详解废铜回收利用的几种工艺知识
2016/7/6 10:53:02 点击：
一、废杂铜的回收利用
废杂铜的种类繁多，回收利用技术和工艺也有所不同，但一般都将其分为预处理和再生利用两部分。所谓预处理就是对混杂的废杂铜进行分类、挑选出机械夹杂的其它废弃物，除去废铜表面的油污等，最终得到品种单一，相对纯净的废铜，为熔炼提供优良的原料，从而简化了熔炼过程。废杂铜再生利用的方法很多，主要可分为两大类，即废杂铜的直接利用和间接利用。直接利用是将高质量的废铜直接熔炼成精铜或铜合金，间接利用是通过冶炼除去废杂铜中的*金属，并将其铸成阳极板，再经过电解得到电解铜。
本文予处理部分将重点介绍废铜电线、电缆的预处理技术，再生利用部分将重点介绍国外一些再生铜厂的工艺和专利。
(一)废电线、电缆的预处理
废电线、电缆的预处理目的主要使铜线和绝缘层分离，方法主要有四种：
1.机械分离法,该法又可分为两种。
(1)滚筒式剥皮机加工法。该法适合处理直径相同的废电线和电缆。我国已有这种设备。英国沃尔费汉普顿厂就是采用此种设备进行废电线、电缆剥皮，效果很好。
废电线、电缆首先剪切成长度不超过300毫米的线段，然后人工送入特制的转鼓切碎机，在转鼓切碎机内，电线和电缆被破碎脱皮，碎屑从转鼓刀片底部直径5毫米的筛孔漏出，转鼓转速3000转/分，转鼓直径30英寸，转鼓刀片与底部筛板面的间隙为1.5毫米，转鼓切碎机处理能力为1吨/时，电机功率30千瓦。从筛孔漏出的碎屑用皮带送到料仓，再通过振动给料机将碎屑送到摇床上进行选别，最终得到铜屑、混合物和塑料纤维，铜屑可直接作为炼铜的原料，也可用作生产硫酸铜的原料，混合物返回转鼓切碎机处理，塑料纤维可作为产品出售。每吨废电线电缆可生产450—550公斤铜屑，450—550公斤塑料。一周可处理60吨料，产铜屑30吨，塑料30吨。每处理30吨废电缆电线，更换一次刀片。刀片用高速工具钢制造。
本工艺有如下特点：
A、可综合回收废电线电缆中的铜和塑料，综合利用水平较高;
B、产出的铜屑基本不含塑料，减少了熔炼时塑料对大气的污染;
C、工艺简单，易于机械化和自动化;
此种设备的缺点是工艺过程中耗电较高，刀片磨损较快。
(2)剖割式剥皮机加工法。该法适合处理粗大的电缆和电线，我国襄樊某厂已能生产这种设备。
2.低温冷冻法
美国专利3990641号提出用低温冷冻法使废电线的铜与绝缘层分离。
低温冷冻法适合处理各种规格的电线和电缆。废电线电缆先经冷冻使绝缘层变脆，然后经震荡破碎使绝缘层与铜线分离。
3.化学剥离法
该方法采用一种有机溶剂将废电线的绝缘层溶解,达到铜线与绝缘层分离之目的。此法的优点是能得到优质铜线,但缺点是溶液的处理比较困难，而且溶剂的价格较高，该技术的发展方向是研究一种廉价实用的有效溶剂。
4.热分解法
美国专利4040865号提出了用热分解法烧掉绝缘层，然后得到铜线。
废电线电缆先经过剪切，然后由运输给料机加入热解室热解，热解后的铜线由炉排运输机送到出料口水封池，然后被装入产品收集器中，铜线可作为生产精铜的原料。热解产生的气体送到补燃室中烧掉其中的可燃物质，然后再送入反应器中用氧化钙吸收其中的氯气后排放，生成的氯化钙可作为建筑材料。
(二)废杂铜再生工艺介绍
德国凯塞冶炼厂是典型的再生铜厂，也是一个有代表性的老企业。该厂位于特蒙德市，建于1861年，现有700名职工，厂区面积约30平方公里，年产电解铜11.5万吨，同时还生产铜线锭、硫酸铜、硫酸镍、氧化锌、铅锡合金等产品。
1、 工艺说明
凯塞厂采用两段法与三段法相结合的工艺流程，采用此种流程有利于降低能耗并能提高有价金属的综合回收率。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。该厂有两台鼓风炉，风口区截面积3.75平方米(2.5×1.5米)，日处理量为150吨，床能率40吨/平方米.昼夜，焦率17%，鼓风炉废渣含铜〈1%。其中一台鼓风炉用来处理铜碎屑和粉状含铜物料，物料在入炉之前要经过制团;另一台鼓风炉处理黄杂铜及块状含铜渣料。鼓风炉产出的品位为75-85%的黑铜在两台30吨转炉中吹炼。两台阳极炉为固定式反射炉，床面积60平方米.日，单位油耗70-80公斤/吨阳极，炉内衬为铬镁砖。反射炉熔炼过程中，采用氧气氧化，插木还原法。
电解精炼的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。蒸汽消耗为0.8吨/吨铜，电流密度为200安/米2 ，电流效率95-97%，电力消耗250度/吨铜。线锭炉为85吨固定式反射炉两台，内衬为铬镁砖，用氧气氧化，插木还原。油耗80公斤/吨铜，产品含氧〈250ppm，硫20ppm，原料除电解铜外，还配入约7%的高品位紫杂铜。
2、工艺特点
该厂废杂铜的分类管理十分完善，按品位、类别、物料形态分别堆放，分别处理，铜的回收率高，并且原料中的铅、锡、锌均能得到综合回收。此外，铜电解车间的始极片生产线设计成阶梯形始极片架，有独到之处。
(三)、再生铜加工铜材
德国好望金属制品厂是一个大型铜加工厂，以电解铜为原料生产各种铜材。同时利用部分高品位(92%以上)的紫杂铜，经过相当于阳极炉的火法精炼后，直接与其它铜熔融体混合浇铸成棒坯或板坯。该厂有2700名职工，年产值6.5亿马克。主要产品有各种类型的紫铜管、紫铜带、紫铜板、铜合金棒材、型材。月产各类铜材约12000吨。
1、工艺说明.好望金属制品厂有(ASDRCO-SHAFT-RURNACE)竖炉一台。竖炉的熔炼能力为20吨/时，1000标米3 /时.天然气，采用SiC内衬。
竖炉按不同铜料熔化出来的铜液作不同的处理。当熔炼高于99%的紫杂铜及阴极铜时，铜液经保温炉后进入连续浇铸机，或直接将铜液送往半连续浇铸机生产各类棒坯或板坯。当竖炉熔炼92%-99%废铜物料时，则铜液送往转炉或平炉进行火法精炼，然后经连续浇铸机或半连续浇铸机生产棒坯或板坯。
2、工艺特点.
(1)、为保证产品质量，废杂铜的分类与管理十分严格。
(2)、对于铜品位在92-99%之间的紫杂铜，经竖炉熔化后进入转炉或平炉精炼。精炼后的铜液直接浇铸成各类板坯、棒坯，避免了反复熔炼，可提高铜的回收率0.2%以上，节约燃料折合标煤400公斤/吨铜，经济效益好。
(3)、该厂具有目前世界上唯一的大直径铜管铸造生产系统，其直径为300-1500毫米，最长可达11000毫米。
(四)从混合废料中回收铜
美国专利3905556号提出了一种处理含铜量波动很大的高含铜量混合废料的方法。在工艺过程中，高含量的混合废料经过破碎—风选—磁选—切碎处理后，用三层筛分成粗、中、细三种物料，然后三种物料根据所含的金属量、形态和种类不同，则采用不同的重选工艺进行处理。
(五)从含砷的废料中回收铜
美国专利4149880号提出了从含砷废料中回收铜的方法。该法将含砷高的烟尘造浆后加入高压釜中浸出，浸出液除钼后用铁屑置换，产出的海绵铜返回熔炼系统生产金属铜，置换沉铜后的母液再回收锌和镉，然后再送水处理车间回收砷。
废杂铜的种类繁多，回收利用技术和工艺也有所不同，但一般都将其分为预处理和再生利用两部分。所谓预处理就是对混杂的废杂铜进行分类、挑选出机械夹杂的其它废弃物，除去废铜表面的油污等，最终得到品种单一，相对纯净的废铜，为熔炼提供优良的原料，从而简化了熔炼过程。废杂铜再生利用的方法很多，主要可分为两大类，即废杂铜的直接利用和间接利用。直接利用是将高质量的废铜直接熔炼成精铜或铜合金，间接利用是通过冶炼除去废杂铜中的*金属，并将其铸成阳极板，再经过电解得到电解铜。
本文予处理部分将重点介绍废铜电线、电缆的预处理技术，再生利用部分将重点介绍国外一些再生铜厂的工艺和专利。
(一)废电线、电缆的预处理
废电线、电缆的预处理目的主要使铜线和绝缘层分离，方法主要有四种：
1.机械分离法,该法又可分为两种。
(1)滚筒式剥皮机加工法。该法适合处理直径相同的废电线和电缆。我国已有这种设备。英国沃尔费汉普顿厂就是采用此种设备进行废电线、电缆剥皮，效果很好。
废电线、电缆首先剪切成长度不超过300毫米的线段，然后人工送入特制的转鼓切碎机，在转鼓切碎机内，电线和电缆被破碎脱皮，碎屑从转鼓刀片底部直径5毫米的筛孔漏出，转鼓转速3000转/分，转鼓直径30英寸，转鼓刀片与底部筛板面的间隙为1.5毫米，转鼓切碎机处理能力为1吨/时，电机功率30千瓦。从筛孔漏出的碎屑用皮带送到料仓，再通过振动给料机将碎屑送到摇床上进行选别，最终得到铜屑、混合物和塑料纤维，铜屑可直接作为炼铜的原料，也可用作生产硫酸铜的原料，混合物返回转鼓切碎机处理，塑料纤维可作为产品出售。每吨废电线电缆可生产450—550公斤铜屑，450—550公斤塑料。一周可处理60吨料，产铜屑30吨，塑料30吨。每处理30吨废电缆电线，更换一次刀片。刀片用高速工具钢制造。
本工艺有如下特点：
A、可综合回收废电线电缆中的铜和塑料，综合利用水平较高;
B、产出的铜屑基本不含塑料，减少了熔炼时塑料对大气的污染;
C、工艺简单，易于机械化和自动化;
此种设备的缺点是工艺过程中耗电较高，刀片磨损较快。
(2)剖割式剥皮机加工法。该法适合处理粗大的电缆和电线，我国襄樊某厂已能生产这种设备。
2.低温冷冻法
美国专利3990641号提出用低温冷冻法使废电线的铜与绝缘层分离。
低温冷冻法适合处理各种规格的电线和电缆。废电线电缆先经冷冻使绝缘层变脆，然后经震荡破碎使绝缘层与铜线分离。
3.化学剥离法
该方法采用一种有机溶剂将废电线的绝缘层溶解,达到铜线与绝缘层分离之目的。此法的优点是能得到优质铜线,但缺点是溶液的处理比较困难，而且溶剂的价格较高，该技术的发展方向是研究一种廉价实用的有效溶剂。
4.热分解法
美国专利4040865号提出了用热分解法烧掉绝缘层，然后得到铜线。
废电线电缆先经过剪切，然后由运输给料机加入热解室热解，热解后的铜线由炉排运输机送到出料口水封池，然后被装入产品收集器中，铜线可作为生产精铜的原料。热解产生的气体送到补燃室中烧掉其中的可燃物质，然后再送入反应器中用氧化钙吸收其中的氯气后排放，生成的氯化钙可作为建筑材料。
(二)废杂铜再生工艺介绍
德国凯塞冶炼厂是典型的再生铜厂，也是一个有代表性的老企业。该厂位于特蒙德市，建于1861年，现有700名职工，厂区面积约30平方公里，年产电解铜11.5万吨，同时还生产铜线锭、硫酸铜、硫酸镍、氧化锌、铅锡合金等产品。
1、 工艺说明
凯塞厂采用两段法与三段法相结合的工艺流程，采用此种流程有利于降低能耗并能提高有价金属的综合回收率。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。该厂有两台鼓风炉，风口区截面积3.75平方米(2.5×1.5米)，日处理量为150吨，床能率40吨/平方米.昼夜，焦率17%，鼓风炉废渣含铜〈1%。其中一台鼓风炉用来处理铜碎屑和粉状含铜物料，物料在入炉之前要经过制团;另一台鼓风炉处理黄杂铜及块状含铜渣料。鼓风炉产出的品位为75-85%的黑铜在两台30吨转炉中吹炼。两台阳极炉为固定式反射炉，床面积60平方米.日，单位油耗70-80公斤/吨阳极，炉内衬为铬镁砖。反射炉熔炼过程中，采用氧气氧化，插木还原法。
电解精炼的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。蒸汽消耗为0.8吨/吨铜，电流密度为200安/米2 ，电流效率95-97%，电力消耗250度/吨铜。线锭炉为85吨固定式反射炉两台，内衬为铬镁砖，用氧气氧化，插木还原。油耗80公斤/吨铜，产品含氧〈250ppm，硫20ppm，原料除电解铜外，还配入约7%的高品位紫杂铜。
2、工艺特点
该厂废杂铜的分类管理十分完善，按品位、类别、物料形态分别堆放，分别处理，铜的回收率高，并且原料中的铅、锡、锌均能得到综合回收。此外，铜电解车间的始极片生产线设计成阶梯形始极片架，有独到之处。
(三)、再生铜加工铜材
德国好望金属制品厂是一个大型铜加工厂，以电解铜为原料生产各种铜材。同时利用部分高品位(92%以上)的紫杂铜，经过相当于阳极炉的火法精炼后，直接与其它铜熔融体混合浇铸成棒坯或板坯。该厂有2700名职工，年产值6.5亿马克。主要产品有各种类型的紫铜管、紫铜带、紫铜板、铜合金棒材、型材。月产各类铜材约12000吨。
1、工艺说明.好望金属制品厂有(ASDRCO-SHAFT-RURNACE)竖炉一台。竖炉的熔炼能力为20吨/时，1000标米3 /时.天然气，采用SiC内衬。
竖炉按不同铜料熔化出来的铜液作不同的处理。当熔炼高于99%的紫杂铜及阴极铜时，铜液经保温炉后进入连续浇铸机，或直接将铜液送往半连续浇铸机生产各类棒坯或板坯。当竖炉熔炼92%-99%废铜物料时，则铜液送往转炉或平炉进行火法精炼，然后经连续浇铸机或半连续浇铸机生产棒坯或板坯。
2、工艺特点.
(1)、为保证产品质量，废杂铜的分类与管理十分严格。
(2)、对于铜品位在92-99%之间的紫杂铜，经竖炉熔化后进入转炉或平炉精炼。精炼后的铜液直接浇铸成各类板坯、棒坯，避免了反复熔炼，可提高铜的回收率0.2%以上，节约燃料折合标煤400公斤/吨铜，经济效益好。
(3)、该厂具有目前世界上唯一的大直径铜管铸造生产系统，其直径为300-1500毫米，最长可达11000毫米。
(四)从混合废料中回收铜
美国专利3905556号提出了一种处理含铜量波动很大的高含铜量混合废料的方法。在工艺过程中，高含量的混合废料经过破碎—风选—磁选—切碎处理后，用三层筛分成粗、中、细三种物料，然后三种物料根据所含的金属量、形态和种类不同，则采用不同的重选工艺进行处理。
(五)从含砷的废料中回收铜
美国专利4149880号提出了从含砷废料中回收铜的方法。该法将含砷高的烟尘造浆后加入高压釜中浸出，浸出液除钼后用铁屑置换，产出的海绵铜返回熔炼系统生产金属铜，置换沉铜后的母液再回收锌和镉，然后再送水处理车间回收砷。
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