铜金属再生和资源利用

有色金属再生与干净铜资源的利用第十一章10.1概述

人口、资源、环境是世界未来发展的三大课题，有色金属再生是指有色金属废料和废件经过冶炼或产出有色金属或合金的过程。再生金属又称为二次资源。再生铜所占的比例：美国47.83％，德国54.11％，日本53.74％。世界平均30%。意义：品位高、杂质少、易于处理，其生产费用、基建投资、能源

消耗及环境保护费用等均低于原生有色金属的相应费用。1．变废为宝，扩大有色金属资源2．节约投资，降低成本，提高经济效益3．节约能源4．减少环境污染10.2来源 (1)原生金属冶炼过程产出的废品、废料、废渣等；

(2)各种机加工过程中产出的废品和废料；

(3)报废的机器设备、仪器仪表及日常用品的废件和废料。特点：

(1)由于来源不同，原料的物理形态差异很大；

(2)原料的化学成分波动大；

(3)原料的混杂程度大，除有色金属外，还混有黑色金属和各种非金属材料。预处理： 废料分类(分拣)、废件解体、电磁分选或重、浮选。

10.3二次铜资源的利用方法主要有两类：

一是直接利用，即废杂铜直接熔炼成铜合金或紫精铜；二是间接利用，即将杂铜先经火法处理铸成阳极铜，然后电解精炼成电解铜，同时回收各种有价成分。

10.3.1直接利用

原料通常是废纯铜或废纯铜合金。生成铜线锭、铜箔、氧化铜或铜合金等。

1）废纯铜生产铜线锭

熔炼废纯铜一般采用碱性炉衬的反射炉，也可以采用感应电炉或坩埚炉。冶炼过程由加料、熔化、氧化、还原和浇铸五个工序组成。

2）纯净杂铜生产铜合金纯净杂铜：紫杂铜、废黄铜、黄杂铜、白杂铜、青杂铜等。工艺过程：配料、熔化、去气、脱氧、调整成分、精炼、浇铸等环节。熔炼铜合金的设备反射炉、感应电炉和坩埚炉和铜冶炼设备相同。3）废纯铜生产铜箔工艺流程为：废铜线在500℃下进行焙烧除去油脂，然后置于氧化槽中，用含铜40～42g／L、H2S04120～140g／L的废电解液或酸洗液，在80～85℃和连续鼓空气的条件下进行溶解；当溶液含铜量增加至80g／L以上后再在不锈钢或钛做成的辊筒阴极和用钛制成的不溶阳极电解槽进行电解沉积。

4）铜灰生产硫酸铜

铜灰大多是铜材在拉丝、压延加工过程中表层脱落下来的铜粉,含金属铜60

～

70％,氧化铜20～30%，表面有润滑油和石墨粉等组成的油腻层。

铜灰先在回转窑中于300℃点火时燃烧，在700～800℃高温下，通入空气使铜粉氧化，生成易溶于酸的氧化铜或氧化亚铜。焙烧熟料经筛分，获含铜约90％的细料，送入鼓泡塔用废电解液溶解铜。浸出液送入带式水冷结晶机，再经增稠、离心过滤、晶体烘干

最后获含铜96～98％的硫酸铜产品。10.3.2间接利用

杂铜反射炉精炼阳极铜工艺：1）1段法

适宜处理一些杂质较少且成分不复杂的杂铜优点：流程短、设备简单、建厂快、投资少。缺点：该法在处理成分复杂的杂铜时，产出的烟尘成分复杂，难以处理；同时精炼操作的炉时长、劳动强度大、生产率低。

总回收率(％)：黄杂铜99.7，次粗铜96，紫杂铜99.8，残极、铜粒99.9。

2）2段法 适用于含锌高的黄杂铜和含高铅、锡的青杂铜杂铜鼓风炉或转炉次粗铜反射炉阳极铜工艺：

含锌高的黄杂铜和白杂铜采用鼓风炉-反射炉流程比较合理。其特点是产生高锌炉渣，锌可以从烟尘中以氧化锌形态回收。含铅、锡高的青杂铜多采用转炉-反射炉流程处理。因为转炉不但可以吹炼出高品位的次粗铜，给反射炉精炼创造了有利条件，还可以从烟尘中回收铅和锡。

3）3段法 用于处理残渣或用于大规模生产的工厂

杂铜鼓风炉还原熔炼黑铜转炉吹炼次粗铜反射炉阳极铜工艺：

具有原料综合利用好，产出的烟尘成分简单、容易处理，粗铜品位高，精炼炉操作比较容易，设备生产率也较高等优点；但有过程较复杂、设备多、投资大、燃料消耗多等缺点。因此，除大规模生产和处理某些废渣外，一般杂铜处理多采用二段法和一段法。4）鼓风炉熔炼

原料主要有黄杂铜、白杂铜和各种含铜残渣

鼓风炉熔炼废杂铜的工艺原理和矿物铜熔炼工艺相同。但有以下特点：①渣量少，一般不设前床；②炉内应保持还原气氛，以利于合金中的锌挥发；③炉身较低，烟气温度较高，有利锌蒸气在炉顶燃烧生成氧化锌；④烟尘量大，需要有完善的收尘系统。

熔炼高锌杂铜时，机械损失少，炉渣含铜低，铜的直收率达99％～99.8％。在熔炼含铜残渣时，直收率较低，为95.5％～98％。5）转炉吹炼 原料主要有两类，一类是鼓风炉熔炼含铜炉渣(矿铜渣除外)时产出的次黑铜；另一类是青杂铜。两类铜料含铜波动在55％～85％之间：其余为Zn、Pb、Sn、Ni、Fe、As、Sb等金属杂质。 转炉有卧式和立式两种。卧式转炉处理量大，热利用率高。立式转炉热利用率较低、处理量小，仅适用于较小的工厂。中国处理黑铜用的转炉容量一般为2.5～3t。 转炉吹炼产物主要为次粗铜和转炉渣。次粗铜的含铜量为88％～92％，转炉渣含铜为30％～40％、铅4％～10％、锡7％～8％。转炉渣返回鼓风炉熔炼回收其中的铜及其他有价元素。 转炉吹炼铜的直收率为75％～80％，电耗150kw•h／t粗铜。

6）反射炉精炼

用于废杂铜精炼炉有回转式、倾动式和固定式三种。回转式精炼炉适用于精炼熔融粗铜，仅允许加入20％～25％的固体料。倾动式和固定式反射炉适于使用固体料，如粗铜锭、残极、经打包机压成的大块杂铜等。中国再生铜厂均使用固定式精炼反射炉。它容量范围较大(25～110t)，熔池面积在6～20m2，床能率为3～9t／