我国再生铜冶炼技术现状与发展趋势

王涛

中国瑞林工程技术股份有限公司 江西南昌 330052

再生铜生产因省去采选、铜精矿冶炼等工序，具有良好的节能减排效果。据有色金属工业协会再生金属分会计算，2014年中国再生铜产业相当于实现节能311万t标煤、节水11．67亿m3、减少固体废物排放11．02亿t。2005年到2014年十年间，与开发等量的原生铜矿产资源相比，中国再生铜行业相当于实现节能2366．76万t标煤、节水88．81亿m3、减少固体废物排放83．86亿t。因此，再生铜行业的健康可持续发展是解决我国铜资源短缺，实现节能减排的主要途径之一。

1 再生铜冶炼行业现状

我国对于铜资源的处理方法主要是冶炼和加工，大约38%的铜被直接加工成铜制品，62%左右的铜会被工厂通过冶炼间接锻造成各种附加产品。再生铜原料在实际冶炼过程中被分为高品位和低品位两种，冶炼设备相对落后，冶炼工艺仍然沿用一段、二段和三段冶炼法。传统的一段冶炼法针对对象是高品位废铜和杂铜，当铜含量在90%及以上时，利用火法精炼炉能够直接将其精炼成阳极铜[1]。二段冶炼法和三段冶炼法的主要针对对象为低品位废铜、电子肥废料、含铜量较高的炉渣等，当铜含量在90%以下时，会先利用熔炼炉对其进行杂质处理，如果处理后的物料含铜量在80%以上，会采用二段冶炼法，直接将其投入精炼炉冶炼出阳极铜；如果含铜量在80%及以下，会采用三段冶炼法，先对其进行吹炼，随后再进行精炼。目前我国并没有专门采用三段冶炼法直接处理再生铜的企业。

2 我国再生铜冶炼技术优化措施

2.1 直接利用冶炼技术

结合原材料的成分与构成元素的差异可以将冶炼技术划分为不同的直接利用类型。其中一种是高品位的紫杂铜生产黄铜的技术，这个技术通过铜感分火法配合电解阴极铜再生技术来实现铜的回收。在该技术的应用过程中，整个技术容易受到设备与工艺的限制和影响，所以目前我国大多数的直接生产铜杆的技术都达不到标准要求。在直接生产光亮铜杆的设备方面，一般都是采用了固定的反射炉，或者是在该设备基础上对其进行了改造，性能以及节能效率分别接近于目前国际上主流的COS-MELT组合炉。在倾动式炉生产过程中，生产技术依然存在较大的差异。另外，目前国家企业采用了倾动式的反射精炼炉并将其作为传统固定式设备，不但在客观上解决了产品生产线效率低下的问题，更是解决了质量差、排放难度大的问题。除此之外，国内赣州的新型合金材料采用了西班牙拉法格熔炼设备进行高导电地光亮铜杆的的生产，取得了不错的生产效果。目前国内在直接利用冶炼技术方面还选择清洁能源与富氧燃烧技术作为发展的主要方向。比如说天津大山铜业就采用了全氧燃烧技术，利用氧气助燃，有效避免了无用氮气的干扰[2]。

2.2 一段法精炼技术

根据《铜冶炼行业规范条件(2014)》要求，再生冶炼工艺须采用高效、低耗，具备资源综合回收率高、环境友好的先进生产工艺及装备，同时应配套二恶英污染防治设备设施。全面淘汰直接燃煤的反射炉和无烟气末端治理设施的冶炼工艺设备，仅允许使用100t以上改进型阳极炉(反射炉)。目前受工艺设备以及全过程污染预防技术进步的影响，一段法精炼技术发展趋势是能处理更低品位原料，其核心是富氧结合氮气搅拌技术的应用，NGL炉是这一技术的典型代表，其炉体结构创新外，机械化、自动化程度大大提高，借助氮气搅拌和稀氧燃烧技术，使精炼炉兼具转炉吹炼的一些功能，在冷料处理适应性、降低污染物产生、提高产品性能等方面均有优势[3]。该技术在山东金升集团东部铜业有限公司和广西有色集团再生金属有限公司得到了大规模的工业化应用，其4套于2012年投产。该技术与常规一段法相比，提高了含铜品位范围，在处理平均含铜品位85%-90%废杂铜时，综合能耗仍能低于100kgce/tCu，烟气量排放减少2/3，氮氧化物排放减少约80%。

2.3 提高工艺技术

相关企业应结合现代先进技术对传统冶炼工艺进行创新，尽力研发出以能够降低铜含量、提高铜资源综合利用率、节能、环保为主要目标的新技术，从而提高再生铜回收利用率。对于低品位原料，企业应利用富氧熔池熔炼技术、密闭熔炼技术提高其品味，方便后续提高精炼工作效率和再生铜质量，而且密闭熔炼能够有效减少烟尘和废气的溢散。另外，企业还可以使用富氧燃烧技术，由于该技术主要使用天然气为首的清洁燃料，具有较高的燃烧效率，所以产生的烟气较少，对预防污染和保护环境具有积极影响。

2.4 再生铜冶炼新工艺和设备

对于涂敷的绝缘漆、油漆等有机物质的特殊废杂铜常规的预处理技术难以分离有机物，对于这种难处理的特殊物料，需通过控制熔炼设备的温度或通过增加二次燃烧室使可能含有二恶英或其前驱物的烟气充分燃烧在高温下分解，这种也是目前再生铜行业控制二恶英污染的最重要的途径。能使二恶英充分分解熔炼设备技术包括奥斯麦特炉/艾萨炉、卡尔多炉以及带有烟气二次燃烧的顶吹熔池熔炼和侧吹熔池熔炼技术。增加熔炼设备的密闭，增加烟气的二次燃烧设备是传统设备改造的主要方向，同时加强生产过程综合管理措施如缩短加料时间，提高加料温度、控制燃烧系统空气过剩系数等也是有效途径。

3 结语

综上所述，我国再生铜冶炼技术的发展是降低铜资源匮乏影响，确保工业生产与社会主义现代化建设的关键。结合目前我国再生铜冶炼技术的发展应用现状，依然需要继续关注废杂铜冶炼技术的技术研发与设备研发，不断提升冶炼效率，同时也要做好低品位铜料的处理工作，做好伴生金属的回收工作，从而提升铜金属回收利用效率，降低环境影响，为我国铜资源的高效利用奠定良好的基础。