廢雜銅冶煉技術設備的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

□文/姚素平 中國瑞林工程技術有限公司

廢雜銅冶煉技術設備的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

The Status and Development TrendScrap of Copper Smelting Technology and Equipment

□文/姚素平 中國瑞林工程技術有限公司

針對國內(nèi)廢雜銅冶煉技術長期落后、先進技術依賴進口的局面，近期國內(nèi)有些單位和企業(yè)先后開發(fā)了一些先進的技術和設備，并已在一些大項目中開始應用，有些技術和裝備已超過國外水平。

從項目規(guī)模上看，由于國家“十一·五”《再生有色金屬產(chǎn)業(yè)推進計劃》中提出要在珠江三角洲、長江三角洲、環(huán)渤海和成渝經(jīng)濟區(qū)等具備一定產(chǎn)業(yè)基礎的區(qū)域支持改擴建20萬噸再生銅項目6～8個，所以現(xiàn)在正在興建和擬建的20萬噸以上規(guī)模的再生銅冶煉項目就有5個以上，還有10萬噸規(guī)模的冶煉項目和再生銅直接制桿的項目多個。

中國瑞林公司目前正在設計的大型再生銅項目主要有：

1、梧州30萬噸再生銅項目——正在建設；

2、山東金升有色金屬公司20萬噸再生銅項目——正在建設；

3、西部礦業(yè)天津制造基地項目20萬噸再生銅項目——完成初步設計；

4、江蘇環(huán)球銅業(yè)公司20萬噸銅電解項目——完成初步設計；

5、山東恒邦10萬噸陰極銅技改項目——完成可行性研究；

6、云銅清遠40萬噸銅精礦和廢雜銅混合熔煉項目—完成預可行性研究。

一、國內(nèi)廢雜銅冶煉技術和設備的現(xiàn)狀

1. 高品位銅料處理

由于高品位銅料量大，處理的工廠多，很多用傳統(tǒng)落后工藝的工廠亟待升級換代，所以處理高品位銅料的先進工藝和裝備為國內(nèi)所急需。

（1）NGL爐工藝及設備

NGL爐工藝及設備是由中國瑞林工程技術有限公司開發(fā)的，申請了發(fā)明專利和實用新型專利。結合了傾動爐和回轉式陽極爐的優(yōu)點，側面有大的加料門兼做渣門，另一側有氧化還原口，底部有透氣磚，爐體可在一定的角度內(nèi)轉動，采用燃料既可是氣體燃料，也可使用粉煤等固體燃料，可采用普通空氣助燃，也可采用富氧或純氧助燃。

NGL爐自動化程度高，不用人工持管，爐體密閉，環(huán)保好。目前應用于處理平均含銅90%以上的銅料，爐渣含銅可控制在15%左右。

（2）精煉搖爐工藝與設備

精煉搖爐也是由中國瑞林工程技術有限公司開發(fā)的，是對傾動爐的改進和完善，并完全國產(chǎn)化，能力為350噸／臺，適合規(guī)模較大的工廠，處理物料含銅在92%以上。

與德國M ae rz傾動爐相比，精煉搖爐操作爐位和氧化還原原理相同，最大的改進在于引入爐體透氣磚氮氣攪拌技術提高生產(chǎn)效率，對爐尾的排煙方式進行了改進，便于清理煙塵。燃燒系統(tǒng)采用稀氧燃燒后，提高了熱效率，達到最大限度的節(jié)能減排效果，該爐型已在國內(nèi)2個20萬噸規(guī)模工廠應用。

2. 低品位銅料或電子廢料的處理——旋轉式頂吹爐處理工藝

國內(nèi)開發(fā)的頂吹爐設備與Kaldo爐類似，爐體可以360度旋轉，但是工藝條件、渣型控制以及爐體結構與Kaldo爐有較大的改變。目標是入爐物料含銅平均50%以下，可以產(chǎn)出80%左右的黑銅，同時產(chǎn)出含銅小于1%的棄渣。

頂吹爐與NGL爐配套使用時產(chǎn)出的黑銅以熱態(tài)加入NGL爐精煉，同時在NGL爐中可加入90%以上品位的冷態(tài)廢雜銅一起冶煉，形成一種可同時處理高、低品位廢雜銅的組合工藝。該項技術和設備完全國產(chǎn)化，已在廣西30萬噸廢雜銅項目中應用。

3. 廢雜銅冶煉煙氣處理

冶煉廢雜銅的工廠并不存在大量SO2的污染，僅在燃料含硫高時煙氣中才會有SO2存在。廢雜銅的冶煉最大的污染來自于黑煙和煙塵，造成黑煙的現(xiàn)象主要是燃料燃燒不充分和還原劑反應不完全產(chǎn)生的。如果原料中含有有機物，黑煙現(xiàn)象更加嚴重，還有產(chǎn)生二惡英的可能性，所以廢雜銅冶煉在環(huán)保方面的技術的進步最大體現(xiàn)在對黑煙和煙塵的治理。

目前新建的工廠都配備了完善的煙氣處理系統(tǒng)，典型的煙氣處理流程為：

當原料中有大量有機物存在，如處理電子廢料時，煙氣應采用噴霧冷卻，讓溫度從800℃以上驟冷到300℃以下，可以避免二惡英的生成。噴霧冷卻可控制在絕熱蒸發(fā)狀態(tài)下進行，無廢水產(chǎn)出，收下的煙塵是干塵，有利于收集和處理。整個煙氣系統(tǒng)均設有檢測儀表和PLC或DCS控制系統(tǒng)，根據(jù)冶煉的操作要求進行調(diào)節(jié)，從而控制在最佳工藝狀態(tài)保證煙氣的清潔排放。

噴霧冷卻工藝和裝備已經(jīng)在江銅的鼓風爐和卡爾多爐的煙氣處理系統(tǒng)成功應用了多年。

二、廢雜銅冶煉技術和設備的發(fā)展趨勢

廢雜銅冶煉技術的發(fā)展必須適應原料品位越來越復雜、節(jié)能減排越來越嚴格的要求，結合國外廢雜銅冶煉技術發(fā)展歷程和現(xiàn)狀，國內(nèi)未來技術發(fā)展應側重于以下幾個方面：

1. 中、高品位廢雜銅混合一段法精煉技術

國內(nèi)外目前一段法用的廢雜銅品位在92%以上，僅能搭配處理少量低品位的廢雜銅，未來應該研究將混合品位在80%以下的廢雜銅一段法精煉到合格陽極銅的技術，讓很多企業(yè)可以多搭配處理低品位的廢料，以獲取更高的經(jīng)濟效益。

一段法精煉技術向低品位發(fā)展的核心是引入富氧精煉，輔以氮氣攪拌技術使精煉爐兼具轉爐吹煉的一些功能，以提高氧化造渣速度，同時還要根據(jù)雜質(zhì)成份研究不同渣型和造渣劑，保證雜質(zhì)的有效脫除以及降低爐渣含銅。

NGL爐因其構造類似于陽極爐和轉爐，可設較多風口，且扒渣方便，是未來混合一段精煉的理想爐型。中國瑞林工程技術有限公司已申請了采用氮氣攪拌和富氧氣體精煉廢雜銅的工藝的發(fā)明專利并獲授權（授權號：CN200910168628.1），可望在近期投產(chǎn)的項目上試驗該項技術。

2. 大規(guī)模低品位銅料處理技術和裝備

卡爾多爐和鼓風爐處理低品位銅料能耗很高，而且單系列規(guī)模僅為年處理2萬～5萬噸銅金屬，對于10萬噸規(guī)模工廠需要2套裝置，投資和生產(chǎn)成本較高。

國外已有幾家采用大型固定式氧氣頂吹爐工藝（包括ISA、奧氏麥特、TBRC等工藝）處理低品位廢雜銅的工廠，但是技術封鎖非常嚴，所以目前中國瑞林公司和銅陵有色公司已確定自主開發(fā)規(guī)模為10萬~20萬噸銅的固定式氧氣頂吹爐系統(tǒng)。采用產(chǎn)、學、研、用相結合的技術攻關方法，參考氧氣頂吹爐處理銅精礦的實踐，研究處理冶煉低品位廢雜銅時各種工藝參數(shù)，操作制度，爐渣渣型控制以及煙氣高效凈化和二惡英控制技術等。

同時云南銅業(yè)也在開發(fā)一種雙頂吹工藝，將銅精礦和廢雜銅混合熔煉，充分利用銅精礦熔煉過程的余熱，降低廢雜銅冶煉能耗。

3. 再生銅中有價金屬綜合回收技術

隨著廢雜銅中復合銅材料的不斷增加，對廢雜銅的處理應從主要回收銅和金銀轉向綜合回收有價元素。對銅廢料中的賤金屬如Sn、Ni、Pb、Fe、As、Sb、Bi和稀貴金屬如In、Se、Te、Pt、Pd等應能有效回收，如研究先采用火法冶煉進行富集，實現(xiàn)稀貴金屬和賤金屬的分離，然后采用濕法冶金方法實現(xiàn)單一金屬的回收等。

4. 高品位廢雜銅直接生產(chǎn)火法精煉銅桿技術

由于廢雜銅直接生產(chǎn)火法精煉銅桿有很好的經(jīng)濟效益和產(chǎn)品市場，而引進國外技術和設備費用昂貴，所以開發(fā)自主創(chuàng)新的技術勢在必行。

根據(jù)我國引進西班亞的La FargaLacam b ra的技術和設備投入生產(chǎn)存在的問題，如專用造渣劑成本高、難以處理96%以下的廢銅，兩個工廠都無法實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，熔煉周期與軋機的生產(chǎn)不匹配，軋機的能力不能充分發(fā)揮，投入產(chǎn)出比欠佳等問題，國內(nèi)已經(jīng)在研究專用造渣劑和雜質(zhì)脫除控制技術，如果與國內(nèi)開發(fā)的高品位廢雜銅精煉工藝相配合，將精煉爐和銅桿加工設備相集成，同時開發(fā)完善的自動化系統(tǒng)，可望用90%以下的廢雜銅直接生產(chǎn)火法精煉銅桿，預計成套裝置的技術經(jīng)濟指標將明顯好于國外技術和設備。

（此文系根據(jù)作者在第二屆中國再生銅產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展論壇上的講演稿整理）