谈废铜冶炼技术的现状

谈废铜冶炼技术的现状 铜是电线电缆制造业的基本原，世界上铜资源是十分有限的，我国是铜资源贫乏的国家，每年要 从国外进口铜，据了解我国每年从国际市场上进口的废铜就有110万～130万吨之多。因此，充分利用高科技，发展新的工艺技术，利用废铜的冶炼来增加铜导体的材料来源，已成为全世界关注的课。经过国 内外科研、技术人员十多年坚持不懈的努力奋斗，目前无论是国外还是国内，利用100％废铜连铸连轧生产线生产符合相关国家的低氧光亮铜杆已是较为成熟的技术。以下即从国内外废铜冶炼技术现状、废 铜市场、废铜来源及废铜冶炼工艺等几个方面谈谈废铜冶炼技术现状。 1.国外废铜冶炼技术现状 长期以来，处于对铜资源和成本的考虑，各国铜杆生产商一直想在现代的连铸连轧生产线上使用尽量多 的废铜作为原材料。事实上，在80年代以前，生产商使用纯铜废料的量始终限制在10～15％。因为那时利用全废铜生产高质量的低氧光亮铜杆是一项代价非常大的措施，为此必须熔化和精炼铜获得阳极铜，进 而用电解法取得阴极铜。直到80年代初，西班牙巴塞罗那和意大利米兰的两家公司，对如何利用全废铜 生产低氧光亮铜杆进行了研究，在共同的努力下，两家公司在他们最初接触的两年内各自成功地达到了目 标。1986年，用100％废铜的第一条欧洲连铸连轧生产线开始运行，在很短的时间里的投资即被偿 还。但最初用废铜生产铜杆的生产线，其标称能力为7吨/小时，每天（8小时计算）可生产50吨铜杆，后经多次改造，于1995 年推出的全废铜连铸连轧生产线，竖炉的熔化能力增加到了10吨/小时，生产能力增加到了80吨/8小时，如果取掉设备维护、保养及节假日时间，年产量至少可达6万吨。此生产线生产的铜杆性能的导电率等指标达到ISO标准的要求，原材料价格可节省8％～15％，每吨铜杆可便宜250～270元。 2.国内废铜冶炼技术现状 我国废铜连铸连轧生产线的研制约在90年代初。经过十年的艰辛努力，四川德阳东方电工机械有限责 任公司技术人员，于2000年推出了我国第一条UL+Z－1800+255/14型全废铜连铸连轧机组生产线，该条生产线结合了美国、法国、意大利等公司的先进经验，一经推出该生产线即制造出了符合相关国家标 准的低氧光亮铜杆，年产量可达5万吨，此生产线将我国100％废铜料加工成高质量光亮铜杆的梦想变成 了现实。目前我国已有多家生产铜连铸连轧生产线的企业，形成一定规模的企业有三家：东方电工（已生 产21条生产线）、四川煤田地质局141机械厂（已生产4条生产线）和合肥华新（已生产19条生产线）。我公司准备购买的UL+Z－1800+255/12型铜杆连铸连轧机组生产线是东方电工公司的最新换代产品， 它可以将一级或二级废铜冶炼轧制成符合表1性能的光亮圆铜杆。 东方电工承诺，此条生产线试车后，设备生产厂家会协助我们利用废铜调试出符合表1 技术参数的铜杆，待全部工程达到交钥匙工程要求，才由我方验收，并承诺为用户建立终身档案，及时、快速地为用户提供 优质的售前、售中、售后服务，免除用户后顾之忧。 我公司上此条生产线的目的，主要是为电线电缆的导体提供合格的原材料，国家标准局发布的 GB/T3956－1997《电缆的导体》中，对铜导体的杂质并无明确的规定，标准中对第一种导体只考核直流 电阻，对第二种导体只考核组成导体的单丝根数和直流电阻，对第五、六种导体只考核组成导体的单丝最 大直径和直流电阻。而不考核电缆导体的杂质和具体标称截面是否达到，这给电缆制造商给了一定的 生产空间，因此我们还可以在满足国家相关标准的前提下，协助设备生产厂家，放宽原材料（废铜）使用 条件，使原材料（废铜）的来源更为广泛，同时进一步降低我们的生产成本。 3. 主要原材料—废铜市场分析 世界性的保护地球呼声在持续，特别是由于20世纪科学技术的进步使人类自身生活水平不断提高，社 会出现了大量生产、大量消费、大量废弃的形势，由此引发了许多环境问题。电线电缆作为能源和信息传 输中不可缺少的物资，广泛应用于国计民生的各个领域、各个行业、各个系统直至各个用电和信息传输的 具体单元，普及率之高、应用范围之广是许多其它工业产品所无法比拟的。2003年电线电缆工业总产值已达1300亿元人民币，以销售额统计，接近美国，在世界排名第二。铜 、铝导体材料是电线电缆工业的重要基础材料，2003年中国电缆工业总用铜量约为150万吨，占国内市场铜用量的近60％。每年都会因报废的电线电缆产生大量的废铜，加上我国每年要进口100万吨以上的废铜，这是一个很大废铜市场。在环境和经济问题共存的新时代里，每个场合的废物循环利用比过去更为重要了。世界上发达国家和地区 都开始着眼于资源的重复利用，即对废旧金属进行二次冶炼。目前全球钢产量的45％是通过对废钢的冶炼实现的，全球铜产量的40％是通过对废铜的冶炼实现的，且每年的增长呈上升趋势。因此，废铜无论在国 外还是国内市场来源十分广阔。 4.废铜冶炼工艺简介 用废铜冶炼生产铜杆的原材料分为三个级别，一级废铜要求是由清洁的、不镀锡的、无包覆的和非合金 化的铜线和电缆所组成，务必不要用烧过的线，这些废铜由标准含量为96%的非合金化的铜线组成。二级废铜：是由小直径的，没有绝缘的，通常为电话线的铜线、铜管，带清漆或绝缘的铜排铜线以及干净紫铜 管棒所组成，最小含铜量为99%；三级废铜是由非合金化废铜的混合物，其标准含铜量为92%，为了获 得最佳的材料组合，达到最理想的效果，加入炉内的材料组成比例一般为： 一级废铜 30% 二级废铜 60% 三级废铜 10% 废铜冶炼生产铜杆的关键是铜液成份的控制，其核心设备是精炼炉，精炼炉采用耐火材料砌成，炉子可 倾斜，以利于除气、除碴和浇铸，该工序的控制也是整个生产线的关键所在，首先应根据废铜的来源等级 进行配料，再根据原材料的配比添加反应剂。废铜在精炼炉内通过一次精炼，使铜快速熔化后，加入除碴 剂，并使熔铜获得最好的均匀性，然后通过炉内通入富氧的空气，使其被氧化的杂质漂浮在熔池进行表面 清碴处理。经过一次精炼的铜中主要的基本杂质是铅、锡、锌、铁、砷、锑和硫，这些元素对铜杆的加工 工艺和导电率有很大的影响。在此种情况下，通常还需要进行二次精炼，以进一步除去杂质。最后的还原 操作需要向熔炉中通入还原性气化，使铜的氧含量调整到200～350ppm的要求。 实际上，在铜精炼配料时，我们还可以像铝精炼时那样采用稀土综合优化处理技术。任何纯金属都会含 有一定的由杂质元素产生的相，而许多杂质相都是硬脆相，并且通常以针状、条状、线状、带状、片状、 网络状的形态分布于晶界，或使晶粒间的结合力减弱，或使金属变形困难，其宏观表现就是使金属发脆（塑 性很低而硬度增加）。稀土的重要特性就是将与其结合的元素或相组织变为颗粒（球）状，稀土是一类十 分活泼的元素，与许多元素或杂质相都能进行结合。杂质相球化的结果就是消除这些不利的影响。铜中加 入稀土可以使各种分布于晶界的线状有害杂质相球化，大大改善了铜杆的加工工艺，使铜杆的塑性提高而 电阻降低。 为了有助于未来的年代和改善环境保护，特别要强调的是要少用自然资源，自然资源会很快地耗尽的。 废物循环利用可以改善全球的能源保存，是一件很有意义的大事。对于废铜的回收再利用国家有相关政策 支持，鼓励废物循环再利用发展。我厂准备要上的废铜连铸连轧生产线即满足的了环境保护的要求，又是 国家鼓励发展的项目，而且对本公司电线电缆产品的发展非常有益，相信会得到社会各界的支持而健康的 发展。