废杂铜回收:工艺革新是关键

2014年09月15日 9:5 4056次浏览 来源:   分类: 再生金属资讯   作者:

导读: 鉴于铜资源现状和废杂铜再生投资小、能耗和成本低、污染小、工艺较简单等特点,废杂铜回收利用在我国极受重视。相关统计数据显示,国内三分之一的精炼铜来自再生铜,废杂铜中有60%左右用来作为再生铜的原料,另外40%左右被直接使用。因此,提高铜的回收率——特别是废杂铜的回收利用率就成为行业的首选。

  近日,中国瑞林工程技术有限公司为主研发的NGL炉精炼废杂铜成套工艺及装备经过中国有色金属工业协会鉴定,其工艺水平和装备水准达到了国际领先水平。这是我国废杂铜综合回收利用领域的一次装备革新,对于提高废铜利用率、提高绿色回收工艺水平意义非凡。
  众所周知,铜是与人类关系密切的有色金属,被广泛地应用到电器、轻工、机械制造、建筑工业等领域,有效地推动了我国国民经济的增长,促进了行业的发展。
  20世纪90年代以前,我国铜冶炼主要是立足于国内市场,废杂铜的进口量很少甚至没有进口。然而,作为铜资源较贫乏的国家,我国同时又是铜消费大国,随着工业的发展,我国的铜矿储量逐年减少,只能依赖成本越来越高昂的进口铜矿石,这既影响着我国铜行业整体的发展,也势必造成长久隐患。
  鉴于铜资源现状和废杂铜再生投资小、能耗和成本低、污染小、工艺较简单等特点,废杂铜回收利用在我国极受重视。相关统计数据显示,国内三分之一的精炼铜来自再生铜,废杂铜中有60%左右用来作为再生铜的原料,另外40%左右被直接使用。因此,提高铜的回收率——特别是废杂铜的回收利用率就成为行业的首选。
  工艺装备仍待进步
  实际上所有的废铜都可以再生,技术工艺也并不复杂。
  首先把收集的废铜进行分拣。没有受污染的废铜或成分相同的铜合金,可以回炉熔化后直接利用;被严重污染的废铜要进一步精炼处理去除杂质;对于相互混杂的铜合金废料,则需熔化后进行成分调整。通过这样的再生处理,铜的物理和化学性质不受损害,使它得到完全的更新。
  再生的废杂铜应按两步法处理,第一步是进行干燥处理并烧掉机油、润滑脂等有机物;第二步才是熔炼金属,将金属杂质在熔渣中除去。由于废铜可以再生,从而有较高的价值。例如,清洁的1级废铜的价格可以达到新精炼铜价格的90%以上;黄铜新废料的价格也可达到相应黄铜价格的80%以上。
  目前国内外回收利用废杂铜的方法很多,主要可分为两大类:第一类是将高质量的废杂铜直接冶炼成紫精铜或铜合金后供用户使用,称作直接利用;第二类是将废杂铜冶炼成阳极板后经电解精炼成电解铜后供用户使用,称为间接利用。其中第二类方法又可分为三种:一段法,即将杂铜直接加入阳极炉精炼成阳极板后,再经电解精炼成电解铜的方法。一段法的优点是流程短、设备简单、投资少,缺点是处理成分复杂的杂铜时产出的烟尘成分复杂、难于处理,同时精炼操作的炉时长、劳动强度大、生产率低、金属回收率低。二段法,即将杂铜加入鼓风炉或转炉熔炼成粗铜,粗铜又加入阳极炉熔炼成阳极板后再电解精炼成电解铜的方法;含锌高的杂铜采用鼓风炉-阳极炉;含铅、锡高的杂铜采用转炉-阳极炉。三段法,即将杂铜加入鼓风炉炼成黑铜,黑铜加入转炉炼成次粗铜,次粗铜再加入阳极炉炼成阳极板后电解精炼成电解铜的方法。三段法原料综合利用率高,产出的烟尘成分简单、容易处理,粗铜品位较高,精炼炉操作比较容易,设备生产率也比较高等优点,但又有过程复杂、设备多、投资大且燃料消耗多等缺点。
  因而,废杂铜的冶炼一般采用两段法与三段法相结合的工艺流程,此法有利于降低能耗并提高有价金属的综合回收利用。生产设备为传统的鼓风炉、转炉、固定式反射炉与常规的电解设备。例如利用两台鼓风炉,其中一台用来处理碎屑粉状含铜物料,要经过制团,物料平均含铜30%;另一台处理黄杂铜及块状含铜渣料。鼓风炉产出品位为75%~85%的黑铜在两台30t转炉中吹炼。用桥式加料机给料,氧气氧化,插木还原。电解精炼使新老电解车间同时并存,始极片生产采用钛母板,电解槽用塑料盖板加盖以减少热损失。线锭炉为85t固定式反射炉两台,铬镁砖砌,氧气氧化,插木还原。油耗80kg/t铜,产品含氧<01025%、含硫<01002%,原料除电铜外,还配入约7%的高品位紫杂铜。其工艺特点和杂铜的分类管理十分完善,按品位、杂质类别、物料形态分别堆放,分别处理,铜的回收率高。原料中的铅、锡、锌均得到综合回收,铜电解的始极片生产线设计成阶梯形始极片架,有独到之处。
  然而,与国外先进的再生处理工艺相比,我国对废杂铜的预处理及再生利用工艺及装备整体水平相对落后,废杂铜的预处理及再生利用两大环节脱钩。
  目前,世界上废杂铜处理已形成了倾动炉火法精炼工艺加ISA电解工艺的废杂铜先进处理工艺。西德精炼公司(NA)胡藤维克凯撒工厂(HK)是目前世界上最大、最先进的废杂铜精炼厂,它采用一台倾动炉(350t/f)和一台反射炉(200t/f)处理废杂铜,采用ISA工艺(DK=313A/m2)生产阴极铜,产能17万吨/年。
  但我国仍然缺乏从废杂铜拆解到阴极铜精炼的完整的废杂铜工厂,废杂铜精炼工厂大多规模小、工艺落后、装备差、环保问题严重,更缺少现代化的杂铜精炼工厂或车间。现有的一些工厂规模一般在0.5万~3万吨级,火法精炼基本采用反射炉,炉能 25~110吨大小不等,这种炉子热效率低、能耗大,还原作业时黑尘污染严重,工人劳动强度大。产品质量只能达到甚至低于GB/T467-1997中标准阴极铜的水平。相当数量的高品位废杂铜未经精炼即被直接生产铜线锭和铜“黑杆”。
  最近几年,我国再生铜产业发展迅猛,进口数量逐年增加,企业规模不断扩大,企业利用废铜量增加较快。但我国废铜的再生利用还存在不少问题:如企业规模小、工艺技术水平低下、废铜利用水平不高、产品质量不稳定、环保问题仍然严重、废铜贸易市场秩序和企业经营行为不很规范,与发达国家相比还有较大差距。
  工艺革新正在行动
  随着工业经济的发展和铜消费量的增加,我国对于铜的需求日益增加,许多人认为,直接应用废杂铜的多少,大体上反映了一个国家铜的再生水平。因此,提高再生铜的工艺水平迫在眉睫。
  首先,在废铜回收利用形式方面,要规模化经营,以先进的技术和高利用率取胜。
  由于废铜资源竞争激烈,品质高的杂铜价格也相当高,加上重熔和电解的成本,废铜精炼的利润空间很小。建议直接利用废铜生产铜合金、铜材或铜制品,因为直接利用废铜具有工艺简化、设备简单、能耗少、成本低、污染轻等优点。对于铜基体表面有镀层的废杂铜,建议用物理或化学的方法预先分离开表面层,再进行后续处理,因为镀层物质通常都是有价的金属如锡、镍等,如果不分离直接进行重熔或熔炼,镀层金属成为杂质得不到回收利用,同时会使处理工艺复杂化。
  其次,在废铜贸易方面,目前由于我国废铜产生量还不是很多,现有的以国内废料为主的集散地也被周边的企业所利用,而且现在废金属回收利用的税收政策不尽合理,因此,建议以进口废铜为主,稳定生产经营,在国内的废金属集散地,选择适当地区,设立废铜分选、收集场地,使之逐步成为废铜的供应基地。在国外采购废铜要选择有货场、有信誉的大型货商,采取严格的期货保值措施降低风险,并加大质量检测力度和提高部分进口商的业务素质以防止西方发达国家向我国转移洋垃圾。
  最后,充分发挥人才、技术、资金的优势,研究开发废铜利用的先进技术和设备,提高废铜利用水平,增加产品附加值。企业在提高废铜资源利用率的同时,也应该搞好“三废”的回收利用,重视节能节水等工作,研究开发对废铜科学合理利用的新工艺,好的技术或研究成果要积极向国家有关部门申报示范项目或试点企业,争取国家在资金和政策方面的支持,以促进废杂铜产业的发展。
  近年来,我国废铜处理量逐年增加、利用率不断提高,尤其以国有大型企业的利用量增加较快。据悉,中国最大的国有铜生产企业江西铜业集团公司采用国际先进的倾动式精炼炉,年处理废铜超过10万吨。云南铜业公司、铜陵有色金属公司、天津大通铜业公司等大型企业利用废铜数量也都大幅增加,我国废杂铜再生、加工行业也正以蓬勃之力进行着废杂铜综合回收利用的工艺革新,并朝着科技、节能、环保的健康之路迈进。
  ●链接
  我国废杂铜的分类较为简单粗略,还没有制定完善的杂铜分类标准。目前国内把废杂铜分为三类:最高一级的废杂铜是“一号铜线和粗导线”,其纯度为99.19%,直接由铜轧制厂使用;二级废杂铜为“二号铜线和粗细混合导线”;其纯度为92%~99%,常常被再精炼,但是也有部分是直接应用;其余的均为第三类,需要再次精练。
  而美国对废杂铜分类则十分详细,美国的废杂铜依据纯度进行分类,美国废杂金属再生研究所甚至把铜及其合金细分为53类。他们通常把含Cu量大于99%的铜材叫做1号铜,1号铜可以直接重熔和使用,不要求进一步加工;把铜含量最低为94.15%的铜叫2号铜,这种废杂铜在以金属铜的形态使用之前,需要进行重熔。其它常见的分类等级还包括加铅黄铜、黄铜与低锌黄铜、弹壳黄铜、汽车散热片、高铜黄铜(红色黄铜)以及应用十分广泛的高速切削黄铜——其车屑可以直接再生,以同成分合金的形式用于重新加工黄铜产品。对制造厂家而言,其优点主要是能够大幅度降低净金属消耗的成本。

责任编辑:赵天宁

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