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廢料和廢件經(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47.83％，德國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)費用、基建投資、能源

消耗及環(huán)境保護費用等均低于原生有色金屬的相應費用。1．變廢為寶，擴大有色金屬資源2．節(jié)約投資，降低成本，提高經(jīng)濟效益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)各種機加工過程中產(chǎn)出的廢品和廢料；

(3)報廢的機器設備、儀器儀表及日常用品的廢件和廢料。特點：

(1)由于來源不同，原料的物理形態(tài)差異很大；

(2)原料的化學成分波動大；

(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，同時回收各種有價成分。

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，也可以采用感應電爐或坩堝爐。冶煉過程由加料、熔化、氧化、還原和澆鑄五個工序組成。

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)。熔煉銅合金的設備反射爐、感應電爐和坩堝爐和銅冶煉設備相同。3）廢純銅生產(chǎn)銅箔工藝流程為：廢銅線在500℃下進行焙燒除去油脂，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)鼓空氣的條件下進行溶解；當溶液含銅量增加至80g／L以上后再在不銹鋼或鈦做成的輥筒陰極和用鈦制成的不溶陽極電解槽進行電解沉積。

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℃點火時燃燒，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％的細料，送入鼓泡塔用廢電解液溶解銅。浸出液送入帶式水冷結晶機，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)較少且成分不復雜的雜銅優(yōu)點：流程短、設備簡單、建廠快、投資少。缺點：該法在處理成分復雜的雜銅時，產(chǎn)出的煙塵成分復雜，難以處理；同時精煉操作的爐時長、勞動強度大、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爐-反射爐流程比較合理。其特點是產(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。因為轉(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 用于處理殘渣或用于大規(guī)模生產(chǎn)的工廠

雜銅鼓風爐還原熔煉黑銅轉(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)出的煙塵成分簡單、容易處理，粗銅品位高，精煉爐操作比較容易，設備生產(chǎn)率也較高等優(yōu)點；但有過程較復雜、設備多、投資大、燃料消耗多等缺點。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）鼓風爐熔煉

原料主要有黃雜銅、白雜銅和各種含銅殘渣

鼓風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：①渣量少，一般不設前床；②爐內(nèi)應保持還原氣氛，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，機械損失少，爐渣含銅低，銅的直收率達99％～99.8％。在熔煉含銅殘渣時，直收率較低，為95.5％～98％。5）轉(zhuǎn)爐吹煉 原料主要有兩類，一類是鼓風爐熔煉含銅爐渣(礦銅渣除外)時產(chǎn)出的次黑銅；另一類是青雜銅。兩類銅料含銅波動在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)爐渣返回鼓風爐熔煉回收其中的銅及其他有價元素。 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)打包機壓成的大塊雜銅等。中國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／