廢電線電纜提取銅材料的工藝技術研究與設備分析

文/ 中國電子工程設計院 丁 濤 楊敬增

近10年來，世界再生銅產量已占原生銅產量的40%～55%，其中美國約占60%，日本約占45%，德國約占80%。我國近幾年含銅廢料的回收網也遍布全國，此外，還從國外大量進口含銅廢料，含銅廢料的回收利用產業蓬勃發展，涌現出上千家含銅廢料處理企業，尤其是以回收銅為主的廢電線電纜處理企業的大量涌現，積極開展回收、加工、經營活動，形成了以珠江三角洲、長江三角洲和環渤海地區為主的銅系再生金屬利用中心。

一、廢銅加工利用行業面臨的問題

當前廢銅加工利用行業在總體運行態勢保持平穩，但制約行業協調健康發展的一些深層次矛盾和問題沒有得到根本解決，實現穩定增長和穩步發展仍面臨不少困難和挑戰。主要體現在以下幾方面：

（1）技術裝備水平落后，環保形勢嚴峻。大部分中小企業仍采用落后的處理設備，工藝與技術達不到較高的資源利用率，廢銅綜合利用率低，環境問題堪憂。

（2）廢銅原料供應緊張。我國銅消費量居全球領先地位，但由于工業化、城鎮化進程較為短暫，廢銅資源蓄積量相對不足，廢銅主要依靠國外進口。廢銅資源日益緊缺成為制約我國再生銅產業快速發展的重要因素。

（3）加工園區和交易市場有待進一步規范。許多地方沒有充分結合資源條件、環境形勢和供需市場，紛紛投資建設進口再生資源加工園區、交易市場或產業集群。加工園區建設缺乏科學規劃，造成無序競爭和資源浪費，不利于產業健康發展。加工園區內部尚未形成覆蓋回收、拆解和深加工的產業鏈。

（4）標準政策體系有待完善，先進產能競爭力弱。我國含銅廢料回收、拆解及利用環節標準規范較為薄弱，政策法規體系不完善，不利于形成公平的行業競爭環境。規模化、規范化企業節能環保投入大，生產成本相對較高，在含銅廢料采購競爭中處于劣勢地位，生產經營困難，產能開工不足。整個行業呈現出“規模經濟不出效益”、“環保科技不出效益”、“先進產能吃不飽”等不正常狀態。

二、廢電線電纜提取銅金屬的工藝技術

外購廢電線電纜根據種類采取不同處理方式，I 類是單一型號的廢電線，進口時已分類清楚，規格相同，可直接采用機械化或半機械化操作，此類廢料的絕緣皮成分穩定，易于分類再利用；II 類是混雜的廢電線，各種型號的廢電線混合在一起，直徑不同，絕緣皮的成分不同，此類廢電線需要進行分類，然后才能處理；III類是混雜的細導線，此類導線中的銅線比較細，加工和分選的難度較大，一般適合采用銅米機組進行處理。圖1 是我國廢電線電纜拆解處理的工藝流程簡圖。

圖1 廢電線電纜拆解處理工藝流程

歐美等發達國家由于人工成本相對較高，對于II類混雜的廢電線并不需要人工分類，通常直接送至大型成套銅米機組通過破碎、分選等工序完成處理工作。而我國目前對于II 類混雜廢電線要進行人工分選，分選出的粗電線一般采用剝線機完成拆解工作，拆解出的廢銅和廢塑料純度可達100%，分別可用作下一步的材料再生利用，該處理方式同時可以減少經若干級破碎和分選工序所帶來的能源消耗，比較適合目前我國的國情。II 類作業時分選出的細電線由于電線本身的形式和尺寸的原因，分選難度較大，比較適宜統一送至成套銅米機組進行處理。銅米機組與剝線機相比，處理工藝較為復雜，因此近年來，國內外的銅米機組制造商在工藝與設備的技術研發上下足了功夫，但各國的發展技術水平參差不齊。

1.國內工藝技術與設備

國內的銅米機組通常適用的處理范圍有一定限制，一般用于汽車電路線、通信線、電子廢物電路線等外徑12mm 以下的各種各檔電纜線及剝線機不適合加工的各種雜料電纜線。以國內某設備為基礎，簡述目前國內主要的處理流程。

該工藝流程采用兩級破碎+振動加靜電分選的方法處理較細的廢電線電纜。工藝流程圖詳見圖2，處理工藝步驟如下：

（1）較細的廢電線電纜首先通過皮帶輸送機送至一級粉碎機進行破碎；

（2）破碎后通過皮帶輸送機送至振動分選機分選；

（3）分選后得到金屬銅、塑料外皮碎粒和混合物料；

（4）通過除塵設備將一級破碎和振動分選過程中的粉塵及雜質（如紙屑、塑料薄膜等）去除，旋風下料器將雜質集中收集，粉塵則通過收塵管道送至除塵器，通過除塵器濾袋過濾將粉塵收集到指定容器內；

（5）金屬銅送至成品庫儲存，塑料外皮碎粒和混合物料通過螺旋輸送機送至二級粉碎機；

（6）粉碎后的物料利用旋風下料器集中收集后，通過斗式提升機送至靜電分離器進一步進行分選；

（7）靜電分選后可將混合物料中較細的塑料外皮碎粒和金屬銅徹底分離；

（8）除塵系統將粉碎過程中產生的粉塵通過收塵管道送至除塵器，通過除塵器濾袋過濾將粉塵收集到指定容器內。

2.國外工藝技術與設備

國外的廢電線電纜處理工藝大都采用多級破碎+多級分選的組合模式，通常會在前道工序中加設預破碎工序，預破碎機的適用范圍很廣，基本上直徑在100mm 以內的廢電線電纜（甚至包括海底光、電纜）均可入料處理，經破碎后的碎料長度尺寸一般在150mm～300mm 之間，為下一道工序做好預處理工作。下面以兩種不同銅米機組為例，對其處理工藝技術做簡要概述。

設備A 的處理工藝采用三級破碎+兩級分選的方法進行處理，工藝流程圖詳見圖3，處理工藝步驟如下：

(1) 對于超大尺寸電線電纜進行特殊處理，即通過超級破碎機進行破碎；

(2) 破碎后的電線電纜和一般尺寸的電線電纜一并進入粗破碎機進一步破碎；

(3) 破碎后通過磁選機分選出含鋼鐵的物質；

(4) 再通過上升傳送帶輸送至細粉碎機；

(5) 然后將細粉碎后的物料再輸送至重力分選機，分選出銅、塑料及混合物料；

(6) 混合物料含有因尺寸較大而無法分離的物料，將被饋送回細粉碎工序進一步粉碎，粉碎后送至重力分選機進一步分選出銅和塑料，分選后得到的銅純度在99.5% 以上；

(7) 分選后得到的塑料中含有2%～5% 的銅，通過細分設備進一步分選出銅和塑料，分選后的塑料中含銅量不超過0.2%。

(8) 除塵系統將破碎分選過程中產生的粉塵通過收塵管道送至除塵器，通過除塵器濾袋過濾將粉塵收集到指定容器內。

設備B 的處理工藝采用三級破碎+重力分選的方法進行處理，工藝流程圖詳見圖4，處理工藝步驟如下：

(1) 物料首先通過線纜破碎機進行粗破碎，碎料尺寸一般在200mm 左右；

(2) 破碎后通過磁選機分選出含鋼鐵的物質；

(3) 再通過上升傳送帶輸送至細粉碎機；

(4) 經進一步粉碎后再經過磁選機分選出含鋼鐵的物質；

(5) 然后將細粉碎后的物料通過提升傳送帶及正反轉傳送帶輸送至兩個同時工作的破碎研磨機；

圖2 以國內某設備為基礎的處理工藝流程

圖3 國外設備A 的處理工藝流程

圖4 國外設備B 的處理工藝流程

(6) 研磨機將物料進一步破碎至細粒；

(7) 研磨后的細粒再輸送至重力分選機，分選出銅、塑料及混合物料；

(8) 混合物料含有部分細銅線，將被運送至分選臺進一步分選出銅，銅純度在99% 以上；

(9) 除塵系統將破碎分選過程中產生的粉塵通過收塵管道送至除塵器，通過除塵器濾袋過濾將粉塵收集到指定容器內。

3.技術經濟指標對比

對以上三類設備的銅米機組進行技術經濟指標比對分析（見表1），可以看出：

(1) 兩家國外銅米機組均采用三級破碎+兩級分選，而國內銅米機組則采用兩級破碎+兩級分選，處理理念的唯一區別在于，是否加設預破碎這道前處理工序。單從處理效果來看，在分選原理差別不大的前提下，應該說三級破碎的效果肯定要優于兩級破碎，但由于國內處理設備所針對的廢電線電纜的外徑尺寸相對小些，從整體能耗與產品附加值等方面考慮，增加一級預破碎的意義不大。

(2) 三類設備雖均采取了兩級以上分選，但國外設備A 的處理工藝中對于粉碎后產生的不易分離的較大尺寸物料再被進一步送回粉碎機細碎，之后通過分選機重新進行分選，這樣大大提高了銅與塑料的分離率；而其他兩家得到的混合物料沒有返回上一級粉碎處理，而是直接送至分選機進行分選處理。從分選效果上來看，國外設備A 的設備分離率要高于其他兩類設備，處理后得到銅和塑料的純度更高，提高了產成品的附加值。

表1 技術經濟指標對比表

(3) 以相同處理規模的成套設備作價格對比，如成套設備每小時可處理2 噸的廢電線電纜，兩類國外設備價格相差不大，但與國內設備相比，價格則明顯高出好幾倍。從處理實際效果看，國內設備的銅純度明顯要低于國外設備。考慮到長期運行的成本與效益，運營企業在設備選型時需在設備價格與產成品（銅和塑料）的附加值方面做出權衡。

三、結論與建議

就工藝設計理念來說，國外廠家在設備制造方面存在一個共性的特點，即需要客戶提供處理對象的具體特點，如數量、尺寸、規格等等，根據處理對象的規模和類型等條件確定后，為客戶量身定做所需的成套處理設備，這種設計理念與國內設備廠家是完全不同的，從處理效果看，外商采用的“量體裁衣”的設計理念要明顯優于國內設備商，得到的產品附加值更高。

廢電線電纜處理成套設備中均采用若干級破碎機及粉碎機，在正常使用的前提下，國外破碎設備刀具的耐用性要明顯優于國內設備，國內刀具的壽命一般在1年左右，而國外刀具的壽命可達3～5年，日常設備維護的成本國外設備也具有一定優勢。

目前國內廢電線電纜處理企業以民營企業居多，投資資金相對有限，大多數客戶雖認可國外設備的處理效果和產品的高附加值，但鑒于資金有限，不可能全套引進外商設備，更多考慮的還是核心設備由國外引進，其余設備國產配套。考慮到國外和國產設備的接口問題，處理不當會對最終的產品附加值造成較大影響，因此國外廠家對上述商業模式并不認可。我國處理企業在設備選型階段需要權衡利弊。

建議我國技術與產業規劃部門參照國外產業發展道路，盡快提出適合國情的“一體化解決方案”。同時請有關部門給予政策性傾斜，鼓勵國內裝備制造業應盡快研發關鍵設備，為開發“城市礦產”，解決銅金屬資源瓶頸，促進經濟的可持續發展提供技術與設備的保障。