有色金属冶金10有色金属再生与二次铜资源的利用.ppt

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1、第十章第十章 有色金属再生有色金属再生 与二次铜资源的利用与二次铜资源的利用 人口、人口、资源资源、环境是世界未来发展的三大课题，有、环境是世界未来发展的三大课题，有色金属再生是指有色金属废料和废件经过冶炼或产出有色金属再生是指有色金属废料和废件经过冶炼或产出有色金属或合金的过程。再生金属又称为二次资源。色金属或合金的过程。再生金属又称为二次资源。再生铜所占的比例：美国再生铜所占的比例：美国4783，西德，西德5411，日本日本5374。世界平均。世界平均30%。意义：品位高、杂质少、易于处理，其生产费用、基意义：品位高、杂质少、易于处理，其生产费用、基建投资、能源消耗及环境保护费用等均低于原

2、生有色金建投资、能源消耗及环境保护费用等均低于原生有色金属的相应费用。属的相应费用。1变废为宝，扩大有色金属资源变废为宝，扩大有色金属资源 2节约投资，降低成本，提高经济效益节约投资，降低成本，提高经济效益 3节约能源节约能源 4减少环境污染减少环境污染10.1 概概 述述(1)原生金属冶炼过程产出的废品、废料、废渣等原生金属冶炼过程产出的废品、废料、废渣等；(2)各种机加工过程中产出的废品和废料；各种机加工过程中产出的废品和废料；(3)报废的机器设备、仪器仪表及日常用品的废件和废料。报废的机器设备、仪器仪表及日常用品的废件和废料。特点：特点：(1)由于来源不同，原料的物理形态差异很大；由于来

3、源不同，原料的物理形态差异很大；(2)原料的化学成分波动大；原料的化学成分波动大；(3)原料的混杂程度大，除有色金属外，还混有黑色金属和原料的混杂程度大，除有色金属外，还混有黑色金属和各种非金属材料。各种非金属材料。预处理：预处理：废料分类废料分类(分拣分拣)、废件解体、电磁分选或重、浮选。、废件解体、电磁分选或重、浮选。10.2 来源来源10.3 二次铜资源的利用二次铜资源的利用方法主要有两类：方法主要有两类：一是直接利用，即废杂铜直接熔炼成铜合金或紫一是直接利用，即废杂铜直接熔炼成铜合金或紫精铜；精铜；二是间接利用，即将杂铜先经火法处理铸成阳极二是间接利用，即将杂铜先经火法处理铸成阳极铜，

4、然后电解精炼成电解铜，同时回收各种有价铜，然后电解精炼成电解铜，同时回收各种有价成分。成分。原料通常是废纯铜或废纯铜合金。生成铜线锭、铜箔、氧化铜或原料通常是废纯铜或废纯铜合金。生成铜线锭、铜箔、氧化铜或铜合金等。铜合金等。1）废纯铜生产铜线锭）废纯铜生产铜线锭 熔炼废纯铜一般采用碱性炉衬的反射炉，也可以采用感应电炉或熔炼废纯铜一般采用碱性炉衬的反射炉，也可以采用感应电炉或坩埚炉。冶炼过程由加料、熔化、氧化、还原和浇铸五个工序组成。坩埚炉。冶炼过程由加料、熔化、氧化、还原和浇铸五个工序组成。2）纯净杂铜生产铜合金）纯净杂铜生产铜合金 纯净杂铜：紫杂铜、废黄铜、黄杂铜、白杂铜、青杂铜纯净杂铜：紫

5、杂铜、废黄铜、黄杂铜、白杂铜、青杂铜 等。等。工艺过程：配料、熔化、去气、脱氧、调整成分、精炼、浇铸等环节。工艺过程：配料、熔化、去气、脱氧、调整成分、精炼、浇铸等环节。熔炼铜合金的设备反射炉、感应电炉和坩埚炉和铜冶炼设备相同。熔炼铜合金的设备反射炉、感应电炉和坩埚炉和铜冶炼设备相同。1、直接利用、直接利用3）废纯铜生产铜箔）废纯铜生产铜箔 工艺流程为：废铜线在工艺流程为：废铜线在500下进行焙烧除去油脂，然下进行焙烧除去油脂，然后置于氧化槽中，用含铜后置于氧化槽中，用含铜4042 g/L、H2S04120140 g/L的的废电解液或酸洗液，在废电解液或酸洗液，在8085和连续鼓空气的条件下进

6、行和连续鼓空气的条件下进行溶解；当溶液含铜量增加至溶解；当溶液含铜量增加至80 g/L以上后再在不锈钢或钛做以上后再在不锈钢或钛做成的辊筒阴极和用钛制成的不溶阳极电解槽进行电解沉积。成的辊筒阴极和用钛制成的不溶阳极电解槽进行电解沉积。4）铜灰生产硫酸铜）铜灰生产硫酸铜 铜灰大多是铜材在拉丝、压延加工过程中表层脱落下来铜灰大多是铜材在拉丝、压延加工过程中表层脱落下来的铜粉，含金属铜的铜粉，含金属铜6070，氧化铜，氧化铜2030，表面有润，表面有润滑油和石墨粉等组成的油腻层。滑油和石墨粉等组成的油腻层。铜铜灰灰先先在在回回转转窑窑中中于于300点点火火时时燃燃烧烧，在在700800高高温温下下，

7、通通入入空空气气使使铜铜粉粉氧氧化化，生生成成易易溶溶于于酸酸的的氧氧化化铜铜或或氧氧化化亚亚铜铜。焙焙烧烧熟熟料料经经筛筛分分，获获含含铜铜约约90的的细细料料，送送入入鼓鼓泡泡塔塔用用废废电电解解液液溶溶解解铜铜。浸浸出出液液送送入入带带式式水水冷冷结结晶晶机机，再再经经增增稠稠、离心过滤、晶体烘干离心过滤、晶体烘干 最后获含铜最后获含铜9698的硫酸铜产品。的硫酸铜产品。2、间接利用、间接利用 1）1段法段法适宜处理一些杂质较少且成分不复杂的杂铜适宜处理一些杂质较少且成分不复杂的杂铜 优点：流程短、设备简单、建厂快、投资少。优点：流程短、设备简单、建厂快、投资少。缺点：该法在处理成分复杂

8、的杂铜时，产出的烟尘成分缺点：该法在处理成分复杂的杂铜时，产出的烟尘成分 复杂，难以处理；同时精炼操作的炉时长、劳动强复杂，难以处理；同时精炼操作的炉时长、劳动强 度大、生产率低。度大、生产率低。总回收率总回收率()：黄杂铜：黄杂铜99.7，次粗铜，次粗铜96，紫杂铜，紫杂铜99.8，残，残 极、铜粒极、铜粒 99.9。杂铜杂铜反射炉精炼反射炉精炼阳极铜阳极铜工艺：工艺：2）2段法段法适用于含锌高的黄杂铜和含高铅、锡的青杂铜适用于含锌高的黄杂铜和含高铅、锡的青杂铜杂铜杂铜鼓风炉或转炉鼓风炉或转炉次粗铜次粗铜反射炉反射炉阳极铜阳极铜工艺：工艺：含锌高的黄杂铜和白杂铜采用鼓风炉含锌高的黄杂铜和白杂

9、铜采用鼓风炉-反射炉流程比较反射炉流程比较合理。合理。其特点是产生高锌炉渣，锌可以从烟尘中以氧化锌形态其特点是产生高锌炉渣，锌可以从烟尘中以氧化锌形态回收。回收。含铅、锡高的青杂铜多采用转炉含铅、锡高的青杂铜多采用转炉-反射炉流程处理。因反射炉流程处理。因为转炉不但可以吹炼出高品位的次粗铜，给反射炉精炼创造为转炉不但可以吹炼出高品位的次粗铜，给反射炉精炼创造了有利条件，还可以从烟尘中回收铅和锡。了有利条件，还可以从烟尘中回收铅和锡。3）3段法段法用于处理残渣或用于大规模生产的工厂用于处理残渣或用于大规模生产的工厂 具有原料综合利用好，产出的烟尘成分简单、容易处理，具有原料综合利用好，产出的烟尘

10、成分简单、容易处理，粗铜品位高，精炼炉操作比较容易，设备生产率也较高等优粗铜品位高，精炼炉操作比较容易，设备生产率也较高等优点；但有过程较复杂、设备多、投资大、燃料消耗多等缺点。点；但有过程较复杂、设备多、投资大、燃料消耗多等缺点。因此，除大规模生产和处理某些废渣外，一般杂铜处理多采因此，除大规模生产和处理某些废渣外，一般杂铜处理多采用二段法和一段法。用二段法和一段法。杂铜杂铜鼓风炉还原熔炼鼓风炉还原熔炼黑铜黑铜转炉吹炼转炉吹炼次粗铜次粗铜反射炉反射炉阳极铜阳极铜工艺：工艺：4）鼓风炉熔炼）鼓风炉熔炼 原料主要有黄杂铜、白杂铜和各种含铜残渣。原料主要有黄杂铜、白杂铜和各种含铜残渣。鼓鼓风风炉炉

11、熔熔炼炼废废杂杂铜铜的的工工艺艺原原理理和和矿矿物物铜铜熔熔炼炼工工艺艺相相同同。但但有有以以下下特特点点：渣渣量量少少，一一般般不不设设前前床床；炉炉内内应应保保持持还还原原气气氛氛，以以利利于于合合金金中中的的锌锌挥挥发发；炉炉身身较较低低，烟烟气气温温度度较较高高，有有利利锌锌蒸蒸气气在在炉炉顶顶燃燃烧烧生生成成氧氧化化锌锌；烟烟尘尘量量大大，需需要要有完善的收尘系统。有完善的收尘系统。熔熔炼炼高高锌锌杂杂铜铜时时，机机械械损损失失少少，炉炉渣渣含含铜铜低低，铜铜的的直直收收率率达达9999.8。在在熔熔炼炼含含铜铜残残渣渣时时，直直收收率率较较低低，为为95.598。5）转炉吹炼）转炉

12、吹炼原料主要有两类：一类是鼓风炉熔炼含铜炉渣原料主要有两类：一类是鼓风炉熔炼含铜炉渣(矿铜渣矿铜渣除外除外)时产出的次黑铜；另一类是青杂铜。两类铜料含铜波时产出的次黑铜；另一类是青杂铜。两类铜料含铜波动在动在5585之间：其余为之间：其余为Zn、Pb、Sn、Ni、Fe、As、Sb等金属杂质。等金属杂质。转炉有卧式和立式两种。卧式转炉处理量大，热利用率转炉有卧式和立式两种。卧式转炉处理量大，热利用率高。立式转炉热利用率较低、处理量小，仅适用于较小的高。立式转炉热利用率较低、处理量小，仅适用于较小的工厂。中国处理黑铜用的转炉容量一般为工厂。中国处理黑铜用的转炉容量一般为2.53 t。转炉吹炼产物主

13、要为次粗铜和转炉渣。次粗铜的含铜量转炉吹炼产物主要为次粗铜和转炉渣。次粗铜的含铜量为为8892，转炉渣含铜为，转炉渣含铜为3040、铅、铅410、锡、锡78。转炉渣返回鼓风炉熔炼回收其中的铜及其他有价。转炉渣返回鼓风炉熔炼回收其中的铜及其他有价元素。元素。转炉吹炼铜的直收率为转炉吹炼铜的直收率为7580，电耗，电耗150 kwh/t粗铜。粗铜。6）反射炉精炼）反射炉精炼用于废杂铜精炼炉有回转式、倾动式和固定式三种。回用于废杂铜精炼炉有回转式、倾动式和固定式三种。回转式精炼炉适用于精炼熔融粗铜，仅允许加入转式精炼炉适用于精炼熔融粗铜，仅允许加入2025的固体料。倾动式和固定式反射炉适于使用固体料

14、，如粗的固体料。倾动式和固定式反射炉适于使用固体料，如粗铜锭、残极、经打包机压成的大块杂铜等。中国再生铜厂铜锭、残极、经打包机压成的大块杂铜等。中国再生铜厂均使用固定式精炼反射炉。它容量范围较大均使用固定式精炼反射炉。它容量范围较大(25110t)，熔熔池面积在池面积在620m2，床能率为床能率为39 t(m2d)。反射炉精炼的工艺过程与原生粗铜火法精炼一样，操作反射炉精炼的工艺过程与原生粗铜火法精炼一样，操作过程都是由进料、熔化、氧化、还原和浇铸等工序组成。过程都是由进料、熔化、氧化、还原和浇铸等工序组成。精炼反射炉的产物为阳极铜。精炼反射炉的产物为阳极铜。单元作业单元作业1、什么是二次铜资源？与一次资源相比有什么、什么是二次铜资源？与一次资源相比有什么特点？特点？2、再生铜的方法有那些？各自的原料、工艺、再生铜的方法有那些？各自的原料、工艺、设备及特点是什么？设备及特点是什么？