒出，直至有小量的熔鹽和焊料留在坩堝中，再將帶有熔鹽的焊料移到另一個容器中用流水溶解除去鹽，所收集到的焊料為顆粒狀和小的塊狀，乾燥稱重，這樣使鉛錫等金屬與銅及銅合金分離.該法與上述的二種回收方法相比其優點在於因為是將由表面上塗有鉛錫的較難熔金屬構成的廢舊器件置於熔鹽浴中進行加熱，隔絕了空氣，避免了空氣對鉛錫等金屬的氧化，使鉛錫等金屬的回收率有所提高.但是由於器件在熔鹽中浸泡後要將坩堝中的熔鹽小心地，慢慢地從坩堝中倒出，使該工藝成為間斷操作，每一個操作周期所用的時間大大加長，而且將帶有熔鹽的鉛錫合金焊料放在流水中洗去其表面上的熔鹽，鉛錫合金焊料又呈小顆粒，小塊狀，操作稍有不慎，容易被水衝走而損失;在水洗過程中小顆粒、小塊狀的鉛錫合金焊料的表面也易被氧化.另外，無水氯化鎂價格高，易吸水不易得到，若用含水氯化鎂在熔鹽加熱過程中分解出氧化鎂渣沉到坩堝底部影響鉛錫焊料的分離回收，使熔鹽不能連續使用，每次用畢必須小心慢慢地從坩堝中倒出來，使熔鹽的損失量增大，小顆粒狀小塊狀的鉛錫合金焊料必須重新鑄錠，熔化鑄錠又增加了鉛錫合金焊料的損失.
本發明的目的就在於克服上述已有的缺點，研究出一種連續操作的回收鉛錫合金焊料(或鉛或錫)和銅及銅合金的工藝方法，避免熔鹽中生成金屬鎂氧化物沉澱，不必每次把熔鹽倒去，從而減少熔鹽的損失，又大大地縮短了每一個操作周期的時間，使回收的呈熔化狀態的鉛錫合金焊料(或鉛或錫)從坩堝中直接排出，鑄成鉛錫合金焊料(或鉛或錫)錠，不需再加工這些鉛錫合金焊料就可重新作為焊料使用，回收的銅及銅合金可直接配製成紫銅及適宜牌號的合金.
本發明的另一個目的是研究設計出在從銅及銅合金製品表面上回收鉛錫時，使鉛錫合金焊料(或鉛或錫)從盛有熔鹽的坩堝中能直接排出鑄成錠的一種專用坩堝設備.
本發明的一種銅及銅合金製品表面上的鉛錫回收的工藝方法，將熔點高於850℃的表面上塗有鉛錫(或鉛或錫)的銅及銅合金制的廢舊器件，置於熔鹽浴中浸泡1-15分鐘，攪拌熔鹽或上下左右擺動在其表面上塗有鉛錫(或鉛或錫)廢舊器件，所用的熔鹽浴的組成為含氯化鈉20-80%，含氯化鉀20-80%，控制熔鹽浴的溫度為690°-850℃，從表面塗有鉛錫合金(或鉛或錫)的銅及銅合金制的廢舊器件上分離下來的熔融狀態的鉛錫合金焊料(或鉛或錫)下沉到盛有熔鹽的容器的底部，從容器底部最低處的放流口排出，鑄成錠.從熔鹽中取出已自動解體的銅及銅合制的廢舊器件的部件，在坩堝上方稍停片刻，使其表面上粘附的熔鹽滴落在坩堝中，再放在水中衝洗，從而達到鉛錫合金焊料(或鉛或錫)與銅及銅合金的分離的目的.
本發明的銅及銅合金製品表面上的鉛錫回收工藝方法的專用坩堝，為一個桶狀，有一個放流口，用一個塞堵住，坩堝的底面向放流口處傾斜，其斜傾的角度(即坩堝的底面與水平面的夾角β)為10°-15°，放流口位於坩堝底側部的最低處，以便使熔化的沉到坩堝底部的鉛錫合金焊料(或鉛或錫)匯集在放流口處，待鉛錫合金焊料(或鉛或錫)聚集到一定數量後，排出，鑄成錠.
將其表面上塗有鉛錫的廢舊器件置於熔鹽浴中浸泡，其浸泡的時間在1-15分鐘之間.浸泡的時間太短，塗在表面上的鉛錫合金焊料(或鉛或錫)熔下分離的不完全，鉛錫合金焊料(或鉛或錫)的回收率降低，而且銅及銅合金表面上未燙洗下來的鉛錫合金仍附在銅及銅合金表面上，影響銅及銅合金的回收使用.浸泡的時間過長，延長了工藝過程的時間，浪費能源，也不能提高鉛錫的回收率，所以在熔鹽浴中浸泡的時間以5-10分鐘為佳。
所說的表面上塗有鉛錫焊料(或鉛或錫)的銅及銅合金制的廢舊器件為汽車、拖拉機的廢水箱、廢冰糕模、冰箱散熱器管等一切表面上塗有鉛錫、鉛錫合金焊料的銅及銅合金廢料.據資料介紹國產汽車、拖拉機所用管式水箱、管是H90黃銅，片是T2紫銅，用10號或20號鉛錫合金焊料焊接而成.
在將其表面上塗有鉛錫合金焊料(或鉛或錫)的廢舊銅及銅合金器件浸泡在熔鹽的過程中，鉛錫合金焊料(或鉛或錫)與熔鹽不起化學反應，熔點低(約為200°-300℃左右，鉛錫的共晶溫度只有為183℃).塗在銅及銅合金表面上有的鉛錫合金焊料(或鉛或錫)被熔化分離下來後，由於鉛錫合金焊料(或鉛或錫)與熔鹽的比重相差懸殊(鉛錫合金焊料的比重約為熔鹽比重的4-5倍)，所以熔化下來的鉛錫合金(或鉛或錫)很快下沉到坩堝的底部匯集在放流口處而得到回收.由於鉛錫合金焊料(或鉛或錫)全部浸在熔鹽中，避免了與空氣的接觸，鉛錫合金焊料(或鉛或錫)不會被氧化，銅及銅合金也不與熔鹽起化學反應，而其熔點均在850℃以上，例如紫銅的熔點為1083℃，H90黃銅的熔點為1050℃左右，H62黃銅的熔點約為900℃左右，因此鉛錫合金焊料(或鉛或錫)能與銅及銅合金得到很好的分離.
熔鹽浴的組成為含氯化鈉20-80%，含氯化鉀20-80%，氯化鈉的熔點為803℃氯化鉀的熔點為775℃，而50%的氯化鉀和50%的氯化鈉的熔點為660℃左右，所以熔鹽浴的組成以含50-70%的氯化鈉，含30-50%的氯化鉀為佳.
控制熔鹽浴的溫度為690°-850℃，熔鹽浴的溫度太低，低於690℃時熔鹽的粘度增大，流動性變差.當從熔鹽浴中取出已解體的銅及銅合金廢舊器件的部件時，其部面上粘附的熔鹽量增多，使下一步清洗去掉銅及銅合金表面上的鹽殼增加了困難，增加了熔鹽的損失量同時使熔化下來的鉛錫合金下沉到坩堝底的速度也變慢;熔鹽的溫度高，其流動性好，粘度小，浸泡的時間可以適當地減少，又可減少熔鹽的損失，使熔化下來的鉛錫合金焊料下沉到坩堝底的速度變快，有利於鉛錫合金焊料的分離回收.但是，熔鹽浴的溫度過高，高於850℃，氯化鉀有少量揮發損失，汙染了環境，能量消耗大，操作也不方便，所以熔鹽浴的溫度以控制在700°-760℃為佳.
本發明的鉛錫回收的工藝方法，是將已配好的氯化鈉和氯化鉀混合鹽放入坩堝內加熱熔化，加熱的方法為煤氣加熱或燃煤加熱，燃煤加熱時最好將大室與爐膛分開，待熔鹽溫度達到690°-850℃時，將盛有其表面上塗有鉛錫的廢舊器件的網狀筐，浸泡到690°-850℃的熔鹽浴中，在浸泡過程中攪拌熔鹽或上下左右擺動網狀筐，使塗在銅及銅合金廢舊器件上的鉛錫合金(或鉛或錫)，受到熔鹽的衝刷使熔下來的鉛錫合金(或鉛或錫)迅速脫離銅料表面而沉到坩堝的底部.浸泡時間為1-15分鐘，最好是5-10分鐘，將筐提出，在坩堝上方稍停片刻，放入事先預備好的盛有水的水槽中衝洗，洗掉其表面上附著的熔鹽.經過衝洗後的銅料的表面潔淨，可根據合金的牌號用於配製生產相應的合金.例如經浸泡後的汽車廢舊水箱，散熱管和散熱片自動脫開，再經手選分開，送到合金車間熔煉相應的合金牌號的鑄錠.也可以用回收的銅及銅合金配製鉛黃銅或錫鉛黃銅如59-1，58-2等.
在水槽中洗去銅料表面上熔鹽所用的水的溫度，沒有嚴格的限制，一般用冷水即可，例如室溫的自來水，不必另外加熱或冷卻.在水中衝洗的時間主要取決於清洗的狀況，一般在1-15分鐘左右.有的只用二、三分鐘.在水槽中洗銅料的水，其中含鹽的濃度達到一定值時，還可以回收利用.
銅及銅合金製品表面上的鉛錫回收工藝專用的坩堝為一個桶狀，桶的形狀可以是圓桶形、橢圓桶形、正方桶形、長方桶形其中的一種形狀的桶，但以圓桶形為好.坩堝的容積視生產的規模而定.為了便於坩堝設備的搬運安裝，在接近坩堝上口的四周安裝一個法蘭，在法蘭上安裝三個吊耳.若坩堝為圓桶形，法蘭為一個圓環狀則三個吊耳在法蘭上的位置，以二個吊耳之間的夾角為90°，另一個吊耳與這二個吊耳之間的夾角分別成135°角為佳，所用的專用坩堝可以用鑄鐵鑄成或用鋼板焊接而成，放流口的塞可用鑄鐵鑄成或用圓鋼車成.例如用10毫米厚的鋼扳焊成圓桶形的坩堝，所用的筐可根據坩堝的形狀而定，可以做成圓桶形或長方桶形等各種形狀，其製法是用直徑8毫米左右的鋼條焊接而成，筐的大小以筐四周的各側面距坩堝內壁150毫米左於為宜.本發明的工藝方法也適用於廢鉛字廢錫器件等的回收.
本發明的工藝方法除了具有美國專利文獻US2，967，769所具有的鉛錫合金焊料(或鉛或錫)的回收率高等各種優點外，還具有以下優點，它們是〔1〕本發明的工藝方法連續操作，其熔鹽成分為氯化鈉加氯化鉀，美國專利文獻US2，969，769所介紹的熔鹽成分為38-65%氧化鎂，30-53%的氯化鈉，3-15%的氯化鋅，避免了在熔鹽中的氯化鎂於高溫下部分分解成氧化鎂沉澱成渣，沉在坩堝底上，影響鉛錫合金(或鉛或錫)回收的缺點，又利於鉛錫合金(或鉛或錫)的回收，熔鹽的損失量小，每一個操作周期的時間大大地縮短，又可隨時添加所需要的混合鹽，回收的鉛錫合金(或鉛或錫)可直接從坩堝中放出鑄成合金錠，直接作為焊料使用或根據用戶的需要，以它為基礎配入適量鉛或錫，配製成新的焊料，回收的銅及銅合金可直接作為配製適當牌號的銅合金的原料，不必再經熔煉成大耳陽極生產電解銅等工序，使回收的銅及銅合金得到直接合理使用，所以本發明的工藝方法簡單易行，成本低，經濟效益好，銅、銅合金、鉛錫合金焊料(或鉛或錫)的回收率高，例如鉛錫合金焊料成錠後的回收率都高達92%以上。
2.本發明工藝專用的坩堝設備結構簡單，使用方便有效.


圖1本發明的鉛錫回收工藝專用坩堝的立面剖視圖〔1〕為坩堝〔2〕為坩堝壁〔3〕為放流口〔4〕為吊耳圖2本發明的鉛錫回收工藝專用坩堝的俯視3盛表面塗有鉛錫的廢舊器件的網狀筐示意圖用以下非限定性實施例更具體地描述本發明，將有助於對本發明及其優點的理解，而不作為對本發明保護範圍的限定，本發明的保護範圍由權利要求書來確定.
實施例1稱取一定量的經水衝洗後乾燥的汽車廢舊水箱置於圓桶形網狀筐中，按上述的手續和設備進行操作，在熔鹽中浸泡3分鐘，在浸泡過程中使網狀筐不斷地上下左右擺動(也可以攪拌熔鹽)，使熔化了的鉛錫合金焊料迅速沉到坩堝底部，所用熔鹽浴的組成為含氯化鈉75%，含氯化鉀25%，用煤氣加熱熔鹽，控制熔鹽浴的溫度為830℃±5℃，匯集到一定量的鉛錫合金焊料從坩堝放流口排出，鑄成鉛錫合金焊料錠，稱重，從熔鹽浴中將網狀筐提出，在坩堝上方停留片刻，從網狀筐中取出已解體的廢舊汽車水箱的部件，立即放入盛有水的水槽中衝洗，水槽中的水溫為室溫，衝洗7分鐘，洗去沾在散開的廢舊汽車水箱部件上的鹽，乾燥後稱重，手選分開送到合金車間熔煉相應牌號的合金，鑄錠後的鉛錫合金焊料的回收率為94%，鉛錫合金焊料中含鉛82.47%含錫15.24%，紫銅中含銅99%，黃銅中含銅90%.兩者可分別製成H62及H59-1銅合金.鉛錫合金焊料可直接作焊料.
實施例2其操作方法和所用設備基本同實施例1，唯不同的是在熔鹽中浸泡7分鐘，熔鹽浴的組成為含氯化鈉65%，含氯化鉀35%，控制熔鹽浴的溫度為790℃±5℃，在水槽中衝洗12分鐘，鑄錠後的鉛錫合金焊料的回收率為93.9%，鉛錫合金焊料中含鉛35.42%，含錫37.66%，紫銅中含銅99%，黃銅中含銅90%.兩者可分別製成H62，H59-1合金.鉛錫合金焊料可直接作焊料.
實施例3其操作方法和所用設備基本同實施例1，唯不同的是在熔鹽中浸泡5分鐘，熔鹽浴的組成為含氯化鈉50%，含氯化鉀50%，控制熔鹽浴的溫度為720℃±5℃，在水槽中衝洗10分鐘，鑄錠後的鉛錫合金焊料的回收率為92%，鉛錫合金焊料中含鉛90%，含錫1.65%，紫銅中含銅99%，黃銅中含銅90%.兩者可分別製成H62，H59-1合金.鉛錫合金焊料可直接作焊料.
實施例4其操作方法和所用設備基本同實施例1，唯不同的是在熔鹽中浸泡10分鐘，熔鹽浴的組成為含氯化鈉35%，含氯化鉀65%，控制熔鹽浴的溫度為760℃±5℃，在水槽中衝洗12分鐘.
實施例5其操作方法和所用設備基本同實施例1，唯不同的是在熔鹽中浸泡15分鐘，熔鹽浴的組成為含氯化鈉25%，含氯化鉀75%，控制熔鹽浴的溫度為810℃±5℃，在水槽中衝洗15分鐘.
權利要求
1.一種銅及銅合金製品的表面上的鉛錫回收的工藝方法，將熔點高於850℃的，表面上塗有鉛錫合金(或鉛或錫)的銅及銅合金制的廢舊器件，置於熔鹽浴中浸泡1-15分鐘，攪拌熔鹽或上下左右擺動在其表面上塗有鉛錫合金(或鉛或錫)廢舊器件，從熔鹽浴中取出已自動解體的銅及銅合金制的廢舊器件的部件，在水中衝洗，本發明的特徵是，1)所用的熔鹽的組成為含氯化鈉20-80%，含氯化鉀20-80%，2)控制熔鹽浴的溫度為690℃-850℃，3)從表面塗有鉛錫合金(或鉛或錫)的銅及銅合金制的，廢舊器件上分離下來的熔融狀態的鉛錫合金焊料(或鉛或錫)下沉到盛有熔鹽的容器的底部，從其容器底部的最低處的放流口排出，鑄成錠。
2.根據權利要求1的鉛錫回收的工藝方法，其特徵是，熔鹽的組成為含氯化鈉50-70%，含氯化鉀30-50%。
3.根據權利要求1的鉛錫回收的工藝方法，其特徵是，控制熔鹽的溫度為700°-760℃。
4.一種銅及銅合金製品表面上的鉛錫回收工藝的專用坩堝，本發明的特徵是，為一個桶狀，有一放流口，用一個塞堵住，坩堝的底面向放流口處傾斜，其傾斜的角度為10°-15°，放流口位於坩堝底側部的最低處。
5.根據權利要求4的專用坩堝，其特徵是，在接近坩堝上口的四周安裝一個法蘭。
6.根據權利要求5的專用坩堝，其特徵是，在法蘭上安裝三個吊耳。
7.根據權利要求5的專用坩堝，其特徵是，坩堝為圓桶狀，法蘭為圓環狀，三個吊耳在法蘭上的位置為二個吊耳之間的夾角為90°，另一個吊耳與這二個吊耳之間分別成135°角。
全文摘要
本發明涉及一種銅及銅合金製品表面上鉛錫等的回收工藝方法。表面上塗有鉛錫(或鉛或錫)的廢舊器件在熔鹽中浸泡，熔化的鉛錫合金(或鉛或錫)鑄成錠。溶鹽的組成為含氯化鈉20～80％，含氯化鉀20～80％。熔鹽的溫度控制在690～850℃。經熔鹽燙洗的廢舊器件的部件用水衝洗，使鉛錫合金(或鉛或錫)與銅及銅合金很好地分離。本工藝方法的優點是連續操作，熔鹽損失小，鉛錫合金焊料可直接回收再作為焊料，銅及銅合金可直接配製成適宜牌號的合金。
文檔編號C23F1/10GK1072218SQ9111045
公開日1993年5月19日 申請日期1991年11月9日 優先權日1991年11月9日
發明者朱萬良, 孫振坤 申請人:洛陽銅加工廠