7——含铜废料的处理(基本掌握即可)

1.3.3 杂铜废料处理目前使用了三种不同的流程：
一段法
• 将废料加入反射炉进行火法精炼 铸成阳极，随后电解精炼得电铜。 • 将废料先在鼓风炉中还原熔炼 （或先经转炉吹炼）得到粗铜， 然后在反射炉中精炼成阳极铜。 • 将废料先经鼓风炉熔炼—转炉吹 炼—反射炉精炼产出阳极铜。
二段法
三段法
铜废料三段法处理流程
1.3.2 当用火法冶金处理铜废料时，首先要将 铜废料进行严格分类：
1
• 高品位纯铜 料或牌号明 确的废铜合 金料，可直 接冶炼成铜 锭或相应铜 合金。
2
• 较单纯的杂 铜废料可熔 炼成合金或 铜阳极进行 电解精炼得 到电解铜。
3
• 品位复杂的 废铜料则用 鼓风炉—转 炉—阳极 炉—电解精 炼流程生产 电铜。
2.2.2 转炉
较大的工厂一般使用 40~60t卧式转炉（左 图所示），小工厂则 采用小型转炉。
2.2.3 铜废料吹炼流程
① ②Байду номын сангаас③
黑铜、铜废料和冰铜联合处理流程：顺序分批加入废料、 冰铜和石英熔剂，鼓风造渣和倒渣，直至达到规定物料， 将另一个转炉预吹炼的黑铜倒入，加入少量石英，鼓风吹 炼最大限度除铁和其他杂质。以Cu2S为主的硫吹炼成粗铜。
处理方法 直接回炉处理，生产再 生铜线、铜锭 生产阳极铜进行电解精 炼、化学法生产硫酸铜 生产相应牌号的黄铜锭
特紫铜（纯废铜） 导电用铜材轧制加工过程产 生的废料 紫杂铜 纯废黄铜 紫铜废型材、线材及废屑 黄铜轧材生产、加工过程产 生的废料
4 5 6 7 8 9 10
黄杂铜 白杂铜 青废杂铜（废响 铜） 铜镍合金废料 复铜钢废料 钢灰及铜工业垃 圾 铜渣
铜矿石和废料在鼓风炉中熔炼
2.2 黑铜及铜废料的转炉吹炼
• 2.2.1 基本原理
强氧化过程，目的：使再生铜
吹炼的目的：利用空气中的
原料中的杂质氧化除去，并进 一步处理再回收；使所产粗铜 能满足下一步精炼要求。 4Cu+O2=2Cu2O 火法精炼 Cu2O+Me→2Cu+MeO
Me为Fe\Zn\Pb\Sn\As\Sb\Ni
2.1.2 鼓风炉
保证前床溶体的温度降低渣含铜
设有电热前床的鼓风炉
2.1.2 鼓风炉
美国ASSR公司熔炉竖炉热风熔炼，焦率↓生产率↑
2.1.2 鼓风炉
汽化冷却系统充分利用了余热以产出蒸汽，提高了冷却水温度和节约了用水， 并提高了炉温，改善了冶炼工艺，增加了炼炉寿命。 汽化冷却：用沸腾的水代替冷水冷却，也就是让冷却水冷却熔炼炉，而本身 气化，利用汽化潜热再带走冷却水冷却件（水套）的热量，从而达到在一定 热负荷情况下部件正常工作。
用鼓风炉生产黑铜 用鼓风炉生产黑铜 用转炉生产次粗铜 制取硫酸镍、硫酸铜或 金属铜、镍、钴 氨浸生产电铜 预处理分级、选别后火 法或湿法处理 鼓风炉还原熔炼产出黑 铜
1.3 含铜废料的处理方法
1.3.1 铜废料的再生利用途径
生产再生精铜 直接熔炼成铜合金 湿法冶金从铜废料中生产铜及化工产品
各种黄铜废件、废料、废屑、 Cu 50~80 Cu 10~30 废弹壳及废旧生产用具。 铜、镍、锌合金废料 铜、锡合金废料 Cu 54~70, Zn 18~30, Ni 2.5~15 Cu 70~75 Sn 10~20, Cu 27~42 Fe 2~4 Ni+Co 余量 废旧弹壳、军工单位边角废 料 铜合金铸造加工时产生的炉 渣及扫地尘土 精炼炉产出的炉渣 Cu 4~8, Fe 余量 Zn 0.2~0.6 Cu 6~30 Zn 5~20, Cu 10~60 SiO2 12~45
(1) 中和结晶获得五水硫酸铜
(2)电积脱铜\砷\锑\铋 (3)生产硫酸镍
溶剂萃取法脱砷：硫酸三丁
酯（TBP）
1 概念：将纯净杂铜和铜基合金废料直接冶炼成铜合
金，即用已区分牌号和纯净的杂铜生产铜合金配以适 当的纯金属或中间合金进行熔炼，便可制得各种牌号 的合金。
2 熔剂：铜合金熔炼必须使用覆盖溶剂和精炼溶剂
冶金与生态工程学院有色系 张娟 zhangjuan85@
内容提要
铜再生的背景、意义、现状
铜废料火法生产再生精铜 铜废料直接熔炼成铜合金 湿法冶炼生产金属及其化工产品
1 概述
世界铜矿基础储量
全 球
全球精铜矿消费量
我国
我国铜消费量日益增加，2014年年消费量已达1135.2万t。
设备：铜的硫酸溶解在涡轮充气或机械搅拌的设备
中，或在鼓泡塔以及高压釜中。
铜电解：电解槽；阴极：铜的始极片；阳极：铅锑
合金板。
高压氢还原：铜也可在高压釜中在高温下用高压氢
还原硫酸铜溶液以铜粉形式析出。
氨液溶解法：50~60°C在密闭设备中，溶解粒状或
块状铜、旧铜料和其他类型的再生铜原料，铜离子在 氨溶液中形成稳定的配合物，Cu(NH3)n2+。铜浸出率 约为90%，锌和镍共同浸出，铁锡铅留在渣中。
三段法具有原料综合利用好， 产出的烟尘成分简单、容易处 理、粗铜品位较高、精炼炉操 作较容易、设备生产率也较高 等优点，但过程较复杂、设备 多、投资大、燃料消耗多等缺 点。我国除规模较大的企业或 需处理某些特殊废渣，多采用 一段、二段法。
黑铜：由不纯的废铜和(或)铜的氧化物通过鼓风炉熔炼生产出来的一种不纯形式的铜
2.2.3 铜废料吹炼流程
蒸馏锌铅及其它易挥发成分
烟尘含锌60%~70% 含锌7%,含铜2.5~4% 含铜70~80%
铜锌废料吹炼流程
2.2.3 铜废料吹炼流程
蒸馏锌铅锑易挥发成分
含锡废料生产铜锡合金流程
2.3 再生粗铜的精炼
火法精炼
• 基本原理 • 火法精炼炉 • 黄杂铜反射炉精炼 • 基本原理 • 电解槽 • 电解精炼流程
3 熔炼炉：固定型、转动型、回转型反射炉（大型
工厂），电弧炉，感应电炉，坩埚炉（小型工厂）和 竖炉等。
4 工艺流程：
配料 调整 成分 熔化 精炼 去气 浇铸 脱氧
4.1 化学溶解法
硫酸溶解法：块状、粒状或预先雾化成粉状的铜废
料、氧化铜皮、各种铜基合金废料均可在有氧存在下 用硫酸溶解。
阴极炉精炼渣
转炉吹炼渣 黑铜、紫杂铜 精炼渣
10~25
30~40 25~35
30~45
4~8 12~22
2~3
0.5~1 0.5~1
6~8
7~9 5~8
10~13
4~8 4~5
2~4
0.5~1 1~2
名称 1 2 3
废料的来源
主要成分含量/% Cu≧99 Cu≧90~98, Zn 2~5 H90: Cu 89~91,杂质 0.2, Zn 余量 H80: Cu 79~81,杂质 0.3, Zn 余量 H68: Cu 67~70,杂质 0.3, Zn 余量
1.3.4 含铜废料湿法冶金处理
也需要将废料进行严格分类处理。根据不同情况采用化学
溶解铜废料（酸溶解、氨溶解、氯盐溶解等）以及电化学 （电解溶解）溶解。溶解后溶液经净化除杂后得到纯铜溶 液用以制取金属铜或铜化工产品。
含铜废料湿法冶金处理原则流程
采用湿法冶金处理铜废料， 流程较简单，金属分离效 果好，金属回收率高，工 艺适应性强，环境保护好， 规模可大可小，投资省， 经济效益高，应加强研究 和大力推广。
氨溶液中铜的回收：铜氨溶液蒸馏获得氧化铜沉
淀，然后电积获得电铜。也可在高温高压下用氢气还 原析出铜。用铵硫酸盐浸出，浸出液用SO2还原生成 CuNH4SO3↓在高压釜分解得到铜粉。
氯盐溶解法：氯化铜是一种氧化剂，可与氯化钠溶液
混合做铜废料的浸出剂。其优点是浸出时间较短，产 出的 CuCl2 溶液电积铜电耗大为减少，同时在电积时 阳极产出的 CuCl2 可返回做浸出剂。缺点是氯化物水 溶液的腐蚀性强，对设备材质要求比较严格。
电解精炼
2.3.1 火法精炼
1 基本原理
与原生粗铜火法精炼一样：向铜熔体中鼓入压缩空气使杂
质氧化并造渣除去，在扒渣后进行氧化铜还原（还原剂： 重油、氨、天然气、丙烷）及铜的铸造。
ZnO还原蒸发除去，FeO/PbO/SnO造渣除去；Ni\As\Sb
镍云母（6Cu2O•8NiO •2As2O5/6Cu2O•8NiO •2Sb2O5）， 添加Fe2O3造渣NiO • Fe2O3，加入NaCO3破坏镍云母； Bi/Au/Ag在电解精炼进入阳极泥中才能除去。
（始极片）为阴极，以硫酸铜和硫酸的水溶液为电解液， 在直流电的作用下，阳极铜电化学溶解，溶液中铜离子在
阴极上析出。
2.3.2 电解精炼
2 电解槽
2.3.2 电解精炼
• 3 电解精炼流程
在电解过程中，电解液铜浓
度增加和杂质积累，应定期定
量将电解液净化，流程如左图。 电解液净化的三个主要步骤:
2.1 含铜废料的鼓风炉熔炼
2.1.1 基本原理
还原熔炼过程：加入炉料量的10%~15%焦炭
由金属氧化物还原曲线看出：
Cu2O最易还原
鼓风炉分五个区： 第一区 熔炼准备区，位于炉子上部，炉气温 度400-600°C，发生炉料的加热和水分的蒸 发。炉料易熔组分(铅和焊料)熔化成液相。 锌/CO燃烧放热，废气温度达650~800°C。 第二区 温度600-1000°C，碳酸钙分解，黄铜 熔化，部分锌蒸发，金属氧化物开始还原(还 原剂CO)。 第三区 温度1000-1300°C，金属氧化物还原结 束，炉料熔化生成黑铜和炉渣，锌、氧化铅、 氧化锡进入气相。 第四区 焦点(风口区附近)温度1300-1400°C， 充满炽热焦炭，熔炼产物进入炉缸。焦炭与 空气燃烧产生CO2，过剩焦炭还原CO2产生CO。 第五区(炉缸)温度1200-1250°C，炉缸中聚集 黑铜和炉渣。
2.3.1 火法精炼