光亮杂铜熔体取样的探索与研究

光亮杂铜熔体取样的探索与研究

赵阳

金川集团股份有限公司检测中心  甘肃省金昌市金川区737100

摘要：光亮铜是指含铜量在99.95%以上，从电镀溶液中电镀所得到颜色发红并且光亮的一种铜。其本质上还是铜，只是人们根据含铜量以及生产工艺的不同，将铜划分为红铜、紫铜、黄杂铜、镀白铜等。就目前而言，国内铜行业针对光亮杂铜的检测方法一般采取目测品位法和中频炉熔融取样两种方式进行。

关键词：光亮杂铜；熔融取样；石英试管；剪切；

光亮铜作为金川集团公司采购的外购杂铜种类之一，包括铜管、铜线、铜棒和纯铜接头等。检测方法一般是通过现场对整批次废杂铜或样品的现验和铜含量的目测，直接判定该车废杂铜的铜品位叫目测铜品位法，该方法主要应用于1＃废杂铜和种类单一目测品位法的应用。但是目测法，必须建立在大量的试验数据的基础上，通过长期的检验工作的经验积累，才可能具备一定的水平和能力，对于检测人员的业务水平要求非常高。

而另一种常用的方法是熔融取样法，为保证所采样品的代表性，一般使用中频炉熔化、冷却后，再通过钻样、加工研磨等工序进行样品制备、化验分析。这种检测方法，仅从采样、熔样、冷却再到样品制备的流转过程，至少需要三天以上的时间才能完成，不仅检测时限长、生产效率低、劳动强度大，且在制样过程中需要依靠中频炉、钻床、制样机等设备的频繁使用，在经济成本方面的耗费非常大。

一、光亮铜熔体取样的思路

光亮铜是杂铜种类中，铜含量最高的物料之一，且杂质成分的含量极低。使用中频炉对所采集的样品进行融化，属于将样品进行混匀的一种方式，但是冷却后的样锭满足不了化验分析，我们需要将样锭通过钻取的方式，使用钻床将样锭钻成碎屑，然后在使用制样机进行研磨，以达到化验分析所需的粒度。通过光亮铜与其它杂铜的熔样对比发现，光亮铜在熔样过程中，以及样锭冷却后，都没有熔渣产生，其主要原因是所含杂质极低的原因所致。因此，光亮铜的熔样过程中无需考虑熔样加权的问题，针对这一点，我们将通过直接制样分析和融化过程中取样进行探索研究。

（一）直接制样分析法

结合光亮铜的特性，直接制样分析法，必须要求取样人员首先将现场的物料进行分捡，使每个检验批次的物料种类分别达到一致的状态，特别是针对包装方式的不同，我们需要采取破包等方式进行分捡，然后对分捡后的批次重新计量，核准检验批。针对线状的光亮铜样品，我们可采取剪切的方式进行制样，对于铜管状等无法剪切的光亮铜，我们可直接采取钻样的方式进行制样。此方法具有制样效率高和检测成本低的优点，但存在缺点较多，主要表现为分捡的人工成本高、分捡耗时长、场地要求高，在物料量少的情况下可便于实施，但到货量集中的情况下实施难度大。

（二）熔体取样法

使用中频炉熔样，是利用电磁感应和电流热效应原理而进行工作，即由电磁感应在金属材料内产生感应电流，感应电流在金属材料中流动时产生热量，使金属材料加热和熔化，可有效控制炉温，使金属熔液温度均匀且损耗相对较少。特别使对于形态不规则的样品，通过中频电源能快速加热又能对金属进行电磁搅拌作用，以获得高温且均匀的金属液。由于光亮铜其本质铜品位含量极高，而杂质极低，因此光亮铜样品在熔体混合的过程中，始终达到品质均匀的状态。但在目前熔样完毕后，样锭无法达到化验分析用样，因而需要进一步制样工艺，为省去后续制样环节我们试图通过直接从熔体取出可供分析的样品，直接达到分析用样的标准。

二、熔体取样工具的选择和取样方式

光亮铜样品在混合的熔体状态下，温度在1084.62℃左右。为了使取样器具能够满足高温状态不受影响，且不影响样品质量，因此在取样器具的材料选择上，必须使用耐受温度高于1300℃以上的材料，并且在插入熔体时能够保持形态的器具。最终，我们通过实验确定了石英材质的试管为最佳熔体取样器具。其熔点温度在1300℃以上高于铜的熔点，同时试管在插入铜熔体中不会发生熔化变形，能够保持试管的笔直，同时在试管了另一头加装吸耳球，可通过吸附的方式将均匀的熔体提取至石英试管内，并使用水冷的方式对试管内的样品进行快速冷却。根据化验分析所需的样品质量，重复操作数次以达到所需样量。

试管所取的样品形态为线条状，为了便于后续制样和符合化验分析的粒度需求，我们选择了直径为3mm的石英石试管将熔体吸附至管内，然后将冷却后的线条状样品通过剪切的方式，剪成长度、直径均在3mm以内的颗粒状试样。此方法不仅简化了钻样、制样研磨的过程，同时可大幅度提升样品制备的效率，缩短样品制备时间。

三、验证的方式和数据

（一）数据验证：为了对熔体直接取样的数据结果与钻取方式的数据结果一致性进行验证，我们将不同规格的光亮铜线、铜杆、铜管等同一批次的样品。采取熔体过程中取样和浇铸成样锭后钻样、制样的两种方式同时进行化验分析，以达到检验两种取制样方式不存在分析变差的目的。通过分析结果的比对发现，光亮铜两种取样方式的出的主品位铜的化验结果基本一致，不存在主品位分析差异，同时对杂质元素进行分析比对发现，由于光亮铜的含量中不含有贵金属金、银等元素，因此光亮铜在熔化的状态下不存在温度偏差而导致金、银等元素出现偏析的情况。

（二）效果验证：通过大量的实验结果数据比对，我们得到了两种取样方式分析结果一致的答案。在熔体直接取样方法的效果验证上，我们通过取制样时间的比对方式，对熔体取样和钻取制样的工作效率进行检验，通过耗时比对得出的结论为，熔体直接取样所耗时在平均1h左右，而钻取制样的过程，从熔样、浇铸、冷却再到研磨制样，至少需要5h以上才能完成。因此熔体取样的方法能够满足检测要求，且效率高用时短，特别是在检测成本方面可达到降本节约的效能。

参考文献

[1]杨红建，陈炜.浅谈废杂铜检验的探索与实践.铜业工程 2014（000）004

[2]GB/T 13587-2002