我國(guó)再生銅冶煉技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

王濤

中國(guó)瑞林工程技術(shù)股份有限公司 江西南昌 330052

再生銅生產(chǎn)因省去采選、銅精礦冶煉等工序，具有良好的節(jié)能減排效果。據(jù)有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)再生金屬分會(huì)計(jì)算，2014年中國(guó)再生銅產(chǎn)業(yè)相當(dāng)于實(shí)現(xiàn)節(jié)能311萬(wàn)t標(biāo)煤、節(jié)水11．67億m3、減少固體廢物排放11．02億t。2005年到2014年十年間，與開(kāi)發(fā)等量的原生銅礦產(chǎn)資源相比，中國(guó)再生銅行業(yè)相當(dāng)于實(shí)現(xiàn)節(jié)能2366．76萬(wàn)t標(biāo)煤、節(jié)水88．81億m3、減少固體廢物排放83．86億t。因此，再生銅行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展是解決我國(guó)銅資源短缺，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的主要途徑之一。

1 再生銅冶煉行業(yè)現(xiàn)狀

我國(guó)對(duì)于銅資源的處理方法主要是冶煉和加工，大約38%的銅被直接加工成銅制品，62%左右的銅會(huì)被工廠通過(guò)冶煉間接鍛造成各種附加產(chǎn)品。再生銅原料在實(shí)際冶煉過(guò)程中被分為高品位和低品位兩種，冶煉設(shè)備相對(duì)落后，冶煉工藝仍然沿用一段、二段和三段冶煉法。傳統(tǒng)的一段冶煉法針對(duì)對(duì)象是高品位廢銅和雜銅，當(dāng)銅含量在90%及以上時(shí)，利用火法精煉爐能夠直接將其精煉成陽(yáng)極銅[1]。二段冶煉法和三段冶煉法的主要針對(duì)對(duì)象為低品位廢銅、電子肥廢料、含銅量較高的爐渣等，當(dāng)銅含量在90%以下時(shí)，會(huì)先利用熔煉爐對(duì)其進(jìn)行雜質(zhì)處理，如果處理后的物料含銅量在80%以上，會(huì)采用二段冶煉法，直接將其投入精煉爐冶煉出陽(yáng)極銅；如果含銅量在80%及以下，會(huì)采用三段冶煉法，先對(duì)其進(jìn)行吹煉，隨后再進(jìn)行精煉。目前我國(guó)并沒(méi)有專門采用三段冶煉法直接處理再生銅的企業(yè)。

2 我國(guó)再生銅冶煉技術(shù)優(yōu)化措施

2.1 直接利用冶煉技術(shù)

結(jié)合原材料的成分與構(gòu)成元素的差異可以將冶煉技術(shù)劃分為不同的直接利用類型。其中一種是高品位的紫雜銅生產(chǎn)黃銅的技術(shù)，這個(gè)技術(shù)通過(guò)銅感分火法配合電解陰極銅再生技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)銅的回收。在該技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，整個(gè)技術(shù)容易受到設(shè)備與工藝的限制和影響，所以目前我國(guó)大多數(shù)的直接生產(chǎn)銅桿的技術(shù)都達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求。在直接生產(chǎn)光亮銅桿的設(shè)備方面，一般都是采用了固定的反射爐，或者是在該設(shè)備基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行了改造，性能以及節(jié)能效率分別接近于目前國(guó)際上主流的COS-MELT組合爐。在傾動(dòng)式爐生產(chǎn)過(guò)程中，生產(chǎn)技術(shù)依然存在較大的差異。另外，目前國(guó)家企業(yè)采用了傾動(dòng)式的反射精煉爐并將其作為傳統(tǒng)固定式設(shè)備，不但在客觀上解決了產(chǎn)品生產(chǎn)線效率低下的問(wèn)題，更是解決了質(zhì)量差、排放難度大的問(wèn)題。除此之外，國(guó)內(nèi)贛州的新型合金材料采用了西班牙拉法格熔煉設(shè)備進(jìn)行高導(dǎo)電地光亮銅桿的的生產(chǎn)，取得了不錯(cuò)的生產(chǎn)效果。目前國(guó)內(nèi)在直接利用冶煉技術(shù)方面還選擇清潔能源與富氧燃燒技術(shù)作為發(fā)展的主要方向。比如說(shuō)天津大山銅業(yè)就采用了全氧燃燒技術(shù)，利用氧氣助燃，有效避免了無(wú)用氮?dú)獾母蓴_[2]。

2.2 一段法精煉技術(shù)

根據(jù)《銅冶煉行業(yè)規(guī)范條件(2014)》要求，再生冶煉工藝須采用高效、低耗，具備資源綜合回收率高、環(huán)境友好的先進(jìn)生產(chǎn)工藝及裝備，同時(shí)應(yīng)配套二惡英污染防治設(shè)備設(shè)施。全面淘汰直接燃煤的反射爐和無(wú)煙氣末端治理設(shè)施的冶煉工藝設(shè)備，僅允許使用100t以上改進(jìn)型陽(yáng)極爐(反射爐)。目前受工藝設(shè)備以及全過(guò)程污染預(yù)防技術(shù)進(jìn)步的影響，一段法精煉技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)是能處理更低品位原料，其核心是富氧結(jié)合氮?dú)鈹嚢杓夹g(shù)的應(yīng)用，NGL爐是這一技術(shù)的典型代表，其爐體結(jié)構(gòu)創(chuàng)新外，機(jī)械化、自動(dòng)化程度大大提高，借助氮?dú)鈹嚢韬拖⊙跞紵夹g(shù)，使精煉爐兼具轉(zhuǎn)爐吹煉的一些功能，在冷料處理適應(yīng)性、降低污染物產(chǎn)生、提高產(chǎn)品性能等方面均有優(yōu)勢(shì)[3]。該技術(shù)在山東金升集團(tuán)東部銅業(yè)有限公司和廣西有色集團(tuán)再生金屬有限公司得到了大規(guī)模的工業(yè)化應(yīng)用，其4套于2012年投產(chǎn)。該技術(shù)與常規(guī)一段法相比，提高了含銅品位范圍，在處理平均含銅品位85%-90%廢雜銅時(shí)，綜合能耗仍能低于100kgce/tCu，煙氣量排放減少2/3，氮氧化物排放減少約80%。

2.3 提高工藝技術(shù)

相關(guān)企業(yè)應(yīng)結(jié)合現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)冶煉工藝進(jìn)行創(chuàng)新，盡力研發(fā)出以能夠降低銅含量、提高銅資源綜合利用率、節(jié)能、環(huán)保為主要目標(biāo)的新技術(shù)，從而提高再生銅回收利用率。對(duì)于低品位原料，企業(yè)應(yīng)利用富氧熔池熔煉技術(shù)、密閉熔煉技術(shù)提高其品味，方便后續(xù)提高精煉工作效率和再生銅質(zhì)量，而且密閉熔煉能夠有效減少煙塵和廢氣的溢散。另外，企業(yè)還可以使用富氧燃燒技術(shù)，由于該技術(shù)主要使用天然氣為首的清潔燃料，具有較高的燃燒效率，所以產(chǎn)生的煙氣較少，對(duì)預(yù)防污染和保護(hù)環(huán)境具有積極影響。

2.4 再生銅冶煉新工藝和設(shè)備

對(duì)于涂敷的絕緣漆、油漆等有機(jī)物質(zhì)的特殊廢雜銅常規(guī)的預(yù)處理技術(shù)難以分離有機(jī)物，對(duì)于這種難處理的特殊物料，需通過(guò)控制熔煉設(shè)備的溫度或通過(guò)增加二次燃燒室使可能含有二惡英或其前驅(qū)物的煙氣充分燃燒在高溫下分解，這種也是目前再生銅行業(yè)控制二惡英污染的最重要的途徑。能使二惡英充分分解熔煉設(shè)備技術(shù)包括奧斯麥特爐/艾薩爐、卡爾多爐以及帶有煙氣二次燃燒的頂吹熔池熔煉和側(cè)吹熔池熔煉技術(shù)。增加熔煉設(shè)備的密閉，增加煙氣的二次燃燒設(shè)備是傳統(tǒng)設(shè)備改造的主要方向，同時(shí)加強(qiáng)生產(chǎn)過(guò)程綜合管理措施如縮短加料時(shí)間，提高加料溫度、控制燃燒系統(tǒng)空氣過(guò)剩系數(shù)等也是有效途徑。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，我國(guó)再生銅冶煉技術(shù)的發(fā)展是降低銅資源匱乏影響，確保工業(yè)生產(chǎn)與社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)的關(guān)鍵。結(jié)合目前我國(guó)再生銅冶煉技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用現(xiàn)狀，依然需要繼續(xù)關(guān)注廢雜銅冶煉技術(shù)的技術(shù)研發(fā)與設(shè)備研發(fā)，不斷提升冶煉效率，同時(shí)也要做好低品位銅料的處理工作，做好伴生金屬的回收工作，從而提升銅金屬回收利用效率，降低環(huán)境影響，為我國(guó)銅資源的高效利用奠定良好的基礎(chǔ)。