中国废旧金属处理设备的应用现状及展望

我国目前已进入了工业化中期，房地产业、汽车业的迅猛发展。对金属原材料的需求大幅度上涨，自然资源储量不足、过度开采及冶炼耗能和污染环境等等一些问题日益突出。循环经济是与自然和谐共处的经济模型，资源综合利用是循环经济的重要组成部分。

废金属是金属冶炼生产中必不可少的重要原料，主要包括废钢、废铜、废铝、废锌等。其中废钢占90％以上。废金属源于自生废钢（冶金企业生产过程中产生的废金属），工矿企业生产过程中产生的加工废金属，社会生活中产生的废弃金属材料。无论是哪方面产生的废金属，都需经过处理，才能成为合格的金属冶炼原料。

不同的废金属的处理手段，将有不同的结果。废金属质量、经济和社会效益大不相同。本文试就我国废旧金属处理设备的应用现状及展望作些探讨。

一、废钢铁的处理方法及其设备

机械加工法就是用专门的废钢加工机械对废钢加工处理，达到提高废钢质量，利于入炉冶炼和便于运输的目的。废钢铁加工机械品种很多，用户可按废钢铁的加工要求和企业生产规模及经济承受能力选用合适的废钢加工设备。

当前，废钢加工设备分加工及辅助上料设备。加工方法有打包、压块、剪断、破碎等。我国使用情况，在分类介绍时同时介绍。现分别简述如下：

1.机械打包法

机械打包法就是用金属打包机在常温下将轻薄废钢料压制成有一定形状和密度的包块。这种包块可以入炉冶炼，还便于运输，节省了运力和减少运输过程中对环境的污染。

机械打包法加工废钢的缺点是机器没有分选除杂功能，不能保证包块的纯洁度，对炼钢质量有一定影响。

尽管金属打包机有不尽人意之处，但因我国轻薄废钢较多，且金属打包机有其规格品种齐全，还可根据用户要求专门设计包块形状、尺寸大小和出包方式，购买时选择余地大等一系列优势，是目前大中小型金属回收行业、废钢加工中心和钢铁企业的首选设备。国内常用100至400吨机型，以合盖式机型为主。也有少数进口国外设备，最大用到1600吨。选用打包机最主要应根据料型、入炉包块尺寸要求、年产量来选定。一般钢厂选315吨至630吨级为多，年产量2万至4万吨，中小型回收行业选用100－160吨为多，采用多台并用。

2.机械压块法

机械行业生产过程中大量的金属切削加工，产生大量的钢屑、铸铁屑、铜屑、铝屑等切屑。这些切屑如果弃之，不但是资源的浪费，还严重污染环境。将其回收，经加工后回炉冶炼是有效的处理途径。

金属切屑的加工设备是金属屑压块机，其加工方法是在常温下将铸铁屑、铜屑、铝屑直接压制成密度较高的圆柱体。如果是长条状钢屑，则在压制前先要将钢屑破碎,再压制。

经压块机加工出的废钢屑压块，一般密度在4500kg/m3以上，大大缩小了切屑的体积，提高了运力又可回炉冶炼，还可减少运输过程中对环境的污染。

金属屑压块机自动化程度高，生产率也高。国内一般使用160吨至500吨型压块机，生产率在1吨/小时至4吨/小时。

3.机械剪断法

所谓剪断，就是用废钢剪断机将长条形的废钢剪断至合适的长度，以便冶炼，目前废钢剪断机有鳄鱼式、双刃鳄鱼式和门式三种结构类型。

3.1鳄鱼式剪断机

这种剪断机的剪口形似鳄鱼嘴，故称鳄鱼式剪断机。它适用于剪断中小型长条废钢,但送料及剪料长度尺寸以人控为主，剪切规范也较小（Φ95mm以下圆钢），其剪切力一般在350吨以下。入炉料预压不够，安全性不如门式剪。一般适合中小型回收站使用。

3.2双刃鳄鱼式剪断机

这种剪断机有两付刀刃同时剪断废钢，还有压制包块的功能。其主要加工对象是容腔状废钢的剪断和压包，如废油桶、废旧汽车驾驶室等。其工作状态是将废钢剪成三段后（见图4），中间段掉入料箱，然后推缸推动压头前进，挤压废钢压成包块。最后鳄板回程，推缸推动压头继续前进，推出包块。剪断时掉出料箱外的废钢，视情况再行剪断、压包或直接加入料箱压包。国内使用机型有200吨至315吨，剪刀长度从1400mm至2010mm。

对于门窗框架等不需压包的废钢，剪断后鳄板立即返程，推缸压头推出剪断料。如果废钢加工企业长期剪断不需压包的框形废钢，可向设备制造企业专门订购不具压包功能的双刃鳄鱼式剪断机，以降低购买投资。

3.3门式废钢剪断机

这是一种大型废钢剪断设备，一般剪切力在500吨以上，大的达3000吨。这种设备都是电液驱动，技术先进，生产率高，机器结构较为复杂，体积大，造价高。适用于实力雄厚、废钢加工量大的废钢加工中心和钢铁企业。

门式废钢剪断机除了剪切功能外，还有挤压功能。因此它不但可剪断重型废钢，还可将若干不规则的中小型废钢在料箱中挤压后再行剪断。

经挤压剪断的废钢，表面锈层等有害物质可部分剥落。如果剪断机后配以分选、除尘装置，对废钢分选、除尘，可提高废钢的纯净度。

我国冶金企业已较多使用废钢剪断机，有国产的，还有从几个国家进口的。这些设备都由主机、液压系统和电气系统三大部分组成。主机部分有剪切机构、压料机构、料箱、侧压机构、压盖机构和送料机构等。其中料箱结构比较复杂，形式多样，但归纳起来有三种结构形式。

三层料箱式废钢剪断机

该型机选用较先进的液压和电气系统，稳定可*，其先进性这里不作赘述。只就该机型主机结构的特点作简要介绍。

A、主机结构和工作程序

该机剪切、压料、侧压、盖压、送料机构齐全。其工作过程是：a、将送料压头8退至最终端位置；b、加料至压缩料箱4；c、侧压机构6工作，压缩废钢料，使之宽度小于固定料箱5的宽度;d、压盖机构7压缩废钢料，使之不高于固定料箱5的高度；e、退回送料压头8，被压缩的废钢料落入固定料箱5；f、送料机构8向前推送料至需要的位置；g、压料机构2进行压料；h、剪切机构1剪切废钢。

在上述工作过程中，送料、压料和剪切动作是自动循环工作的，侧压和压盖动作是手动控制的。在送料压头后退，被预压缩的料落入固定料箱时，侧压滑块和压盖迅速退回，然后再次加料，待送料压头前进到一定位置时，就可再次侧压、盖压。待固定料箱中的废钢料剪完，送料压头迅速退回后，已被压缩好的料又落入固定料箱，开始下一循环剪切。这样剪切工作是连续的，不因加料压缩而耽误剪切工作。

B、三层料箱机型的特点

该型有几项其它机型所不具备的特点。第一大特点是三层料箱，加料箱3是一层，在送料→压料→剪切过程中形成的压缩料箱4是中层料箱，固定料箱5是底层料箱。这三层料箱的优点就是前面所说的在送料→压料→剪切过程中可以加料、预压缩，使送料→压料→剪切可连续进行，从而提高了生产效率。

其它国家一般机型是双层料箱，即推料和压缩在同一个平面进行，废钢的压缩、推料要在全部剪切完毕后才能开始第二循环工作，生产率自然受到影响。

该机型的另一大特点是自由摇摆式侧压机构，所谓自由摇摆式侧压机构，就是由两个侧压油缸推动侧压滑块动作。在整个预压缩过程中，两个侧压油缸可以不同步工作，侧压滑块随之改变角度压缩废钢料（如图6所示）。对较难处理的料，可象钳子那样先将其一端夹住，另一端再施加压力。由于力是逐点变化的，对废钢料一点一点地进行压缩，受力点处的力比较集中，因此较容易克服压缩阻力，对于结构件较多的混料废钢，如在加料时遇到某一杆状料正好处于与料箱侧壁垂直位置时，可以通过侧压滑块的摇摆改变压缩角度和受力方向，使杆由横变顺，从而顺利压缩.一般废钢剪断机的侧压滑块只有平行侧压功能，遇到这种情况，只能停机理顺后再继续工作。

德国亨息尔SV/EP机型是三层料箱的典型代表，我国湖北力帝机床股份公司生产的800吨至1250吨大型门式剪也是引进的该项技术制造的，该机型具有料箱容积大、压料和剪刃开口高度大、工作频率高、机架钢性好等特点。

双层料箱机型废钢剪断机

双层料箱和三层料箱的主要区别在于料箱结构和侧压结构。正因这两个不同，造成整机的工作性能和生产效率也出现较大差异。双层料箱有德国林德曼、法国COPEX、日本的富士和手冢等公司生产此类机型。

现将德国林德曼LU型与亨息尔SV/EP机型比较如下：

LU机型的料箱是双层结构，侧压滑块平行侧压，不象亨息尔SV/EP型侧压滑块可摆侧压。双层料箱结构，可从示图7可看出料箱底是一层，侧压滑块上平面可供加料，也算一层。

废钢料在料箱中被压缩的情况可从示图8看出。“Ⅰ”为盖压，“Ⅱ”为侧压，“Ⅲ”为盖压、侧压到位。

LU型是比较典型的双层料箱、平行侧压机构，双层料箱的共同缺点是在送料、压料、剪切时只能加料，不能预压缩，从而影响了生产效率的提高。平行侧压的问题是遇到不易压缩的废钢料时，不象亨息尔SV/EP机型那样，摆动侧压滑块，轻而易举地将料压缩到位。由于侧压滑块不易到位，被压缩料容易产生飞边，造成送料困难，废钢料进口框磨损严重甚至损坏。

LU机型还有一种结构为在料箱前部有一个小侧压滑块（如图9）。它的作用是当遇到不易压缩的废钢料，大侧压滑块无法推到位时，可起动小侧压机构，将前部的废钢料压缩到位，然后送料。

增加一套小侧压机构，能否弥补平行压缩的大侧压机构的不足，用户通过工作实践最有发言权。但可以肯定的是，增加一套小侧压机构，使机器结构复杂，而且这个侧压力还不小，增加了动力消耗。另外，在送料动作之前又多了一个侧压动作，减缓了机器运行速度，减低了生产率。与三层料箱SV/EP机型相比，效率要低些，但二层料箱结构简单些，投资要少些。这两种机型是在中国使用较多的机型。

单层料箱机型废钢剪断机

这类剪切机有意大利维查尼公司的PC/AC机型，法国AKROS公司为代表，现以维查尼公司的PC/AC型为例作简单介绍：

主机结构如图11所示。

1、剪切机构2、压料机构3、料箱4、侧压机构5、箱门

这种机型与众不同之处，首先在于料箱底面与水平面呈30度角倾斜，前低后高。剪切机构的机架随之倾斜。第二个不同点是料箱为敞开式，无盖，无推料机构。第三点是侧压机构为单缸推动侧压头的一端，使侧压头呈倾斜式压料，利用重力和振动送料，节省料箱生产成本，但剪切范围受到限制。总之，这种机型简化了结构，降低了制造成本。但随之产生一些问题，影响了机器的工作性能，

为了说明维查尼PC/AC机型的工作性能，先将它的工作情况作一简单介绍。

工作程序：a、向料箱3加料，利用料箱倾斜，*废钢料自重向前端滑移（此时料箱门5处于关闭位置）；b、侧压油缸（只有一个）工作，推动侧压滑块4一端倾斜压缩废钢料，此时侧压滑块与料箱壁成三角形（如图12所示）；c、压料机构2压料；d、剪切。

对这种机型值得我们关注的是：料箱与水平面呈30度倾斜是该机型的最大特点，这也是他们的专利。但随之产生了三个问题，一是因废钢的形状、重量不均匀，导致进料速度不均匀；二是有时有卡料现象，遇到这种情况，就只能停机人工疏通了；三是因为是单层料箱且侧压时滑块与箱壁成三角形，就不能连续送料，而是侧压一次进一次料，影响了生产效率；另外，料箱是敞开式的，没有压盖，可以连续加料，但因进料速度的限制，加上料在料箱中是泡松的，连续加料也就受到限制。

4.机械切碎法与机械破碎法

4.1机械切碎法

切碎机是将废金属罐类、汽车门等物品切成碎料。

我国2001年旧易拉罐约为10.8万吨。易拉罐由铝镁合金制成，旧易拉罐回收后可重新熔炼铝镁合金，重新压制易拉罐，使这种资源可循环使用。

这是湖北力帝机床股份有限公司开发出的PS－600型切碎机（见图13），能对易拉罐进行有效回收加工，解决废罐内剩水及夹物问题，有利废金属利用的清洁和安全，这类设备还可切轮胎、木料、废纸等。

该机在电机和减速机的驱动下，通过齿轮传动，两旋转轴上的刀片相向旋转，形成剪切作用。物料在刀片剪刃作用下，被切碎成一定规格的碎片，完成切料工作。该机生产率较高，每小时能加工1.4吨左右。切割宽度从600mm至2000mm，功率从7.5Kw至220Kw。该机还可与其它设备组成生产线。

4.2机械破碎法

机械破碎法就是用破碎机械将废钢破碎。因破碎对象不同而有不同的破碎机。当前，破碎的对象是钢屑和统废钢。破碎钢屑的是碎屑机，破碎统废钢的是废钢破碎线。

废钢破碎线制造技术复杂，生产成本高，但因其技术先进，加工范围大，生产率高，又能分选出有色金属，剔除非金属杂物，加工出纯洁度高的优质废钢，而且加工过程中对环境污染较少，是比较理想的废钢加工设备，被誉为当前最先进的废钢加工设备。国际上目前已有近700多条废钢破碎线在世界各地运行。破碎钢入炉比例也迅速上升，有的国家已达45%以上。

在中国冶金用破碎料主要*进口，国内不算二手旧设备有三台破碎机。一台是美国6000PH；一台是台湾接近4000马力；一台是湖北宜昌力帝生产的10000马力。总的来看，受资源分散影响均开机不足。

现以PSX-6080型废钢破碎线为例介绍工作过程：

（1）废钢破碎线

湖北力帝机床股份有限公司于2000年引进美国纽维尔公司SHD型废钢破碎线技术，并与之合作生产了我国第一条国产的PSX-6080型废钢破碎线。2001年7月国家经贸委组织鉴定。鉴定结论为“引进技术先进可行，符合国情。项目具有较好的经济效益、社会效益和环境效益。废钢破碎生产线的建成，不但填补了国内空白，而且对提高我国废钢铁利用水平和质量，提高我国炼钢质量，对实现金属回收加工设备的升级换代有重要的意义。”

（1）PSX-6080型废钢破碎线的外观

（2）工艺流程

该废钢破碎线有专门的控制操作室，实行PLC控制。

（3）钢破碎线的主要技术参数

序号项目单位参数

1加料宽度mm2000

2破碎机锤头旋转工作直径mm1510

3主机功率kw750

4外形尺寸（长×宽×高）m75.4×35.5×11.5

5重量t276

6生产率t/h15~25

该生产线的生产率随废料的不同而有变化，据在番禺鸿兴再生资源加工中心试验考核，最高生产率达30吨/小时。设计参数还是定为：15～25吨/时。

（4）需要说明的情况

考虑到我们的国情，在引进技术结合中国国情生产时尽量降低成本，从而控制售价，PSX-6080废钢破碎线的价格，目前控制在1500万元以内。不象广钢集团引进的美国纽维尔SHD型废钢破碎线耗资4400万元左右，且设备还不够完善。（当然，广钢引进的破碎线比PSX-6080型大）PSX-6080型废钢破碎线属于小型破碎线，与美国SHD型系列机比较，主机功率和生产率都属于较小的60104的档次，进料的宽度比60104小600mm（60104为2600mm），但它的加工能力相当，即也可以a、破碎经压扁或未经压扁的废旧小汽车；b、经剪断的废钢；c、密度不大于1t/m3的包块；d、家用电器等等。不可处理的废料有a、粗20mm，长度超过7.5m的钢绳；b、直径超过25mm的合金钢；c、直径超过37mm的低碳钢轴；d、厚度超过20mm边长超过300mm的钢板；e、厚度超过25mm，边长超过150mm的钢板；f、截面超过12.5mm的结构型材；g、直径大于40mm的钢筋；h、直径大于12mm的高碳圆钢；I、钢锭、钢胚及相近的材料。

（5）对开发废钢破碎线的设想

废钢破碎线是我国即将重点投放市场的产品，今后的发展设想是：

a.逐步提高PSX-6080型废钢破碎线的国产化率；

b.根据用户需求，进一步完善废钢破碎线，如可增加有色金属分选机，替代人工分拣有色金属。增加破碎后废钢的喷淋清洗和烘干设施，提高废钢的清洁度和减少对环境的污染。

c.根据用户需求，开发大中型废钢破碎线，逐步形成系列。

5.其他辅助设备

5.1液压抓吊

液压式抓吊是为适应现各钢铁企业的实际需要而研制开发的废钢加工辅助设备，可抓取各种类的块石、废钢、垃圾等物料。有移动式和固定式两种。抓斗可配装在废钢加工设备上，采用悬挂方式，由液压动力驱动。斗臂作业半径在12米处能吊抓起0.5吨负载物，最大抓起负载物5吨。抓吊式装置与电磁吸盘装置可互换，拆卸换装十分方便。较其它方式的废钢吊机更容易操纵、更适用于各种地形条件，因而也更为经济、更为有效。

5.2输送分离设备

该类设备通过永久磁力滚筒传送产生排斥力的作用，将传送带上的有色金属按照不同的种类进行分离，如铜、铅、铝等。同时也可对非金属进行分离，在输出端设置不同的装置达到分离的目的。

二、废钢加工机械应用展望

提高金属回收加工和再循环利用水平，是我国新时期落实科学发展观，推进循环经济发展的重要内容，要提高这方面的再生资源的回收利用率，加强废钢的加工利用，特别是精细加工是势在必行。

1.从总的需求看近几年要迅速增长

废金属加工设备的需求增长与废钢的需求是紧密相联的，与钢产量相关连的。

1.1从废钢的需求看（见下表）

年份钢材产量生产回收钢铁量加工回收钢铁量社会老旧钢铁量可回收钢铁合计国内回收钢铁重熔入炉量回收利用率%

1985年36928109939902793170861.2

1990年515389996914103278236672.2

1995年89801370159020555015293158.4

2000年131461126211828506094243640

2001年160681025259730756697245236.6

2003年220001530321614316277357656.97

2004年272461839348525266502452569.59

注：表中“回收工铁”“废钢铁”，鉴于当前一般还称为“废钢铁”，本文还是按沿用的称谓。

1.2提高利用率促进废钢加工设备的需求增长

根据中国钢铁工业协会预测，到2010年，我国钢材需求量将达3.1亿吨/年。钢产量将达到3.1至3.3亿吨/年。1999年我国平炉钢全部淘汰。2000至2003年平均废钢单耗为221Kg/t。由此推算，2010年废钢供应量应达6900至7300吨。如按世界平均废钢单耗为400Kg/t算，废钢供应量达1.2亿吨。同时可以推断，加工设备应迅速增长，废钢需求增加。合格料进口增加，不仅废钢如此，其他有色金属再生利用也是如此。

国家发展和改革委员会马凯主任在循环经济工会议上明确提出“2003年我国钢铁工业年废钢利用量为5800多万吨，占粗钢产量的比例为26%，而世界平均水平为43%。再生铜产量的比例为93万吨，占铜产量的22%，而世界平均水平为37%。再生铝产量145万吨，占铝产量的21%，而世界平均水平为40%。”我国要达到世界水平，就要加大废旧金属的回收利用，加工设备需求也会迅速增长。

2.设备需求的增长方向

废钢加工设备的功能有两方面的作用，一是通过加工，将废金属处理成合格炉料；二是通过简单拆解加工减少装运成本。总的一条还是满足冶炼原料的需求，因此加工设备的需求发展方向应从以下优先考虑。

2.1为建立废金属加工中心或基地提供关键设备

笔者认为目前建立加工中心的时机已成熟，这也是各方面的希望所在，其理由有几点：

①国家对发展循环经济一定有政策支持，希望有一定规模的企业产生，对这类企业的支持，有利于加强环境和有关法规的监管。

②各大钢厂由于废钢资源紧缺，希望有固定的集中地或者自己建加工中心，采购的质量放心，而不是现行的大户是挂单为主。

③随着改革开放的推进，民营资本和国外资本看准这一行业进行投资，建立加工中心。

建立中心一般从年产10万吨加工能力起步，到20万吨能力为合适。中心为一个加工基地，有若干个网点。中心一般应上大型剪断机和破碎机等大型自动化程度比较高的设备为主，网点以中小设备为主，或采用可移动的加工设备。这个中心还应用与我国的汽车报废拆解回收相结合。

2.2为精细料入炉提供设备

钢厂为缩短熔炼时间，降低炼钢成本，保证质量稳定，对入炉的废钢纯度要求会逐渐提高，会推行优质优价，如重废、破碎料等，钢厂受欢迎，但我国主要还是民用废料比较多，这类料中含有一定垃圾成分，在广东我们用废钢破碎线加工收购来的民用废料，85%为纯净料。其余为垃圾和只有少量的有色金属，为利用好民用废料（包括报废车），在未来几年废钢破碎生产线会在中国迅速发展。其分选设备、装卸设备也会随之增多。

2.3特殊废金属处理设备

①钢丝绳打包机为解决钢丝绳投料问题；

②打包剪切机为解决夹渣问题；

③金属屑压块机解决金属屑直接冷挤压成块入炉；

④移动式剪切机或打包机解决资源分散，降低运输成本；

⑤钢渣加工分选设备；

⑦为解决加工过程的环境保护配套设备。

3.几点建议

1、围绕建中心和基地，从组织和网络形式，应打破传统的体系，形成新的体系。我国的回收体系，在计划经济时期，是行政主管部门管理下形成的网络。而每一专业部门，都有独立的网络。以废钢铁为例，计划经济时主要是原物资部金属回收局；全国供销总社废旧物资局；冶金部金属回收处负责实施。这三大部门都有遍布全国各地的回收网络。而市场经济以来，随着改革的深入，各网络组织改为行业协会，各协会还是以原网络单位为主。据统计全国各类废旧物资回收企业5000余家，网点16万个，回收加工厂3000多个，但规模都不大。所以建议根据行业发展需要，各协会可合作，各网络单位也可合作，来建中心带动行业发展。

2、废钢加工中心应与汽车拆解中心一起发展。随着中国汽车工业的迅速发展，2003年汽车产量达444.37万辆，2004年汽车产量突破500万辆。报废车也会迅速增长，2003年报废汽车接100近万辆，2004年报废汽车约为120万辆。几年后报废车是废金属回收利用的重要来源。这些拆解中心应与废金属加工中心一起来考虑。

3、国家对这一行业要继续给予政策支持，同时充分发挥协会的作用，搞好规划布局，对中心重点支持。