再生铜回收及熔炼技术现状研究

发表时间：2020-08-07T00:50:56.566Z 来源：《科技新时代》2020年5期 作者： 王燕平，张仕林，杨洪武[导读] 自我国颁布了固体废物环境防治法律法规以来，再生金属产业进入到快速发展阶段。赣州江钨新型合金材料有限公司 江西省赣州市 341000

摘要：自我国颁布了固体废物环境防治法律法规以来，再生金属产业进入到快速发展阶段。循环利用，节能环保的发展理念已经成为再生金属产业发展的核心理念。再生铜是我国再生金属行业的重要分支，加快探索再生铜回收和熔炼技术是企业及从业人员关注和研究的重要内容。本文围绕再生铜回收和熔炼技术的议题进行了探讨，供相关人士参考。 关键词：再生铜产业、回收利用、熔炼技术 1引言

作为铜消费大国，我国的铜资源储量并不丰富。 随着供给侧改革进入到深水区，加上环保的日益收紧，我国再生铜生产能力不断扩张，再生铜产业发展迅速。虽然我国再生铜直接利用率已经超过30%，但是与世界再生铜直接利用平均水平50%相比，仍旧有一定的差距。为此，针对再生铜回收和熔炼技术进行研究是十分重要的。 2回收利用方法

主要包括直接法和间接法，直接法是直接熔铸成为精铜，间接法是先出去废铜中的杂质，，然后再电解制成精铜。直接法对废铜品质要求高，也预示着采购成本高，因此在考虑到成本更为常见的是间接法。根据铜原料含铜量的多少来划分，间接法又分为一段法、二段法和三段法。一段法中铜原料的含铜量最高，90%以上，可直接进炉熔炼；三段法中铜原料的含铜量最低，70%以下，先吹炼成粗铜，再入精炼炉；二段法中铜原料的含铜量位于一段和三段之间，先进入鼓风炉去杂，然后吹炼，最后进行精炼。 3废杂铜的熔炼

废杂铜的熔炼工艺大致分为三个阶段，依次进行氧化处理，去渣处理，还原处理。经过熔炼过程中取出废杂铜原料中的其他杂质，提高铜的纯度。熔炼工艺中技术的关键点是除气和除杂。 3.1除气技术

废杂铜中含有的杂质较多要进行除气。除气环节经常会遇到气孔缺陷问题，主要原因是废杂铜在熔炼的过程中金属液体本身对水蒸气或氧气有一定的吸收能力，因此导致铜铸锭中因吸收的气体析出而形成气孔。为了避免气孔对产品质量影响，传统工艺多采用氧化法、惰性气体法或者真空法来进行除气。近年来，业内出现了一种超声波除气法。该方法的技术原理是利用超声波的能量来创建环境声压，一旦声压超过熔炼环境空气的正常阈值时，熔炼液体中吸收的气体就会在声波能量下产生空化效应，在环境声压作用下，小的空化气泡聚集结合形成大的气泡，随着气泡逐渐膨胀，气泡壁越来越薄，气泡内的氢气分压越来越小，熔炼液体中的氢气在压力差的作用下进入到气泡内，气泡内的氢气分压与外界压力逐渐平衡，使气泡内的气体不容易扩散到熔炼液体中。随着气泡的结合膨胀，气泡在熔炼液体浮力的作用下向液体表面运动，最终浮出液面，释放到气体环境中，这样就实现了熔炼液体中含氢量减少。此外，业内还出现了一种铜熔炼的除气方法。该方法采用的装置是一种多孔旋转的石墨圆筒，通过该设备对熔炼液体进行除气。该方法的技术原理是石墨圆筒装置只能允许气体透过内部的多孔材料，但是不能使液态金属透过，因此是一种选择性透过装置。多孔旋转石墨圆筒利用圆筒壁隔为两个区域，筒壁内部为铜液，筒壁外部为真空，因此熔炼液体中的气体在筒壁内外的压力差作用下进行运动，再经过石墨圆筒本身的选择性去除熔炼液体中的气体。技术人员对该方法的除气选择性进行实验，结果表明，这种除气方法对熔炼液体中的氧气比对熔炼液体中的氢气具有更好的去除效果。近年来，稀土元素在铜熔炼工艺中的应用也越来越多。将稀土元素加入到铜或者铜合金后会改善铜或铜合金的结构，大大提升铜合金的导电性和导热性。技术人员对稀土元素的除气能力进行了实验，结果表明，稀土元素与氢气的化合反应能力很强，能够形成稳定的化合物。而且在1200℃时，稀土元素与氧气和硫均具有很大的亲和力，可作为脱氧剂使用。稀土元素在铜熔炼工艺中用于除气具有很好的工业前景。

3.2除杂技术

废杂铜熔炼过程中因含有多种金属杂质而影响炼铜产品纯度，因此除杂技术是再生铜熔炼过程中十分重要的技术。废杂铜中的杂质多为铁、铅、锌、锡、镍。实际冶炼生产中，对高品位再生铜的熔炼通常采用基本的除杂技术，并没有其他多余的除杂工序，如果废杂铜中含有的杂质含量超过一定的标准时，此时需要在基本除杂技术的基础上再采取一些其他方法来除杂。基本的除杂技术是利用废杂铜中的杂质大多具有与氧的结合力，而且杂质金属对氧的亲和力要大于铜对氧的亲和力，因此通过氧化熔炼液体，再精炼的过程中加入精炼剂，使废杂铜中的杂质转变成炉渣，然后扒渣去除。总的来说，废杂铜的基本除杂工艺流程包括三个阶段，依次为氧化阶段、扒渣阶段和还原阶段。针对不同类型的废杂铜选择的精炼剂也不同，如废杂铜中含铅量较多，可选择硼酸盐为精炼剂，还可选择碳酸钠和五氧化二磷作为精炼剂，废杂铜中含锡量较多，可选择二氧化硅、碳酸钠作为精炼剂来除渣。在精炼剂的使用配比方面，有技术人员对除铅的精炼剂碳酸钠

和五氧化二磷的配比进行了试验，结果表明当碳酸钠与五氧化二磷的配比为1：3时，废杂铜熔液的除铅效果最佳，得到的熔炼产品在微观组织结构方面也明显改善。

除了基本的除杂技术以外，其他的除杂技术包括浮选法、静置法、溶剂法。浮选法是利用惰性气体来进行除杂，其技术原理是当惰性气体通入到熔炼液体中时，惰性气体会逐渐上浮，上浮的过程中气体与熔炼液体中的杂质吸附，杂质在气泡表面随着气泡上浮而被携带到液面。该方法应用效果的优劣取决于气泡大小和气泡数量，当气泡越多，气泡直径越小时，对杂质的浮选效果越好。静置法的技术原理是利用废杂铜中的一些杂质金属密度比铜的密度小这一特征，在静置条件下，密度比同小的杂质逐渐上浮到熔炼液的表面，然后加入精炼剂去除杂质。实际应用中，技术人员需要把握好时间，静置时间的计算公式如下：。公式中，代表熔炼液体粘度；代表夹渣气泡上浮或下沉速度；代表密度；代表夹渣气泡的半径。溶剂法的技术原理是通过加入特定的溶剂来去除某一类杂质。如在废杂铜的除锡工艺中，将废杂铜溶液温度加热到1150~1250℃，在这一温度区间内，根据废杂铜中铁杂质的含量加入二倍量的二氧化硅，然后进行加压促使氧化造渣，最终分离浮渣，去除废杂铜中的锡。

此外，随着信息数据技术的发展，铜熔炼工艺中利用计算机及软件来模拟工艺参数成为优化熔炼技术的主要趋势。在测定废杂铜杂质组分含量的基础上，构建铜熔炼模型，选择合适的精炼剂，使熔炼工艺更加科学高效。 4结论

自2018年，我国全面禁止含铜废五金进口，我国废铜进口率大大降低。随着废铜的品味不断提高，国内对再生铜的回收利用率将大大提升。在再生铜产业不断升级的过程中，铜冶炼企业及从业人员的研究热点将集中在铜的熔炼技术上。未来，随着生产工艺的升级，冶炼技术的发展，再生铜的直接利用率将继续提升，推动我国从再生铜大国走向再生铜强国，为国家多个产业的发展提供重要的资源支撑。 参考文献

[1]我国再生铜冶炼行业现状、技术发展趋势及污染预防对策，张代荣，叶少军，《冶金管理》，2019（1） [2]铜冶炼工艺技术的进展与我国铜冶炼厂的技术升级，周俊，《有色金属（冶炼部分）》，2019（08） [3]铜熔炼过程杂质行为的研究，郑江华，冯艳，《金川科技》，2019（1） [4]浅谈铜冶炼闪速熔炼技术，吴宇辉，《中国金属通报》，2019（02）