廢銅再生處理設(shè)備

按照再生產(chǎn)品的質(zhì)量要求、廢銅的處理，可以分為火法冶煉和電解冶煉。生產(chǎn)粗銅和銅合金，一般采用火法冶煉，而生產(chǎn)電解銅需要電解冶煉。

    最常用的火法廢銅處理沒(méi)備為回轉(zhuǎn)爐，也叫作轉(zhuǎn)鼓爐或轉(zhuǎn)筒櫨。

    爐體由兩端呈錐形的水平圓筒組成。一端安裝以煤氣、燃油或煤粉為燃料的燃燒噴嘴，另一端供裝入爐料。排出孔位于側(cè)壁中心與轉(zhuǎn)爐相似。爐身依水平軸旋轉(zhuǎn)，運(yùn)作時(shí)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)以保證加熱的爐襯與爐料完全接觸。回轉(zhuǎn)爐的容量介于 50 ～ 6000kg 之間。熔煉速度快、熔煉損失低，生產(chǎn)的金屬銅氣體含量少，并且成分和溫度均勻。整個(gè)冶煉過(guò)程能耗低，且能完全控制溫度和氣氛。缺點(diǎn)是因?yàn)槿鄢剌^淺，不宜用惰性氣體吹洗，也不容易快速加入新的爐料，并可造成嚴(yán)重的空氣污染。現(xiàn)在，這種爐子已多用作廢雜銅的預(yù)熔化，以便送入精煉爐熔煉。

沖天爐 (cupola) 使用低硫、低灰分焦炭也可熔煉黃銅，但由于氧化性氣氛與鋅的揮發(fā)，過(guò)程控制困難。坩鍋爐是熔煉中、小批量產(chǎn)品最簡(jiǎn)單的熔煉裝置，在 30 ～ 120min 內(nèi)可熔煉 100 ～ 500kg 黃銅。坩鍋爐由小型垂直圓柱形爐室組成，爐室內(nèi)用直接火焰、電阻元件或感應(yīng)線圈將熱直接轉(zhuǎn)移給坩堝，坩堝由石墨、碳素磚或其他耐火材料構(gòu)成，這種爐型極適于熔煉小批量的合金，用于銅制品的藝術(shù)創(chuàng)作。

    在直接電弧爐、間接電弧爐、感應(yīng)爐三大類型的電爐中，直接電弧爐或埋弧電爐因電弧溫度過(guò)高，成分控制困難，不能用于熔煉合金；間接電弧爐只能用于小型鑄造；最適合處理廢雜銅的電爐為感應(yīng)爐，特別是無(wú)芯低頻感應(yīng)電爐。這種爐子呈隧道形或坩堝形，如圖 1-16 所示。爐體由圓柱形襯以耐火材料的熔煉室及其周圍的水冷原線圈組成。感應(yīng)電流在爐內(nèi)直接熔化爐料。與芯形爐不同，此種爐形可裝入冷金屬爐料，因此在實(shí)踐中主要用來(lái)熔煉廢雜銅。爐子的規(guī)格有 75 ～ 700kw 多種，容量從數(shù)千克到數(shù)噸不等。

      廢銅電解冶煉的主要設(shè)備為電解槽，工作原理如圖 1-17 所示。以粗銅為陽(yáng)極，精銅棒為陰極，電解液采用稀硫酸。化學(xué)反應(yīng)如下。

目前，發(fā)達(dá)國(guó)家的廢雜銅處理工藝及設(shè)備，傾向于爐火法精煉工藝加 ISA 電解工藝相結(jié)合的聯(lián)合工藝。西德精煉公司 (NA) 胡藤維克凱撒工廠 (HK) 是目前世界上最大、最先進(jìn)的廢雜銅精煉廠，它采用一臺(tái)傾動(dòng)爐 (350t/f) 和一臺(tái)反射爐 (200t/f) 處理廢雜銅，采用 IsA 工藝 (DK=31 3A ／ m2 。 ) 生產(chǎn)陰極銅，產(chǎn)量 17 × 104t/a 。美國(guó)的廢雜銅依據(jù)其質(zhì)量的差異，采取不同的途徑重新進(jìn)入生產(chǎn)過(guò)程。因 1 號(hào)廢雜銅具備陰極銅的質(zhì)量，只要按與陰極銅相同的方式進(jìn)行熔煉與鑄造即可，其再生的能耗約為 1.2Mw · h/t 。 2 號(hào)廢雜銅是一類未合金化的廢雜銅，如線材和銅質(zhì)水管道以及被其他金屬污染的銅制品 ( 如經(jīng)過(guò)電鍍、軟焊或硬焊的銅制品 ) ，可先進(jìn)入粗銅熔煉廠，作為原金屬銅生產(chǎn)的一部分以高級(jí)陰極銅的形式重新進(jìn)入市場(chǎng)，再生能耗約為 5.6MW · h/t 。 3 號(hào)廢雜銅的品位較低 ( 含銅量介于 10 ％～ 88 ％ ) ，依其成分的不同而在不同的熔煉爐內(nèi)熔煉，然后再通過(guò)火法精煉和電解精煉制成陰極銅．這一過(guò)程可在粗銅熔煉廠或從專門(mén)處理廢雜銅及其他金屬的工廠中完成，再生能耗約為 14MW.h ／ t 。 4 號(hào)廢雜銅為銅合金廢屑，主要由黃銅、青銅及銅鎳合金構(gòu)成，進(jìn)入黃銅加工廠用于制造新的合金。
對(duì)純凈的廢雜銅可采用美國(guó)熔煉與精煉公司發(fā)明的 ASARCO 爐進(jìn)行熔煉，獲得的精銅用于澆鑄線坯 ( 盤(pán)條 ) 。

再生過(guò)程中，爐料的準(zhǔn)備十分重要。例如，澆鑄電工產(chǎn)品時(shí)，必須考慮爐料中有害雜質(zhì)對(duì)電導(dǎo)率的影響，因此要求爐料盡可能純凈。如果澆鑄的是通用合金，則要求爐料盡可能均勻并保證其成分在特定的限度以內(nèi)。加料時(shí)，爐料的各個(gè)料塊的熔點(diǎn)盡可能接近，從而保持熔體均勻，避免低熔點(diǎn)元素的揮發(fā)和氧化；同時(shí)，也有助于保持熔體和最終鑄件的均勻。

當(dāng)給爐料配料時(shí)，通常使用的是母臺(tái)金，而不是單一的元素態(tài)金屬。這種合金通常可由鑄造廠提供鑄錠，其成分和熔點(diǎn)是均一的。

銅加工制造業(yè)所產(chǎn)生的具有陰極質(zhì)量的廢雜銅 ( 不合格的銅棒、裸線、銅鑄模 ) ，一般都在廠內(nèi)與正規(guī)的陰極銅爐料一起投入 ASARCO 豎爐內(nèi)。被其他金屬污染的廢雜銅，則先在回轉(zhuǎn)爐或反射爐內(nèi)熔煉，并澆鑄成陽(yáng)極后再進(jìn)行電解精煉。大部分雜質(zhì) (Al 、 Fe 、 Zn 、 Si 和 Sn) 可借造渣或空氣氧化及火法精煉除去?；鸱ň珶挼膹U雜銅適于熔鑄合金。銅合金廢雜物料，主要由黃銅及一定量的青銅與銅鎳合金組成，可以把這類廢雜銅合金按新 ( 制造過(guò)程廢料 ) 、舊 ( 廢棄物品 ) 進(jìn)行分類。將它們?cè)诨剞D(zhuǎn)爐、坩堝爐或感應(yīng)爐內(nèi)重熔，實(shí)現(xiàn)一定程度的精煉和成分調(diào)整，再澆鑄成重熔錠或新的半制成品。對(duì)于成分變化幅度極大 (12 ％～ 95 ％ Cu) 的低品位廢雜銅，可按富銅礦或銅精礦在熔煉爐內(nèi)處理。

與國(guó)外先進(jìn)的再生處理工藝相比，我國(guó)對(duì)廢雜銅的預(yù)處理及再生利用工藝及裝備整體上還比較落后。我國(guó)至今尚沒(méi)有一家從廢雜銅拆解到陰極銅精煉的完整廢雜銅處理工廠，多數(shù)廢雜銅精煉工廠，規(guī)模小、工藝落后、裝備差、環(huán)保問(wèn)題嚴(yán)重，這些工廠規(guī)模一般在 (0.5 ～ 3) × 104t 級(jí)，火法精煉基本采用反射爐，爐能 25 ～ 110t 大小不等，熱效率低、能耗高，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，黑塵污染嚴(yán)重，產(chǎn)品質(zhì)量只能達(dá)到、甚至低于 GB ／ T 467-1997 標(biāo)準(zhǔn)中標(biāo)準(zhǔn)陰極銅的水平，相當(dāng)數(shù)量的高品位廢雜銅未經(jīng)精煉即被直接生產(chǎn)銅線錠和銅“黑桿”。鑒于我國(guó)豐富的勞動(dòng)力資源，使得我國(guó)有能力進(jìn)口低品位金屬?gòu)U料。低品位的銅廢料，品位一般在 25 ％～ 30 ％之問(wèn)，相當(dāng)于銅料礦品位，但價(jià)格僅為精礦價(jià)格的 83 ％～ 84 ％，且能省去熔煉、吹煉成本和工序，加上分檢出的其他有價(jià)金屬、塑料等，具有明顯的獲利優(yōu)勢(shì)，是發(fā)達(dá)國(guó)家昂貴的人力成本難以實(shí)現(xiàn)的，非常適合于我國(guó)手工和較簡(jiǎn)單機(jī)械拆解相結(jié)合的現(xiàn)階段國(guó)情，應(yīng)當(dāng)提倡發(fā)展。