銅金屬再生和資源利用

有色金屬再生與干凈銅資源的利用第十一章10.1概述

人口、資源、環(huán)境是世界未來發(fā)展的三大課題，有色金屬再生是指有色金屬?gòu)U料和廢件經(jīng)過冶煉或產(chǎn)出有色金屬或合金的過程。再生金屬又稱為二次資源。再生銅所占的比例：美國(guó)47.83％，德國(guó)54.11％，日本53.74％。世界平均30%。意義：品位高、雜質(zhì)少、易于處理，其生產(chǎn)費(fèi)用、基建投資、能源

消耗及環(huán)境保護(hù)費(fèi)用等均低于原生有色金屬的相應(yīng)費(fèi)用。1．變廢為寶，擴(kuò)大有色金屬資源2．節(jié)約投資，降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益3．節(jié)約能源4．減少環(huán)境污染10.2來源 (1)原生金屬冶煉過程產(chǎn)出的廢品、廢料、廢渣等；

(2)各種機(jī)加工過程中產(chǎn)出的廢品和廢料；

(3)報(bào)廢的機(jī)器設(shè)備、儀器儀表及日常用品的廢件和廢料。特點(diǎn)：

(1)由于來源不同，原料的物理形態(tài)差異很大；

(2)原料的化學(xué)成分波動(dòng)大；

(3)原料的混雜程度大，除有色金屬外，還混有黑色金屬和各種非金屬材料。預(yù)處理： 廢料分類(分揀)、廢件解體、電磁分選或重、浮選。

10.3二次銅資源的利用方法主要有兩類：

一是直接利用，即廢雜銅直接熔煉成銅合金或紫精銅；二是間接利用，即將雜銅先經(jīng)火法處理鑄成陽極銅，然后電解精煉成電解銅，同時(shí)回收各種有價(jià)成分。

10.3.1直接利用

原料通常是廢純銅或廢純銅合金。生成銅線錠、銅箔、氧化銅或銅合金等。

1）廢純銅生產(chǎn)銅線錠

熔煉廢純銅一般采用堿性爐襯的反射爐，也可以采用感應(yīng)電爐或坩堝爐。冶煉過程由加料、熔化、氧化、還原和澆鑄五個(gè)工序組成。

2）純凈雜銅生產(chǎn)銅合金純凈雜銅：紫雜銅、廢黃銅、黃雜銅、白雜銅、青雜銅等。工藝過程：配料、熔化、去氣、脫氧、調(diào)整成分、精煉、澆鑄等環(huán)節(jié)。熔煉銅合金的設(shè)備反射爐、感應(yīng)電爐和坩堝爐和銅冶煉設(shè)備相同。3）廢純銅生產(chǎn)銅箔工藝流程為：廢銅線在500℃下進(jìn)行焙燒除去油脂，然后置于氧化槽中，用含銅40～42g／L、H2S04120～140g／L的廢電解液或酸洗液，在80～85℃和連續(xù)鼓空氣的條件下進(jìn)行溶解；當(dāng)溶液含銅量增加至80g／L以上后再在不銹鋼或鈦?zhàn)龀傻妮佂碴帢O和用鈦制成的不溶陽極電解槽進(jìn)行電解沉積。

4）銅灰生產(chǎn)硫酸銅

銅灰大多是銅材在拉絲、壓延加工過程中表層脫落下來的銅粉,含金屬銅60

～

70％,氧化銅20～30%，表面有潤(rùn)滑油和石墨粉等組成的油膩層。

銅灰先在回轉(zhuǎn)窯中于300℃點(diǎn)火時(shí)燃燒，在700～800℃高溫下，通入空氣使銅粉氧化，生成易溶于酸的氧化銅或氧化亞銅。焙燒熟料經(jīng)篩分，獲含銅約90％的細(xì)料，送入鼓泡塔用廢電解液溶解銅。浸出液送入帶式水冷結(jié)晶機(jī)，再經(jīng)增稠、離心過濾、晶體烘干

最后獲含銅96～98％的硫酸銅產(chǎn)品。10.3.2間接利用

雜銅反射爐精煉陽極銅工藝：1）1段法

適宜處理一些雜質(zhì)較少且成分不復(fù)雜的雜銅優(yōu)點(diǎn)：流程短、設(shè)備簡(jiǎn)單、建廠快、投資少。缺點(diǎn)：該法在處理成分復(fù)雜的雜銅時(shí)，產(chǎn)出的煙塵成分復(fù)雜，難以處理；同時(shí)精煉操作的爐時(shí)長(zhǎng)、勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)率低。

總回收率(％)：黃雜銅99.7，次粗銅96，紫雜銅99.8，殘極、銅粒99.9。

2）2段法 適用于含鋅高的黃雜銅和含高鉛、錫的青雜銅雜銅鼓風(fēng)爐或轉(zhuǎn)爐次粗銅反射爐陽極銅工藝：

含鋅高的黃雜銅和白雜銅采用鼓風(fēng)爐-反射爐流程比較合理。其特點(diǎn)是產(chǎn)生高鋅爐渣，鋅可以從煙塵中以氧化鋅形態(tài)回收。含鉛、錫高的青雜銅多采用轉(zhuǎn)爐-反射爐流程處理。因?yàn)檗D(zhuǎn)爐不但可以吹煉出高品位的次粗銅，給反射爐精煉創(chuàng)造了有利條件，還可以從煙塵中回收鉛和錫。

3）3段法 用于處理殘?jiān)蛴糜诖笠?guī)模生產(chǎn)的工廠

雜銅鼓風(fēng)爐還原熔煉黑銅轉(zhuǎn)爐吹煉次粗銅反射爐陽極銅工藝：

具有原料綜合利用好，產(chǎn)出的煙塵成分簡(jiǎn)單、容易處理，粗銅品位高，精煉爐操作比較容易，設(shè)備生產(chǎn)率也較高等優(yōu)點(diǎn)；但有過程較復(fù)雜、設(shè)備多、投資大、燃料消耗多等缺點(diǎn)。因此，除大規(guī)模生產(chǎn)和處理某些廢渣外，一般雜銅處理多采用二段法和一段法。4）鼓風(fēng)爐熔煉

原料主要有黃雜銅、白雜銅和各種含銅殘?jiān)?/p>

鼓風(fēng)爐熔煉廢雜銅的工藝原理和礦物銅熔煉工藝相同。但有以下特點(diǎn)：①渣量少，一般不設(shè)前床；②爐內(nèi)應(yīng)保持還原氣氛，以利于合金中的鋅揮發(fā)；③爐身較低，煙氣溫度較高，有利鋅蒸氣在爐頂燃燒生成氧化鋅；④煙塵量大，需要有完善的收塵系統(tǒng)。

熔煉高鋅雜銅時(shí)，機(jī)械損失少，爐渣含銅低，銅的直收率達(dá)99％～99.8％。在熔煉含銅殘?jiān)鼤r(shí)，直收率較低，為95.5％～98％。5）轉(zhuǎn)爐吹煉 原料主要有兩類，一類是鼓風(fēng)爐熔煉含銅爐渣(礦銅渣除外)時(shí)產(chǎn)出的次黑銅；另一類是青雜銅。兩類銅料含銅波動(dòng)在55％～85％之間：其余為Zn、Pb、Sn、Ni、Fe、As、Sb等金屬雜質(zhì)。 轉(zhuǎn)爐有臥式和立式兩種。臥式轉(zhuǎn)爐處理量大，熱利用率高。立式轉(zhuǎn)爐熱利用率較低、處理量小，僅適用于較小的工廠。中國(guó)處理黑銅用的轉(zhuǎn)爐容量一般為2.5～3t。 轉(zhuǎn)爐吹煉產(chǎn)物主要為次粗銅和轉(zhuǎn)爐渣。次粗銅的含銅量為88％～92％，轉(zhuǎn)爐渣含銅為30％～40％、鉛4％～10％、錫7％～8％。轉(zhuǎn)爐渣返回鼓風(fēng)爐熔煉回收其中的銅及其他有價(jià)元素。 轉(zhuǎn)爐吹煉銅的直收率為75％～80％，電耗150kw?h／t粗銅。

6）反射爐精煉

用于廢雜銅精煉爐有回轉(zhuǎn)式、傾動(dòng)式和固定式三種?；剞D(zhuǎn)式精煉爐適用于精煉熔融粗銅，僅允許加入20％～25％的固體料。傾動(dòng)式和固定式反射爐適于使用固體料，如粗銅錠、殘極、經(jīng)打包機(jī)壓成的大塊雜銅等。中國(guó)再生銅廠均使用固定式精煉反射爐。它容量范圍較大(25～110t)，熔池面積在6～20m2，床能率為3～9t／