废杂铜的再生火法精炼工艺探讨

第４期２００８年８月矿产保护与利用ＣＯＮｓＥＲｖＡＴｌＯＮＡＮＤＵｒⅡ．ＩＺＡｌｌＯＮＯＦＭＩＮＥＲＡＬ砌隅ＯＵＲＣＥＳ№．４Ａｕｇ．２００８筵驻鹾越鲻废杂铜的再生火法精炼工艺探讨’康敬乐（中铝洛阳铜业有限公司，河南洛阳，４７１０３９）摘要：简述了利用废杂铜预处理后火法精炼生产阳极板的工艺方法、应注意的几个问题以及取得的成效，同时，介绍了废杂铜火法精炼中杂质的走向和回收。关键词：杂铜；预处理；火法精炼；氧化；还原；浇注；阳极板中图分类号：讯ｌｌ；Ｘ７６；Ｘ７５８文献标识码：Ｂ文章编号：ｌ００１—０ｃｒ７６（２００８）０４—００５６一０３ＳＩｕｄｙ佃ＦｈＲｅｆｉｎｉＩｌｇＴｅｃｌｌｎｏｌｏｇｙｏｆＳｃｒａｐＣｏｐｐｅｒＲｅｇ吼ｅｒａＨ蚰黝Ｊ７＼７Ｇ．，ｉ昭一跆（ＣｈｉｎａＩｃｏＬｕｏｙａｎｇＣｏｐｐｅｒＣｏ．Ｌｔｄ．，Ｌｕｏｙａｎｇ，Ｈｅｎａｎ４５０００６，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒ舵ｔ：ｎｉｓｐａｐｅｒｂｒｉｅｎｙａｃｈｉｅｖｅｄｏｆｒｅｃｏｖｅｒｙｉｎ乜ｏｄｕｃｅｄｔｌｌｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ｓｅｖｅｒａｌｐｌａｔｅｆｂｍｓｃｒａｐｃｏｐｐｅｒｐ曲ｌｅｍｓｐａｉｄａｔｔｅｎｔｉｏｎａＩｌｄｅ虢ｃｔ８ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ趴ｏｄｅｐｒｅｔｒｅａ恤ｅｎｔｆｉｒｅｒｅｆｉｎｉｎｇ．Ａｎｄｔ｝Ｉｅｔｒｅｎｄ锄ｄｏｆｉｍｐｕｒｉｔｉｅｓｉｎｓｃｒａｐｃｏｐｐｅｒｆｉｒｅｒｅｆｉｎｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｗｅｒｅａＩｓｏｉｎｎＤｄｕｃｅｄ．ＫｅｙｗＯｒｄｓ：ｓｃｒａｐｃｏｐｐｅｒ；ｐｒｅ仃ｅａｎＩｌｅｎｔ；ｆｉｒｅｒｅｆｉｎｉｎｇ；０ｘｉｄａｔｉｏｎ；ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ；ｐｏｕｒｉｎｇ；蚰ｏｄｅｐｌａｔｅ随着经济的发展，铜及铜合金的消耗量不断增加。从矿石开采到生产出精铜，需要经历许多耗能的生产过程，能量消耗大。用废铜回收生产铜，与原生铜的生产相比可以节能８０％一９０％，而且有利于环境保护。用和间接利用。直接利用是将高质量的废铜直接熔铸成精铜或铜合金；间接利用是通过冶炼除去废杂铜中的贱金属，并将其铸成阳极板，再经过电解得到阴极铜。间接利用又分为一段法、两段法和三段法，本文主要介绍一段法的工艺。目前，中国铜消费量的近１／３来自废杂铜的回收利用，到２０ｌＯ年，我国再生铜产量占铜总产量的比重将达到４０％。因此我国废铜回收利用产业有着非常好的发展前景。但我国废铜的再生利用还存在企业规模小、工艺技术水平低下、废铜利用水平不高、产品质量不稳定、朽染环境等问题。采用一段法在处理成分复杂的杂铜时，产生的烟尘成分复杂，难以处理，同时精炼时间长、劳动强度大、生产率低、金属回收率低、环境污染严重。因此，必须对杂铜进行预处理。１．１废杂铜预处理预处理就是对混杂的废杂铜进行分类、挑选出机械夹杂的废弃物，除去废铜表面的油污，得到相对纯净的废铜。废杂铜预处理主要有以下几种方法：为了保证精炼过程生产阳极板的质量，我们在工艺上进行了许多有益的探索和改进，形成了一套完整的精炼工艺，提升了工艺水平。１．１．１废电线、电缆的预处理１．１．１．１机械分离１废杂铜再生工艺废杂铜再生利用的途径很多，主要分为直接利该法又可分为两种：滚筒式剥皮机加工法和剖割式剥皮机加工法。・收稿日期：２００８—０３—２４作者简介：康敬乐（１９７０一），男，河南巩义人，工程师，大学本科，现在中铝洛阳铜业公司技术中心科研开发科工作。万方数据　第４期康敬乐：废杂铜的再生火法精炼工艺探讨・５７・（１）滚筒式剥皮机加工法适合处理直径相同的１．２精炼工艺废电线和电缆。我国已有这种设备。国外部分厂家就是采用此种设备进行废电线、电缆剥皮，效果很１．２．１精炼设备好。（２）剖割式剥皮机加工法适合处理粗大的电缆使用固定式反射炉（示意图见图１）。床面积和电线，我国襄樊某厂已能生产这种设备。２８．８ｍ２，炉子容量为１５０～１６０￡，以城市煤气为反１．１．１．２低温冷冻法射炉供热。炉内衬为镁铝砖。反射炉熔炼过程中，废电线电缆先经冷冻使绝缘层变脆，然后经振采用高压空气氧化一煤气还原法。荡破碎使绝缘层与铜线分离。１．２．２精炼工艺需要注意的问题１．１．１．３化学剥离法杂铜火法精炼工艺包括加料、熔化、氧化、还原、该方法采用一种有机溶剂将废电线的绝缘层溶出铜五个阶段，其中氧化还原阶段是除去杂质和脱解，达到铜线与绝缘层分离之目的。此法的优点是氧的过程，直接决定着冶炼产品的品质，最为关键。能得到优质铜线，缺点是溶液的处理比较困难．而且氧化还原的机理在很多文章中均有论述，需要注意溶剂的价格较高。该技术的发展方向是研制一种廉的问题是：价实用的有效溶剂。１．２．２．１扒渣过程１．１．１．４热分解法虽然经过了预处理，但与粗铜相比，废杂铜中的废电线电缆先经过剪切，由运输给料机进入热成分比较复杂，有许多不熔性的渣存在。这部分渣解室热解。热解产生的气体送到补燃室中烧掉其中主要由耐火材料、可燃物灰烬等物质组成。其熔点的可燃物质，然后再送人反应器中用氧化钙吸收其高，难以熔化，粘度大，流动性小，我们习惯称这部分中的氯气后排放，生成的氯化钙可作为建筑材料。渣为浮渣。如果直接加入熔剂，熔剂会被浮渣包裹１．１．２铜合金的预处理住，难以和杂质氧化物接触反应造渣，达不到除杂的能区分牌号的铜合金废料，按合金牌号分类堆效果。鉴于此，在物料完全熔化后，应先将浮渣扒出放；被混杂的难以分辨的铜合金废料，按其质量优劣炉外，再加入熔剂，避免上述现象的发生，促进造渣分别堆放，以便合理搭配人炉；大块物料必须进行适反应的进行，缩短氧化时间。当解体，使其尺寸满足冶炼过程的要求。由于渣的粘度大，流动性小，刚开始扒渣时，比较困难，效率低，且带出的铜较多。如果单纯靠提高炉内温度来降低其粘度，效果不明显，而且浪费大量。的燃料，增加成本。为此，可以根据炉内渣量的多少，加人１００—３００ｋｇ的助熔剂——萤石。萤石的有效成分为氟化钙，高温下分解产生氟离子，氟离子能够破坏炉渣之间的连接键，缩短链长，可降低炉渣的熔点，改善炉渣流动性。将萤石颗粒均匀地撒入炉内，以高压风搅拌，一般情况下，２０～４０ｍｉｎ后，炉渣粘度显著降低，很容易扒出炉外。１．２．２．２深度氧化在杂铜的火法精炼中，要脱除的杂质通常分为以下四类：（１）比铜显著负电性的元素，如锌、铁、锡、铅、钴、镍；（２）比铜显著正电性的元素，如银、图１精炼用固定式反射炉示意图金、铂族元素；（３）电位接近铜的元素，如砷、锑、铋；（４）其它杂质，如氧、硫、硒、碲、硅等。口：６一加料炉门深度氧化的目的就是保证铜液中的Ｃｕ：０有足万　方数据１一竖直烟道；２一扒渣口；３—操作炉门；４—燃烧孔；５一出铜・５８・矿产保护与利用２００８年够的浓度，以便将杂质氧化为氧化物，再与加入的熔剂（石英砂、碳酸钠、石灰石、萤石等）结合造渣。通过深度氧化，锌、铁、硫可除去９０％～９９％，钴的行为和铁极为相似，形成硅酸盐和铁酸盐造渣出去，铅、锡可除去７０％一９０％。在氧化造渣过程中铜首先氧化，溶解在铜熔体中的氧化亚铜起着氧化剂的作用，去氧化对氧亲和力大于铜的杂质：２Ｃｕ＋Ｏ＝Ｃｕ２０Ｃｕ２０＋Ｍｅ＝ＭｅＯ＋２ＣｕＭｅＯ＋Ｓｉ０２＝ＭｅＯ・Ｓｉ０２Ｍｅ代表被氧化亚铜氧化的杂质镍除去的量较少，且镍需要在电解过程中回收，因此，在精炼时也不希望过分除去。砷、锑在液态时和铜完全互溶，并生成化合物Ｃｕ，Ａｓ、Ｃｕ，Ｓｂ，当精炼含砷、锑较高的杂铜时，可以通过反复氧化一还原法来除去铜液中的砷、锑。这种生产方法，有较大的难度，主要表现在以下几个方面：（１）氧化后期，氧化亚铜处于饱和状态，将其还原（目的是将Ｓｂ２０”Ａｓ２０５还原为Ｓｂ２０３、Ａｓ２０３）难度较大；（２）氧化时间过长，产生过量的氧化亚铜，浮于铜液表面，这部分氧化亚铜易随炉渣被扒出炉外，造成大量的铜损失，降低铜的直收率；（３）增加各种材料的消耗。可以采用向熔体中加入苏打或石灰石等碱性熔剂的方法来达到除去砷、锑的目的。加入的碱性熔剂使砷、锑形成不溶于铜的砷酸钠、锑酸钠、砷酸钙、锑酸钙，这些化合物大部分浮于熔体表面上，形成炉渣被扒出炉外。当砷锑含量较高时，实际生产中很难有效除去，如过分追求脱除效果，不但增加了生产成本，加大了劳动强度，而且效果往往达不到预期设想。因此有一大部分砷锑留在精炼铜中，在电解过程中脱除。铋的含量一般很少。它与氧的亲和力和铜与氧的亲和力大致相当，大部分铋残留在铜液内，需在电解精炼过程中才能除去。银、金、铂族元素在火法精炼时不发生氧化而留在铜液中，但有少量的金银会被杂质氧化物夹带到精炼渣中，这些渣在冶炼过程中被处理后，金银仍进人铜中，绝大部分金银留在铜中，电解精炼后，进入阳极泥中。硒、碲在氧化精炼过程中可少量氧化，其二氧化万　方数据物随炉气逸出，大部分仍留在铜液中，在电解过程中除去。１．２．２．３还原应准确完成氧化除杂后，铜液中存在８％一１２％左右的氧化亚铜，还原的目的是要将铜液中的氧化亚铜还原成铜。即：４Ｃｕ２０＋ＣＨ４＝８Ｃｕ＋Ｃ０２＋２Ｈ２０Ｃｕ２０＋ＣＯ＝２Ｃｕ＋Ｃ０２Ｃｕ２０＋Ｈ２＝２Ｃｕ＋Ｈ２０若还原不充分，铜液中的氧含量过高，会使阳极板表面起泡、不平整，而且造成电解过程槽电压升高及硫酸消耗增加，阳极泥量增大，严重影响电解过程的正常进行。若还原过头，当铜液内氧含量降低到Ｏ．５％以下时，会使氢含量迅速增加，造成过还原。１．２．２。４温度的控制与正常铜冶炼过程中的粗铜、残极的铜液相比，杂铜的铜液杂质含量较高，含渣量多，流动性差。因此在生产过程中要控制好铜液的温度，氧化阶段铜液温度为ｌ２００一１２２０℃，比粗铜液高出２０～４０℃左右；还原期间铜液温度应维持在１２００℃左右，由于还原剂的燃烧，铜液温度变化不大，一般不需向炉内供热；浇注期铜液温度一般控制在１１５０—１１６０℃，比粗铜液高出１０—２０℃。这样做有以下几阳极板凝固时出现大量的气孔；（５）铜液温度过高通过对废杂铜生产过程氧化、还原、浇注等生产但在火法精炼过程中，也存在渣含铜高的问题，２００３．个好处：（１）增加铜液的流动性，减少因阳极“耳部”浇注不饱满或造成阳极板分层现象；（２）产出的阳极板致密，细化晶粒；（３）避免出现粘“包子”、溜槽现象；（４）铜液温度过高会吸附大量的有害气体，使会使铸模过热，缩短使用期限。２成效过程的稳定控制，利用废杂铜生产阳极铜的生产实践获得了成功，取得了良好的经济效益和社会效益。降低了铜的直收率，增加了生产成本，需在以后的生产中采取措施加以控制。参考文献：［１］朱祖泽，贺家齐．现代铜冶金学［Ｍ］．北京：科学出版社。废杂铜的再生火法精炼工艺探讨

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康敬乐， KANG Jing-le

中铝洛阳铜业有限公司,河南洛阳,471039

矿产保护与利用

CONSERVATION AND UTILIZATION OF MINERAL RESOURCES2008(4)1次

参考文献(1条)

1.朱祖泽;贺家齐 现代铜冶金学 2003

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引证文献(1条)

1.谭易君.周萍.闫红杰.李刚.凌昌伟 再生铜熔炼过程节能与提质关键技术研究[期刊论文]-特种铸造及有色合金2010(8)

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