廢雜銅拆解工藝概述

許冠浩

(中色科技股份有限公司，河南 洛陽 471039)

我國是世界第一銅消費大國，但我國銅資源儲量極為貧乏，廢雜銅再生利用為滿足我國銅消費需求作出了重要貢獻，因此得到了國家、行業(yè)的大力支持。

廢雜銅主要從含銅廢品中回收，因此,廢雜銅再生的首要任務(wù)是通過拆解將銅從含銅廢品中分離，本文介紹了國內(nèi)外常用的廢雜銅拆解工藝，并進行總結(jié)比較，推薦符合中國國情的廢雜銅拆解工藝。

1 廢雜銅原料

廢雜銅原料主要分為兩大類：

一類為新廢銅，主要是銅加工生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的頭尾、切邊和銅屑等，新廢銅大部分可以直接回收利用；

另一類為含銅廢品，主要是廢棄后的含銅制品，如廢舊電線電纜、廢舊電機等，這部分廢銅大部分包覆在廢銅制品內(nèi)部，需要通過拆解后，方可將廢銅從含銅廢品中分離。

目前，市場上的含銅廢品主要包括廢舊電線電纜、廢舊電機和廢五金電器等，本文主要介紹這三類含銅廢品的拆解工藝。

2 廢雜銅拆解工藝介紹

2.1 廢舊電線電纜

目前，國內(nèi)外常用的廢舊電線電纜拆解工藝包括機械法、化學(xué)法、冷凍法和熱解法等[1]。

1)機械法

是目前國內(nèi)外使用最為廣泛的廢舊電線電纜拆解生產(chǎn)方法，特點是機械設(shè)備構(gòu)造簡單，操作技術(shù)成熟。其主要利用機械將電纜表皮剝離，或利用機械剪刀將電線電纜破碎成顆粒狀，再利用比重、磁力或靜電分選方法，將破碎之非金屬與金屬予以分離；

2)化學(xué)法

利用不與金屬發(fā)生反應(yīng)的鹽類溶液或有機溶劑來溶解絕緣體，得以回收絕大部份的金屬物質(zhì)。一般而言，如PVC可采用二氯乙烷、環(huán)己酮、甲酰替二甲胺、四氫夫喃或丁酮等作溶劑。其優(yōu)點是步驟簡單，但有機物成份復(fù)雜、投資大、回收成本較高、消防嚴格，存在二次污染，防治費也較高；

3)冷凍法

利用冷凍劑處理廢舊電線電纜。冷凍后的絕緣物、氧化金屬、鋅及鋅合金變得脆而易于破碎，而銅和鋁仍具有塑性，然后可利用磁選、篩分、水力分級、比重分選將電線電纜中各種物質(zhì)區(qū)分出來。一般冷凍劑采用液態(tài)氮或干冰。此方法由于投資大、運行復(fù)雜，成本相對較高；

通過巖石力學(xué)理論分析，對于人工壓裂裂縫而言，其裂縫方向始終平行于最大主應(yīng)力方向，當水平段軌跡與最大主應(yīng)力方向夾角不同時，會產(chǎn)生不同的人工壓裂裂縫形態(tài)。當水平段軌跡平行于最大主應(yīng)力方向時，裂縫與水平段軌跡方向平行，產(chǎn)生軸向裂縫；當水平段軌跡與最大主應(yīng)力方向呈0°～90°夾角時，裂縫與水平段軌跡方向斜交，產(chǎn)生斜向裂縫；當水平段軌跡與最大主應(yīng)力方向垂直時，裂縫與水平段軌跡方向垂直，產(chǎn)生垂直于水平段軌跡的裂縫。

4)熱解法

將廢舊電線電纜加入高壓釜中，在高壓狀態(tài)下加熱到一定溫度將絕緣層塑料熱解，然后再用機械法分離出金屬。熱解過程易產(chǎn)生二噁英等污染，環(huán)境風(fēng)險較大。

廢舊電線電纜拆解工藝的比較見表1。

表1 廢舊電線電纜拆解工藝比較表

2.2 廢舊電機

廢舊電機中的銅主要為轉(zhuǎn)子和定子上的繞組線，由于其與硅鋼片結(jié)合非常牢固，拆解難度較大。

目前，廢舊電機主要有以下拆解工藝：

1) 手工法拆解

純手工拆解是目前國內(nèi)主要拆解方式，其處理細致，拆解質(zhì)量高，環(huán)境污染少，但勞動強度大、效率低；

2)焚燒法

電機通過焚燒預(yù)處理，在高溫下繞組中的絕緣漆燃燒脫落，繞組和硅鋼片脫離，然后再拆解，效率較高。但廢電機中某些組件的利用價值下降，如本可用于生產(chǎn)小五金的硅鋼片過火后則完全無法再用。繞組銅線表面氧化，降低銅線的質(zhì)量，不能直接生產(chǎn)銅米。另外，焚燒拆解采用的焚燒預(yù)處理方法產(chǎn)生的煙氣含有二噁英，對環(huán)境造成污染；

3)人工加機械法

為降低人工拆解的勞動強度，采用拉線機等機械設(shè)備拆解難拆解部分，可大大提高拆解效率，降低勞動強度。

廢舊電機拆解工藝的比較見表2。

表2 廢舊電機拆解工藝比較表

2.3 廢五金電器

廢五金電器中，常見的有各種小型廢機械設(shè)備、零部件、廢電器和零部件、廢水暖件、廢炊具等，這些廢料多數(shù)是混雜在一起的。目前，廢五金電器拆解工藝主要有全人工模式、歐洲模式和日本模式。

全人工模式。拆解和分類全部靠人工進行，對螺栓連接的部件進行人工拆卸分離或手動工具(如手動鋼鏟、鋼釬)拆卸分離。該工藝模式具有人工成本較大、勞動強度高、操作環(huán)境較差、效率低下。

歐洲模式。以廢五金電器設(shè)備整機進行機械破碎和分選為主要處理方式，以連續(xù)化處理和高度自動化控制為技術(shù)特征的再生利用設(shè)備系統(tǒng)。其作業(yè)過程通常是先將廢舊五金電器整機喂入多級機械破碎系統(tǒng)，各種零部件破碎至一定規(guī)格后依次采取重力分選、靜電分選、磁選等多種分選技術(shù)，分離出鐵、銅、鋁、塑料、玻璃等不同材料。該工藝模式具有設(shè)備初期投資額較大，設(shè)備運行、維護成本較高，未考慮舊電器的再制造和再使用等弊端，雖然技術(shù)先進、自動化程度高，但與我國現(xiàn)階段國情不適應(yīng)。

日本模式。采用高度機械化和自動化配合人工拆解工序，在破碎前進行最大程度的人工拆解。

廢五金電器拆解工藝比較見表3。

表3 廢五金電器拆解工藝比較表

3 生產(chǎn)工藝流程

3.1 廢舊電線電纜拆解工藝流程

機械法拆解廢舊電線電纜生產(chǎn)過程：將廢舊電線電纜進行人工分類，較大直徑的電纜送入剝皮機剝離護套及絕緣層；較小直徑及長短不一、凌亂的電線由銅米機粉碎處理(圖1)。

3.2 廢舊電機拆解工藝流程

人工加機械法拆解廢舊電機工藝過程：采用手工拆解工具將廢舊電機進行初步人工拆解，得到廢塑料、普通鋼鐵、矽鋼片等廢品，然后采用拉銅機將定子的銅線圈與鐵芯分離(圖2)。

圖2 廢舊電機拆解工藝流程圖

3.3 廢五金電器拆解工藝

參照日本拆解模式，廢五金電器的拆解主要采用人工進行最大限度拆解，對于人工難以拆解或人工拆解后的細碎廢料，采用先進的機械設(shè)備進行粉碎、分選(圖3)。

圖3 廢五金電器拆解工藝流程圖

4 結(jié)語

含銅廢品種類復(fù)雜，國外發(fā)達國家一般采用機械法進行拆解，但單純采用機械法拆解工藝，往往會使大量的非金屬廢物無法有效分離與利用，并可能會造成銅與鋼鐵、鋁等金屬的分離困難，降低廢鋼、廢鋁品質(zhì)或者增加廢鋼、廢鋁成本。

因此，我國含銅廢品應(yīng)按照資源最大化原則進行拆解，即根據(jù)我國國情，選擇環(huán)境污染小、投資合理、資源回收利用率高的人工拆解與機械拆解相結(jié)合的拆解工藝。

[1] 洪丕基.國外廢雜銅回收利用某些工藝研究[J].中國資源回收利用，2002，(7)，30-32.