铜废料量大且杂,回收利用难度也大。在回收的旧废品中,也有少量纯铜或合金废料,能分拣出来直接送合金厂处理,以提高废杂铜的直接利用率。铜废料的构成情况见表。
铜废料的构成情况表
再生铜资源形成来源 | 废料种类 | 所占 比例/% | 铜在废料中所占的比例/% |
铜 | 黄铜 | 青铜 |
轧材生产 | 炉渣 | 1.7 | 4.8 | - | - |
铜基合金生产 | 炉渣 | 2.8 | 8.2 | - | - |
电线电缆生产 | 电导体切头 | 8.0 | 23.3 | - | - |
轧材金属加工 | 边料和变形废料块 | 13.6 | 7.4 | 24.9 | 2.7 |
异性铸件及金属加工 | 变形合金的切屑 | 17.7 | 16.6 | 26.2 | 4.2 |
铸造合金废料块 | 0.5 | - | 0.3 | 1.5 |
铸造合金屑 | 14.4 | 0.5 | 8.6 | 45.0 |
折旧废件 | 铸造合金制品废件 | 14.7 | 0.5 | 11.3 | 41.6 |
变形合金制品废件 | 17.4 | 12.2 | 28.7 | 5.0 |
废电缆 | 9.2 | 26.5 | - | - |
合计 |
| 100.0 | 100.0 | 100.0 | 100.0 |
除废纯铜外,回收的铜二次资源大都为多金属成分,对其处理应该力求综合回收其中的全部有价金属。含铜废料约40%是用于生产铸造合金,20%生产变形合金,3%制取化合物,34%加工成粗铜,品质太差不能利用的小于3%。
再生铜的重新利用可以降低生产成本,提高经济效益。例如废电线电缆中的铜材,尤其像光亮线、纯净通讯线回收后的铜米,品质均匀,品位高,可以销售给铜材加工企业直接利用。同时,再生铜的利用相比于开发原生铜矿,投资能耗低,污染小,工艺简单。再生铜利用在各工业发达国家一直受到高度的重视,随着人们生活和消费水平的提高,社会上产生的废铜数量不断增加,其中电力、日用品消费、电子通信、交通运输、建筑业等领域都将成为含铜废料的重要来源。
中国再生铜产业自2002~2013年,累计生产2159万吨,产业规模及产品产量位居世界第一。中国是铜资源十分缺乏的国家,同时也是一个铜加工工业发展最快的国家,已成为世界上的铜消费大国。再生铜产业极大地缓解了原生铜矿产资源不足的矛盾,成为中国有色金属工业的重要组成部分。
国内外回收利用废杂铜的方法很多,主要分为两大类。第一类是将高品质的废杂铜直接冶炼成紫精铜或铜合金后供用户使用,称为直接利用。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。间接利用较复杂,按废料所需回收的组分采用一段法、两段法和三段法3种流程,主要工艺设备有鼓风炉、转炉、反射炉和电炉等。
①直接利用。直接利用就是对那些成分明确的纯废料,直接回炉配炼成某种牌号或与之相近的合金的利用方法。为了确保新合金的品质,生产中常用纯金属调成分;配炼的新合金,既可用于加工成板、带、管、棒、丝等型材、线材,又可以用于铸造铜零件、铜器皿等。废杂铜的直接利用所采用的流程最短,方法最简单,投资省、成本低、能耗少,经济效益好。
②间接利用。一般有3种方法,即一段法、二段法和三段法。一段法,即将分类过的黄杂铜或紫杂铜直接加入反射炉精炼成阳极铜的方法。二段法,即杂铜先经鼓风炉还原熔炼得到金属铜,然后将金属铜在反射炉内精炼成阳极铜;或者杂铜先经转炉吹炼成粗铜,粗铜再在反射炉内精炼成阳极铜。三段法,杂铜先经鼓风炉还原熔炼成黑铜,黑铜在转炉内吹炼成次粗铜,次粗铜再在反射炉中精炼成阳极铜。除规模较大的企业或需处理某些特殊废渣外,一般的废杂铜处理流程多采用二段法和一段法。
再生铜冶炼技术的发展必须适应原料品位越来越复杂、节能减排要求越来越严格的趋势。结合国外再生铜冶炼技术发展历程和现状,中国未来技术发展应侧重于以下几个方面。①中、高品位废杂铜混合一段法精炼技术。②大规模处理低品位铜料的技术和装备。③再生铜伴生金属的综合回收技术。④高品位废杂铜直接生产火法精炼铜杆技术。