废铜再生处理设备

按照再生产品的质量要求、废铜的处理，可以分为火法冶炼和电解冶炼。生产粗铜和铜合金，一般采用火法冶炼，而生产电解铜需要电解冶炼。

最常用的火法废铜处理没备为回转炉，也叫作转鼓炉或转筒栌。

炉体由两端呈锥形的水平圆筒组成。一端安装以煤气、燃油或煤粉为燃料的燃烧喷嘴，另一端供装入炉料。排出孔位于侧壁中心与转炉相似。炉身依水平轴旋转，运作时连续转动以保证加热的炉衬与炉料完全接触。回转炉的容量介于50～6000kg之间。熔炼速度快、熔炼损失低，生产的金属铜气体含量少，并且成分和温度均匀。整个冶炼过程能耗低，且能完全控制温度和气氛。缺点是因为熔池较浅，不宜用惰性气体吹洗，也不容易快速加入新的炉料，并可造成严重的空气污染。现在，这种炉子已多用作废杂铜的预熔化，以便送入精炼炉熔炼。

冲天炉(cupola)使用低硫、低灰分焦炭也可熔炼黄铜，但由于氧化性气氛与锌的挥发，过程控制困难。坩锅炉是熔炼中、小批量产品最简单的熔炼装置，在30～120min内可熔炼100～500kg黄铜。坩锅炉由小型垂直圆柱形炉室组成，炉室内用直接火焰、电阻元件或感应线圈将热直接转移给坩埚，坩埚由石墨、碳素砖或其他耐火材料构成，这种炉型极适于熔炼小批量的合金，用于铜制品的艺术创作。

在直接电弧炉、间接电弧炉、感应炉三大类型的电炉中，直接电弧炉或埋弧电炉因电弧温度过高，成分控制困难，不能用于熔炼合金；间接电弧炉只能用于小型铸造；最适合处理废杂铜的电炉为感应炉，特别是无芯低频感应电炉。这种炉子呈隧道形或坩埚形，如图1-16所示。炉体由圆柱形衬以耐火材料的熔炼室及其周围的水冷原线圈组成。感应电流在炉内直接熔化炉料。与芯形炉不同，此种炉形可装入冷金属炉料，因此在实践中主要用来熔炼废杂铜。炉子的规格有75～700kw多种，容量从数千克到数吨不等。

废铜电解冶炼的主要设备为电解槽，工作原理如图1-17所示。以粗铜为阳极，精铜棒为阴极，电解液采用稀硫酸。化学反应如下。

目前，发达国家的废杂铜处理工艺及设备，倾向于炉火法精炼工艺加ISA电解工艺相结合的联合工艺。西德精炼公司(NA)胡藤维克凯撒工厂(HK)是目前世界上最大、最先进的废杂铜精炼厂，它采用一台倾动炉(350t/f)和一台反射炉(200t/f)处理废杂铜，采用IsA工艺(DK=313A／m2。)生产阴极铜，产量17×104t/a。美国的废杂铜依据其质量的差异，采取不同的途径重新进入生产过程。因1号废杂铜具备阴极铜的质量，只要按与阴极铜相同的方式进行熔炼与铸造即可，其再生的能耗约为1.2Mw·h/t。2号废杂铜是一类未合金化的废杂铜，如线材和铜质水管道以及被其他金属污染的铜制品(如经过电镀、软焊或硬焊的铜制品)，可先进入粗铜熔炼厂，作为原金属铜生产的一部分以高级阴极铜的形式重新进入市场，再生能耗约为5.6MW·h/t。3号废杂铜的品位较低(含铜量介于10％～88％)，依其成分的不同而在不同的熔炼炉内熔炼，然后再通过火法精炼和电解精炼制成阴极铜．这一过程可在粗铜熔炼厂或从专门处理废杂铜及其他金属的工厂中完成，再生能耗约为14MW.h／t。4号废杂铜为铜合金废屑，主要由黄铜、青铜及铜镍合金构成，进入黄铜加工厂用于制造新的合金。

对纯净的废杂铜可采用美国熔炼与精炼公司发明的ASARCO炉进行熔炼，获得的精铜用于浇铸线坯(盘条)。

再生过程中，炉料的准备十分重要。例如，浇铸电工产品时，必须考虑炉料中有害杂质对电导率的影响，因此要求炉料尽可能纯净。如果浇铸的是通用合金，则要求炉料尽可能均匀并保证其成分在特定的限度以内。加料时，炉料的各个料块的熔点尽可能接近，从而保持熔体均匀，避免低熔点元素的挥发和氧化；同时，也有助于保持熔体和最终铸件的均匀。

当给炉料配料时，通常使用的是母台金，而不是单一的元素态金属。这种合金通常可由铸造厂提供铸锭，其成分和熔点是均一的。

铜加工制造业所产生的具有阴极质量的废杂铜(不合格的铜棒、裸线、铜铸模)，一般都在厂内与正规的阴极铜炉料一起投入ASARCO竖炉内。被其他金属污染的废杂铜，则先在回转炉或反射炉内熔炼，并浇铸成阳极后再进行电解精炼。大部分杂质(Al、Fe、Zn、Si和Sn)可借造渣或空气氧化及火法精炼除去。火法精炼的废杂铜适于熔铸合金。铜合金废杂物料，主要由黄铜及一定量的青铜与铜镍合金组成，可以把这类废杂铜合金按新(制造过程废料)、旧(废弃物品)进行分类。将它们在回转炉、坩埚炉或感应炉内重熔，实现一定程度的精炼和成分调整，再浇铸成重熔锭或新的半制成品。对于成分变化幅度极大(12％～95％Cu)的低品位废杂铜，可按富铜矿或铜精矿在熔炼炉内处理。

与国外先进的再生处理工艺相比，我国对废杂铜的预处理及再生利用工艺及装备整体上还比较落后。我国至今尚没有一家从废杂铜拆解到阴极铜精炼的完整废杂铜处理工厂，多数废杂铜精炼工厂，规模小、工艺落后、装备差、环保问题严重，这些工厂规模一般在(0.5～3)×104t级，火法精炼基本采用反射炉，炉能25～110t大小不等，热效率低、能耗高，工人劳动强度大，黑尘污染严重，产品质量只能达到、甚至低于GB／T467-1997标准中标准阴极铜的水平，相当数量的高品位废杂铜未经精炼即被直接生产铜线锭和铜“黑杆”。鉴于我国丰富的劳动力资源，使得我国有能力进口低品位金属废料。低品位的铜废料，品位一般在25％～30％之问，相当于铜料矿品位，但价格仅为精矿价格的83％～84％，且能省去熔炼、吹炼成本和工序，加上分检出的其他有价金属、塑料等，具有明显的获利优势，是发达国家昂贵的人力成本难以实现的，非常适合于我国手工和较简单机械拆解相结合的现阶段国情，应当提倡发展