材料的再生循環(huán)利用

第六講材料的再生循環(huán)利用§1節(jié)能減排與循環(huán)經(jīng)濟(jì)§2鋼鐵材料的再生循環(huán)§3有害元素的脫除技術(shù)

§4有色金屬的循環(huán)利用2/6/20231§1節(jié)能減排與循環(huán)經(jīng)濟(jì)2/6/202321.1循環(huán)經(jīng)濟(jì)的定義

循環(huán)經(jīng)濟(jì)（cycliceconomy）即物質(zhì)閉環(huán)流動(dòng)型經(jīng)濟(jì)，是指在人、自然資源和科學(xué)技術(shù)的大系統(tǒng)內(nèi)，在資源投入、企業(yè)生產(chǎn)、產(chǎn)品消費(fèi)及其廢棄的全過(guò)程中，把傳統(tǒng)的依賴(lài)資源消耗的線形增長(zhǎng)的經(jīng)濟(jì)，轉(zhuǎn)變?yōu)橐揽可鷳B(tài)型資源循環(huán)來(lái)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)。2/6/202331.2循環(huán)經(jīng)濟(jì)的基本特征

傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)是“資源－產(chǎn)品－廢棄物”的單向直線過(guò)程，創(chuàng)造的財(cái)富越多，消耗的資源和產(chǎn)生的廢棄物就越多，對(duì)環(huán)境資源的負(fù)面影響也就越大。

循環(huán)經(jīng)濟(jì)則以盡可能小的資源消耗和環(huán)境成本，獲得盡可能大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，從而使經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)過(guò)程相互和諧，促進(jìn)資源永續(xù)利用。因此，循環(huán)經(jīng)濟(jì)是對(duì)“大量生產(chǎn)、大量消費(fèi)、大量廢棄”的傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)模式的根本變革。其基本特征是：在資源開(kāi)采環(huán)節(jié)，大力提高資源綜合開(kāi)發(fā)和回收利用率。在資源消耗環(huán)節(jié)，大力提高資源利用效率。在廢棄物產(chǎn)生環(huán)節(jié)，大力開(kāi)展資源綜合利用。在再生資源產(chǎn)生環(huán)節(jié)，大力回收和循環(huán)利用各種廢舊資源。在社會(huì)消費(fèi)環(huán)節(jié)，大力提倡綠色消費(fèi)。2/6/202341.3循環(huán)經(jīng)濟(jì)——新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模式2/6/20235§2鋼鐵材料的再生循環(huán)2/6/20236鋼鐵是達(dá)到成熟期的國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的基本原材料。鋼鐵已在各個(gè)領(lǐng)域中被廣泛的應(yīng)用，鋼鐵支撐著現(xiàn)代文明。我國(guó)自1996年鋼生產(chǎn)量達(dá)到億噸水平后，現(xiàn)已連續(xù)多年是世界第一鋼鐵生產(chǎn)國(guó)。這種速度在國(guó)際鋼鐵歷史上是從未有過(guò)的。但是在鋼鐵產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展的過(guò)程中出現(xiàn)的原料緊張、資源透支、環(huán)境污染和資源浪費(fèi)等問(wèn)題，對(duì)中國(guó)鋼鐵產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展產(chǎn)生了重大影響。

2.1廢鋼鐵的處理2/6/20237

鋼鐵生產(chǎn)流程中，能源消耗和污染排放主要集中在燒結(jié)、焦化、煉鐵等工序，約占鋼鐵生產(chǎn)能耗總量的60%，而循環(huán)使用高純度廢鋼，相當(dāng)于跳過(guò)這些高能耗環(huán)節(jié)，直接進(jìn)入到轉(zhuǎn)爐、電爐工序。與使用鐵礦石相比，用廢鋼煉鋼可節(jié)約能源60%、節(jié)水40%，減少排放廢水76%、廢氣86%、廢渣72%。從資源再生角度，從鋼材—制品—使用—報(bào)廢—回爐煉鋼，每8至30年左右一個(gè)循環(huán)，可無(wú)限循環(huán)使用，且自然損耗率低。每多用1噸廢鋼，可少用1.7噸精礦粉，減少4.3噸原生鐵礦石的開(kāi)采。

2000—2009年我國(guó)廢鋼鐵年應(yīng)用量從2900萬(wàn)噸增長(zhǎng)到8310萬(wàn)噸，增長(zhǎng)近3倍，平均每年增加600萬(wàn)噸；2009年我國(guó)鋼鐵產(chǎn)業(yè)消耗廢鋼鐵同比增長(zhǎng)15.4%，是世界最大廢鋼鐵需求市場(chǎng)?！袊?guó)廢鋼鐵協(xié)會(huì)/10/0621/08/69MJC1P4000146BC.html廢鋼的節(jié)能減排優(yōu)勢(shì)2/6/20238

▲化學(xué)成分的多樣化。能按化學(xué)組成分選分離最理想，但實(shí)際上有相當(dāng)?shù)木窒扌?。作為合金成分添加的金屬元素有Si，Mn，Cr，Mo，Ni，Cu，V，Ti，Zr等，其組合花樣繁多。此外，還有Zn，Sn等鍍層金屬的混入。

▲鋼鐵精煉工藝復(fù)雜化。在鋼鐵精煉過(guò)程中，根據(jù)各種元素形成氧化物條件的不同，以氧化物的形式除去。因此，比鐵易于形成氧化物的元素幾乎都可以從鋼水中除去，而比鐵難于氧化的元素則幾乎全部殘存于鋼水中。因而，鋼鐵中的元素從冶金理論上可以分為以下四種類(lèi)型。2.2廢鋼鐵處理與雜質(zhì)問(wèn)題全部殘存的元素:Cu，Ni，Sn，Mo，Co，W，As，(Sb);

不能完全除去的元素:Cr，Mn，P，S;（C、H、N）與沸點(diǎn)、蒸氣壓等無(wú)關(guān)的元素:Zn，Cd，Pb，(Sb);

能全部除去的元素:Si，Al，V，Zr，B等。2/6/20239鋼水中殘余元素按氧化勢(shì)大小的分類(lèi)氧化勢(shì)小于鐵：銅

鎳

鈷

砷

鎢

鉬

錫

銻完全保留，除Sb外氧化勢(shì)與鐵接近：硫

磷

錳

鉻

碳

氫

氮部分保留氧化勢(shì)大于鐵：鉛

鋅

釩

鈦

硅

鋁

鋯

鈣

鎂

鈮可完全除去原理：在鋼鐵精煉過(guò)程中，根據(jù)各種元素的氧化勢(shì)，以氧化物的形式除去。因此，比鐵易于形成氧化物的元素幾乎都可以從鋼水中除去，而比鐵難于氧化的元素則幾乎全部殘存于鋼水中。第一類(lèi)元素的氧化勢(shì)低于鐵,

即在煉鋼時(shí)的氧化反應(yīng)將不涉及這些元素,結(jié)果這些殘余元素將全部積存在最終的鋼鐵產(chǎn)品中。第二類(lèi)殘余元素的氧化勢(shì)與鐵接近,

在煉鋼的吹煉過(guò)程中,其中一部分將被氧化除去,在鋼水中殘存的部分將取決于它們?cè)阡撍蜖t渣的成分,兩者確定了殘余元素在鋼水和爐渣中的分配因數(shù)。第三類(lèi)元素的氧化勢(shì)要高于鐵,

在吹煉過(guò)程中,它們首先被氧化進(jìn)入渣相中除去,一般不進(jìn)入鋼水。2/6/2023102.3鋼鐵再生循環(huán)中的成分控制

2.3.1鋼中殘余元素M殘及其對(duì)鋼性能的影響——合金化的另一類(lèi)認(rèn)識(shí)

鋼中的M殘問(wèn)題是環(huán)境材料學(xué)面臨的重要問(wèn)題之一。殘余元素的存在是影響再生鋼材質(zhì)量的主要因素。

純凈鋼工程是我國(guó)鋼鐵工業(yè)的重大項(xiàng)目，廢鋼的循環(huán)利用使這個(gè)問(wèn)題更為復(fù)雜，鋼中殘余元素對(duì)鋼材性能影響的主要內(nèi)容包括：

▲鋼中M殘的來(lái)源;

▲M殘?jiān)阼T錠過(guò)程中的凝固偏析和熱處理時(shí)的晶界偏析;

▲M殘?jiān)跓峒庸み^(guò)程中表面熱脆現(xiàn)象中的作用;

▲M殘?jiān)阡摰牡诙?lèi)回火脆性現(xiàn)象中的作用;

▲M殘對(duì)鋼材耐蝕性能、應(yīng)變時(shí)效行為的影響;

▲M殘對(duì)抑制晶粒長(zhǎng)大作用的影響等。2/6/202311鋼水中的殘余元素的來(lái)源可分為:

(1)廢鋼中的合金鋼：廢鋼分選工序尚無(wú)滿(mǎn)意的技術(shù)。

(2)廢鋼中的表面涂層或鍍層:

(3)廢鋼中裹雜的有色金屬:

最重要的有汽車(chē)廢鋼,主要雜質(zhì)為銅。在世界范圍內(nèi),銅是鋼中殘余元素增加最快的。

錫是鋼中極為有害的殘余元素之一。鋼中的氫和氮主要來(lái)源于煉鋼時(shí)的爐內(nèi)氣氛,其含量主要取決于鋼種和煉鋼工藝。

鋼中全保留元素在鋼中全部為置換式合金元素,它們的含量必須達(dá)到一個(gè)明顯的量時(shí)(一般為萬(wàn)分之幾以上),才能對(duì)鋼產(chǎn)生明顯的作用。而間隙式合金元素,其含量有時(shí)只要達(dá)到百萬(wàn)分之幾的含量級(jí)水平就足以使鋼的性能發(fā)生很大的變化(IF鋼)。2.3.2鋼中殘余元素的來(lái)源2/6/2023122.3.3殘余元素在鋼中的行為和對(duì)鋼材性能的影響

殘余元素在鋼中偏析除過(guò)渡金屬鎳、鈷、鎢、鉬、錳、鉻外，多數(shù)殘余元素在鋼中均有較強(qiáng)的偏析能力；偏析過(guò)程既可發(fā)生于鋼液的凝固過(guò)程，也可發(fā)生于隨后的固態(tài)相變，后者發(fā)生在有較長(zhǎng)擴(kuò)散時(shí)間的工藝過(guò)程中。

殘余元素在鋼中凝固偏析的傾向和晶界富集因數(shù)元素名稱(chēng)凝固偏析因數(shù)晶界富集因數(shù)硫0.9825000

磷0.87200～750

碳0.8710000

銻0.801000氮0.72—

砷0.70250氫0.68—

錫0.50250～750

銅0.44100～200鎳、鉬0.20—錳0.16—鎢0.10—鈷0.10—鉻0.05—2/6/202313

相應(yīng)于凝固偏析，殘余元素在固態(tài)相變或加熱中，也可能產(chǎn)生晶界偏析，鋼的第二類(lèi)回火脆性主要就是磷、錫、砷、銻在晶界上偏析脆化引起的。鋼中第三組元對(duì)殘余元素在晶界偏析的影響很大：危害鎳、錳、鉻、釩、鎢、鉬、鈦、鋯對(duì)磷偏析的影響依次增強(qiáng)；鎳、鉻明顯加強(qiáng)銻在鋼中的偏析程度；硅、錳強(qiáng)烈影響殘余元素在晶界偏析。故在現(xiàn)代超純凈鋼概念中，已將硅、錳列入應(yīng)控制的雜質(zhì)元素,含量要求控制在0.05%以下。2/6/202314

殘余元素對(duì)鋼材高溫塑性的影響銅裂：由于銅在鋼中的溶解度低,如果鋼的熱加工(鍛造或熱軋)溫度在銅的熔點(diǎn)(1083℃)以上則銅在表面沉積，形成液膜,并沿晶界向鋼內(nèi)部浸潤(rùn),最后導(dǎo)致嚴(yán)重的銅裂,這是目前已發(fā)現(xiàn)的最嚴(yán)重的加工熱脆性機(jī)制之一。如果鋼中殘余元素僅有銅,則只要?dú)埩看笥?.35%,在正常軋制條件下,軋坯表面即會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的銅裂，在當(dāng)代連鑄工藝中,連鑄坯在步進(jìn)式連續(xù)加熱爐中長(zhǎng)時(shí)間的高溫氧化條件都促進(jìn)產(chǎn)生銅脆現(xiàn)象。由于鋼材的正常軋制和鍛造溫度區(qū)間一般在1000～1150℃,恰好落在銅的熔點(diǎn)范圍。

2/6/202315

減輕銅脆的途徑：提高銅合金的熔點(diǎn),其中鎳和鉬最為有效。例如，若鋼中鎳或鉬含量為銅的一半,則含銅0.75%的鋼也可以順利地進(jìn)行熱軋。反之，鋼中殘余元素錫、砷、銻均會(huì)降低銅的熔點(diǎn)從而加強(qiáng)銅脆敏感性。如果沒(méi)有銅的存在，這些殘余元素在微量情況下,對(duì)鋼材熱塑性并未表現(xiàn)有顯著影響。鋼中碳含量越高,由Fe-Cu-C三元相圖可知奧氏體中銅的溶解度更低,銅脆敏感性也越高。2/6/202316

鋼中過(guò)高硫含量導(dǎo)致熱加工中熱裂。這種裂紋不是從表面，而是從內(nèi)部產(chǎn)生開(kāi)裂。其原因是生成液相的FeS，其熔點(diǎn)僅為816℃，這種低熔點(diǎn)相對(duì)鋼奧氏體晶界有很好的潤(rùn)濕性，所以這種熱裂是一種沿晶裂紋，鋼材熱加工溫度如低于816℃，F(xiàn)eS為固相則不存在熱裂，反之如果熱加工溫度高于1038℃，F(xiàn)eS將在鐵中重溶，只有在816～1038℃區(qū)間，含硫鋼才進(jìn)入熱脆區(qū)。

鋼中添加足夠的Mn元素,將與硫形成高熔點(diǎn)MnS，可有效降低或消除由硫引起的熱脆。對(duì)普碳鋼,鋼中碳含量為0.2%時(shí)，熱脆最為嚴(yán)重，碳含量低于0.2%或高于0.2%均可使鋼的熱塑性提高。硫引起的熱脆2/6/202317

殘余元素對(duì)鋼回火脆性的影響

淬火鋼回火后出現(xiàn)韌性下降的現(xiàn)象即回火脆性。淬火鋼在回火時(shí)，隨著回火溫度的升高，硬度降低，韌性升高。但是在許多鋼的回火溫度與沖擊韌性的關(guān)系曲線中出現(xiàn)了兩個(gè)低谷，一個(gè)在200~400℃之間（不可逆回火脆性，低溫回火脆性），另一個(gè)在450~650℃之間（可逆回火脆性，高溫回火脆性；回火保溫后，緩冷出現(xiàn)，快冷不出現(xiàn)，出現(xiàn)脆化后可重新加熱后快冷消除。）。隨回火溫度的升高，沖擊韌性反而下降的現(xiàn)象，回火脆性可分為第一類(lèi)回火脆性和第二類(lèi)回火脆性。合金鋼中存在的微量殘余元素是產(chǎn)生第二類(lèi)回火脆性的主要原因,在中溫回火脆性區(qū),殘余元素有足夠的擴(kuò)散能力,如果有足夠長(zhǎng)的時(shí)間這些殘余元素將逐漸由晶內(nèi)向晶界偏析,最終導(dǎo)致晶界脆化。在力學(xué)性能上,反映為鋼的韌-脆轉(zhuǎn)變溫度(Tk)上升和沖擊功下降,在沖擊斷口上,以沿晶斷裂為其微觀特征,用俄歇電鏡分析可以發(fā)現(xiàn)在斷口表面,有高濃度的殘余元素富集。2/6/202318

鋼中含有硅及錳元素時(shí),將大大促進(jìn)殘余元素引起的第二類(lèi)回火脆性。這可能是由于硅、錳促進(jìn)殘余元素在鋼中的擴(kuò)散及偏析能力。適量的鉬,一般為0.2%～0.5%,即可有效地抑制第二類(lèi)回火脆性。引起第二類(lèi)回火脆性的殘余元素為磷、錫、砷和銻,其影響強(qiáng)度亦按上述次序遞減,其原因可能與不同元素在鋼中的擴(kuò)散和偏析能力以及它們?cè)阡摼Ы缟系男袨橛嘘P(guān)。一些研究結(jié)果表明,可以用加權(quán)因數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)殘余元素對(duì)回火脆性的影響,不同鋼種各元素的加權(quán)因數(shù)亦不同。采用經(jīng)驗(yàn)公式:K=(Mn+Si)(10P+5Sb+4Sn+As)

式中濃度采用（Wt%）；K值定義為純凈度。根據(jù)殘余元素對(duì)回火脆性的影響，由于一般錫、砷、銻的加權(quán)因數(shù)均小于磷,故可將四種殘余元素的總量加和，作為鋼材純凈度中的一個(gè)指標(biāo)。為了有效防止第二類(lèi)回火脆性，對(duì)于大型發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子用鋼35NiCrMoV，純凈度控制在K=(1.6～4)×10-3可以有效地避免第二類(lèi)回火脆性。2/6/202319

第三組元對(duì)殘余元素晶界偏析致脆有促進(jìn)作用,這里特別強(qiáng)調(diào)應(yīng)嚴(yán)格控制鋼中的硅、錳含量。錳含量將涉及鋼的精煉及脫氧工藝的改進(jìn)。上述四種殘余元素中,只有磷在煉鋼時(shí)可以除去,其余三種都是屬于全保留元素。目前由于尚無(wú)滿(mǎn)意的技術(shù)可以經(jīng)濟(jì)地除去這些殘余元素,隨著廢鋼的多次循環(huán),這些元素的殘量在鋼中將逐漸增多,這種材質(zhì)的污染將導(dǎo)致本世紀(jì)以后全球鋼材性能的逐漸退化，因此：

如何控制含錫廢鋼的使用如何對(duì)高錫或高砷鋼水進(jìn)行預(yù)處理如何有效控制鋼材的工業(yè)污染問(wèn)題，即純凈鋼工程急需研究有效的對(duì)策。2/6/202320

殘余元素對(duì)鋼材抗腐蝕性能的影響

從熱力學(xué)分析，鋼水中所有全保留殘余元素均傾向于減小鋼在氧化性酸中的腐蝕速度。其原因是這類(lèi)元素的氧化勢(shì)要低于鐵，隨著鋼的選擇性溶解，鋼中殘余元素將逐漸在鋼表面沉積，由此逐漸減小鋼的腐蝕速度。鋼中殘銅量如量超過(guò)0.15%,

則酸浸后可以見(jiàn)到鋼表面沉積一層粉紅色的銅層。然而，殘余元素銅對(duì)鋼材耐酸蝕性的益處在實(shí)際使用中并無(wú)明顯作用，相反引起酸洗過(guò)程中不必要的麻煩。與酸蝕情況不同，殘余元素銅可以有效地提高鋼材抗大氣腐蝕的能力，這是因?yàn)殂~可以明顯影響鋼材表面的銹蝕機(jī)制。不含銅的鋼材在戶(hù)外極易銹蝕，表面會(huì)形成一層松軟的黃色銹層，這種多孔的松軟銹層容易吸水，且很難干燥。這種銹層不但沒(méi)有任何保護(hù)作用，相反會(huì)不斷加快銹蝕進(jìn)程。2/6/202321

鋼中含有少量銅、磷、鎳、鉻等殘余元素,在大氣腐蝕條件下，表面將形成一層較硬的黑色銹層，與鋼的結(jié)合性好，且非常致密、不吸水，這種致密連續(xù)的銹層,對(duì)鋼具有保護(hù)作用。在大氣腐蝕情況下，鋼材銹蝕的主要原因是在自然條件下表面存在水膜，而無(wú)水的干燥條件下，鋼材不銹蝕。鋼中殘余元素的作用恰恰可以延長(zhǎng)鋼表面處于干燥狀態(tài)下的時(shí)間，如果鋼表面只是偶然被澆濕,則這種作用就尤為明顯，室外掛片試驗(yàn)的結(jié)果表明，鋼中只要有殘量銅(0.05%)就可明顯降低銹蝕速率，在磷與銅共存時(shí)更為有效。由于銅對(duì)鋼材耐蝕性方面的有利作用，目前部分鋼種采用銅作為合金元素。尤其是耐大氣腐蝕鋼的磷銅鋼。然而,由于鋼中的銅不能在冶煉中除去,是否在冶煉中加銅來(lái)生產(chǎn)耐蝕鋼,則是應(yīng)當(dāng)仔細(xì)研究的問(wèn)題。2/6/202322

鋼中殘余氮和氫的作用鋼中殘余氮主要以?xún)煞N形式存在：氮與殘余鋁形成AlN。彌散的AlN粒子釘扎奧氏體晶界，因此用鋁脫氧的鋼為本質(zhì)細(xì)晶粒鋼。對(duì)于純凈鋼,由于采用超純凈冶煉、真空脫碳、氧等，鋼中殘余氧和氮很低,而無(wú)須采用鋁脫氧。但在AlN過(guò)低的情況下,應(yīng)研究如何減小奧氏體晶粒粗化傾向。氮作為固溶原子吸附在位錯(cuò)線上。低碳鋼屈服及應(yīng)變時(shí)效鋼的主要原因之一。如果在鋼水中將殘余氮除得很低，或添加足夠的活性元素鈦,釩或鈮捕集這些固溶氮,就可以得到無(wú)應(yīng)變時(shí)效鋼，有利于冷軋鋼板的沖壓成型性。鋼中微量氮對(duì)鋼材力學(xué)性能的影響仍然有許多工作要研究。2/6/202323鋼中殘余的氫

引起高強(qiáng)度合金鋼的延遲破壞，這種破壞形式與氫在鋼中的快速擴(kuò)散和在缺陷位置的局部富集有關(guān)。

避免鋼中的白點(diǎn)曾是高強(qiáng)合金鋼生產(chǎn)的主要關(guān)鍵之一。當(dāng)代由于轉(zhuǎn)爐強(qiáng)沸騰冶煉及鋼水真空處理，鋼中殘氫含量已降到(2～3)×10-6，因此目前鋼中氫造成的損壞大部分是由于環(huán)境滲氫而引起。2/6/202324

鋼鐵和有色金屬的循環(huán)利用過(guò)程中，原添加元素的保留和逸出都是金屬材料生態(tài)循環(huán)的重要現(xiàn)象和問(wèn)題。因分離困難，要設(shè)法控制保留元素的資源性擴(kuò)散；同時(shí)對(duì)逸出元素要研究收集和再利用技術(shù)。

在全保留元素中，Cr、Ni、Co、W、Mo可以提高鋼的淬透性，屬于有益元素；Cu一方面可以引起鋼材高溫?zé)峒庸r(shí)的銅脆，但另一方面又可以提高鋼材耐大氣腐蝕的能力。

鋼中殘余的Sn、As、Sb屬于有害元素，它不但在鋼中幫助加強(qiáng)銅脆，更壞的是它會(huì)導(dǎo)致合金鋼的第二類(lèi)回火脆性。

在部分保留元素中，C、Mn、S、P是常規(guī)控制元素；N有利于鋼奧氏體化時(shí)的晶?？刂?，但同時(shí)也會(huì)引起鋼的應(yīng)變時(shí)效現(xiàn)象。鋼中的H是有害無(wú)益的元素。鋼中的殘余元素含量的控制，是現(xiàn)代煉鋼工業(yè)先進(jìn)水平的代表性標(biāo)志之一。小結(jié):2/6/202325鋼中有害元素的脫除技術(shù)§32/6/202326

在世界范圍內(nèi)，鋼中殘余元素增加最快的是銅，除一部分耐大氣腐蝕廢鋼含有少量的銅(銅含量可達(dá)1.5%)外，銅主要由汽車(chē)廢鋼、廢舊家電回收廢鋼等帶入煉鋼爐。以廢舊汽車(chē)為例，汽車(chē)要使用各種銅制品，如發(fā)電機(jī)、馬達(dá)等。高檔轎車(chē)要使用很多馬達(dá)來(lái)驅(qū)動(dòng)附屬裝置。就是一些普通大眾車(chē)，也要使用40多個(gè)馬達(dá)。此外，還有各種銅導(dǎo)線和銅配件。這些銅在廢車(chē)拆卸時(shí)不可避免地會(huì)進(jìn)入廢鋼中。廢鋼中銅的蓄積程度因地區(qū)不同和廢鋼加工水平的不同而有所不同，日本資料估計(jì)，現(xiàn)在廢鋼中的銅蓄積已達(dá)到0.1%~0.3%。日本廢鋼中銅的蓄積趨勢(shì)3.1廢鋼循環(huán)過(guò)程中銅的蓄積2/6/2023273.2銅在鋼中的作用及其在冶煉中的行為

銅的密度為8.9g/cm3，熔點(diǎn)為1084.5oC；作為合金元素在鋼中除了耐大氣腐蝕用鋼等少數(shù)鋼種外，一般均以有害元素的形式存在。

類(lèi)似的還有Sn,As,Sb,Bi,Ag等元素，一旦進(jìn)入鋼中，就很難再去除掉，它們?cè)阡撝胁粩嗟难h(huán)和富集，有可能使循環(huán)鋼材的性能失控。

用傳統(tǒng)的稀釋方法來(lái)處理廢鋼已不可行。同時(shí)傳統(tǒng)方法也只利用了其中的黑色金屬，而大量的其他有色金屬Cu,Sn,Pb,As,Bi等卻被浪費(fèi)掉。這既是對(duì)鋼材優(yōu)良性能的巨大威脅，又是巨大的浪費(fèi)。因此開(kāi)發(fā)新的廢鋼處理工藝和其他元素的回收技術(shù)十分必要。

由于銅在鋼中的溶解度低，可在鋼表面形成沉積。鍛造或熱軋時(shí)沿晶界向鋼內(nèi)部侵入而導(dǎo)致嚴(yán)重銅裂，成為最嚴(yán)重的熱脆機(jī)制之一。此外，銅還對(duì)深沖、電鍍性能有不利影響。特殊環(huán)境中使用的鋼，高的銅殘余量還可能出現(xiàn)輻照脆性，去應(yīng)力脆性和回火脆性等問(wèn)題；核容器用鋼必須控制銅的殘余含量在0.08%2/6/2023283.3銅的脫除技術(shù)

（1）破碎分選法

低溫破碎技術(shù)是利用材料的低溫脆化溫度的差別對(duì)物質(zhì)進(jìn)行選擇性的破碎和分選的技術(shù)。分選效率可達(dá)90~96%。

（2）生鐵稀釋法用生鐵進(jìn)行稀釋可以將鋼水的含銅量降到容許的范圍內(nèi)，但卻提高了再次循環(huán)使用廢鋼的銅的基準(zhǔn)。

2/6/202329（3）其他方法

融鋁去銅法根據(jù)鐵、銅在溶液中溶解度的不同而進(jìn)行分離的方法?？蓪~降低至很低程度，得到副產(chǎn)品Al-Cu合金，但成本和總鐵損有待論證；氣化分離法利用銅的化合物具有較高蒸汽壓的性質(zhì)而與鐵分離的方法。Cl，HCl，NH4Cl等。去銅率較高。但工藝環(huán)節(jié)多，所用氣體有污染環(huán)境，腐蝕設(shè)備。

Ca-CaC2法

Ca可以和Sn、As、Sb、H等元素形成較穩(wěn)定的化合物而將其從鋼水中脫除。冰銅（锍）反應(yīng)法利用600oC以上Cu，S比FeS穩(wěn)定這一性質(zhì)而進(jìn)行銅鐵分離的方法。廢鋼先脫硫，再去銅。

過(guò)濾吸附法利用過(guò)濾器材料對(duì)鐵、銅的濕潤(rùn)角不同，而進(jìn)行分離的方法。用于鋼水脫銅。真空分離法利用真空狀態(tài)下鋼中殘余元素與鐵的蒸氣壓的不同而分離的方法。1873K時(shí)，0.l%Cu的鐵液中，銅的蒸氣壓約1Pa。在低壓(533Pa)下,KCu可達(dá)到10-4cm/s數(shù)量級(jí)(3.8%C-1%Cu熔體)。此法仍在試驗(yàn)階段。2/6/2023303.4廢鋼中的鋅對(duì)于廢鋼管理、煉鋼和綜合環(huán)境的影響

鍍鋅廢鋼利用的主要難題是廢鋼中的鋅對(duì)于廢鋼管理、煉鋼和綜合環(huán)境的影響。尤其是對(duì)環(huán)境的影響。含鋅廢鋼的來(lái)源。鍍鋅鋼廠生產(chǎn)的各種鍍層產(chǎn)品，包括熱浸鍍鋅、熱鍍鋅擴(kuò)散處理，鍍鋁鋅，電鍍鋅，鐵鋅和鋅鎳合金。加上板卷頭、切邊和殘卷。這部分廢鋼占鍍鋅鋼產(chǎn)量2~5%。

鋅在煉鋼過(guò)程中可以全部脫除，但鋅蒸氣有損于煉鋼車(chē)間、鋼包精煉設(shè)備和鑄造廠的環(huán)境。從燒結(jié)廠利用氧氣轉(zhuǎn)爐塵泥回收鋅代價(jià)高昂。對(duì)于煉鐵和感應(yīng)冶煉，鋅滲透到爐襯之中，對(duì)操作和耐火材料有害。

電解法脫鋅；用苛性鈉溶解的方法脫除廢鋼中的鋅；收集電爐煙塵，但鋅含量要達(dá)到20~40%時(shí)才有再利用價(jià)值…鋅的預(yù)先去除或鋅塵回收：2/6/202331§4有色金屬的循環(huán)利用2/6/202332

巨大的廢鋁積蓄資源為再生鋁產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供了條件，再生鋁產(chǎn)業(yè)布局將進(jìn)一步優(yōu)化，行業(yè)集中度將逐步提高，同時(shí)再生鋁技術(shù)裝備水平提升的空間巨大。再生鋁產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景廣闊。當(dāng)前我國(guó)再生鋁產(chǎn)業(yè)進(jìn)入了一個(gè)以結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)升級(jí)為軸線的高質(zhì)量發(fā)展階段，未來(lái)我國(guó)再生鋁產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景會(huì)更美好、更廣闊！”王恭敏.《我國(guó)再生鋁產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及前景展望》，中國(guó)有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)顧問(wèn)、再生金屬分會(huì)會(huì)長(zhǎng)4.1鋁的循環(huán)利用2/6/202333