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1、2 0 1 0 年中国铜a n T 技术创新及产业升级大会1 9 5废杂铜直接利用分析张希忠( 中国中色再生金属研究所北京1 0 0 0 8 8 )2 0 0 9 年中国铜产量达到4 1 0 万吨，其中矿产铜2 7 2 万吨，占总产量的6 6 ；再生铜1 3 8 万吨，占总产量的3 3 5 。在当年的矿产铜中，国产铜精矿( 铜含量) 约占4 1 4 ，而进口铜精矿( 铜含量) 占5 8 ，6 ，足以说明中国原生铜资源严重短缺，对进口依赖性很大。随着国内对铜矿资源的勘探，今后会有一些铜矿会被不断发现，但总的讲，中国是一个铜资源贫乏的国家。因此，重视废杂铜的回收利用，是弥补铜资源不足的重要途径。l
2、 国内再生铜概况1 1 再生铜产量分析中国是一个再生铜历史悠久的国家，但真正成为一个工业领域，还是最近l O 多年的事。最近十多年，中国再生铜工业发展迅速，产量逐年增加，技术水平也随之以较快的速度发展，中国已经成为再生铜大国，产量居世界第一。最近十年中国再生铜产量及其占铜总产量的比例及变化情况见表1 所示。表1中国再生铜产量及其占铜总产量的比例2 0 0 02 0 0 l2 0 0 22 0 0 32 0 0 42 0 0 52 0 0 62 0 0 r 72 0 0 82 0 D 9铜产量( 万吨)1 3 71 5 21 6 31 8 32 1 92 6 03 0 03 4 83 7 94
3、1 0再生铜( 万吨)3 4 83 0 73 84 2 66 27 4 41 0 1 51 1 3 61 1 9 61 3 8比例( )2 5 42 02 32 32 8 32 8 63 3 83 2 63 1 53 3 61 2 废杂铜的利用概况我国目前废杂铜利用主要有两个途径，即间接利用和直接利用。间接利用是指以废铜为原料，通过火法熔炼、电解精炼等生产工艺，最终产品是阴极铜，目前我国统计的再生铜产量，即指间接利用生产的阴极铜量。直接利用是指利用质量好的纯铜废料直接生产铜材，或利用废铜合金直接生产铜合金，以及利用废铜( 铜米) 生产铜箔等利用途径。废杂铜的直接利用是一种发展的方向，其具有节能
4、、减排等优势，符合国家的产业政策。目前我国间接利用废杂铜生产的阴极铜大约为1 3 8 万吨，直接利用的废杂铜没有进行统计，估计与间接利用的数字相当。1 9 6废杂铜直接利用分析1 3 中国废杂铜原料概况中国废杂铜主要来源于两个方面，即国内回收的废杂铜和进口的废杂铜( 含六类和七类) 。随着全球工业化速度的加快和消费水平的提高，废杂铜的种类、物理形态、成分等都在不断的变化。5 0 6 0 年代回收的废杂铜主要是以民间报废的废铜为主；7 0 年代之后，工业上报废的废铜逐年增多，废铜主要由各种报废的机器零部件及废电线电缆、加工边角屑末为主，且多数都比较纯净，便于直接利用；上个世纪末和本世纪初，废铜的
5、种类发生了很大的变化，除比较纯净的废杂铜之外，进E l 的各种含铜废料增加( 进口废铜是以含铜废料的实物量计算，不是金属铜的量) ，成为目前我国再生铜的主要原料，废杂铜正在向成分复杂、低含铜量、形态多样、夹杂物高的方向发展，诸如废覆铜板、废电路板、框架引线等电子零件、废线圈、碎电线、电子电器没备的连接线、带皮或表面有镀层或绝缘漆的毛丝铜、小变压器等等。此外，由于发达国家拆解报废设备多采用先机械化破碎后机械化分选技术，因此，进口废铜中各种含铜碎料的比例提高，这些碎料也具有多成分和复杂性，给废杂铜的利用带来了困难。2 废杂铜的利用途径分析废杂铜的种类繁多，质量良莠不齐，因此，只有针对不同的原料采用
6、不同的利用方法才是最经济的利用途径。目前，国内外废杂铜的利用途径可以用图1 加以说明。2 1 废杂铜的间接利用废杂铜的间接利用即采用火法熔炼和电解的工艺处理废杂铜，最终产品是电解铜。从理论上讲，任何一种废杂铜都可以生产电解铜，只是采用的工艺和设备不同罢了。在实际生产中，为了降低生产成本，节约能源和综合利用废铜中的有价金属，一般都是利用档次低的废铜生产电解铜，其含铜量都在9 6 以下，熔炼时搭配一定数量混杂2 0 1 0 年中国铜加工技术创新及产业升级大会1 9 7严重的低品位废铜。铜合金废料生产电解铜的工艺比较复杂，根据原料的成分情况，需要采用鼓风炉、转炉和阳极炉进行熔炼，不仅工艺复杂、能耗高
7、、成本高，而且不便于合金成分的综合利用，因此废铜合金生产电解铜经济上不合理。但对于一些混杂严重的铜合金废料，最终的利用途径还是生产电解铜。由于废杂铜的铜含量不同，一般都采用一段法、两段法和三段法生产电解铜，而目前主要采用一段法既阳极炉熔炼、电解工艺，最终的产品是符合国家技术标准的阴极铜。2 2 废杂铜直接利用( 1 ) 生产纯铜制品：纯净的紫杂铜一般称为特种紫杂铜，简称特紫，如裸铜线，纯铜的切头和边角料、铜加工过程的废次材。特种紫杂铜是优质的工业原料，可以当作电解铜使用，目前许多企业利用特紫杂铜生产铜盘条等铜加工材。目前我国纯铜废料的主要利用途径是生产铜线杆。由于我国没有对废铜直接利用进行统计
8、，根据对相关专家的咨询及推算，目前我国年利用废铜生产铜线杆的数量大约在8 0 1 0 0 之间。( 2 ) 利用废铜生产铜合金：分类比较清晰的废铜合金可以直接生产相应牌号的铜合金产品，这也是目前我国直接利用数量较大的一种。目前我国铜合金的直接利用率很高。由于我国没有单独的对利用废铜生产铜合金的数量进行统计，因此，没有准确的统计数字，根据咨询有关专家及我们调查，目前我国利用废铜直接生产铜合金的量大约为4 0 万吨左右。( 3 ) 生产化工产品：是指利用废铜直接生产硫酸铜( C u s 0 4 5 H 2 0 ) 。在计划经济时期，国家不提倡利用废铜生产硫酸铜，因为硫酸铜本来就是生产电解铜过程的中
9、间产品，如果用废铜生产电解铜，经济上不合理，但在国际市场硫酸铜价格上涨的时候，利用废铜生产硫酸铜还是有较高的利润空间的。( 4 ) 生产电解铜箔：铜箔是生产线路板的主要原料。目前生产铜箔广泛采用电积法，而电积法要求加入铜碎料最好，溶解速度快，因此一些纯铜碎料是生产铜箔的理想原料。例如，在处理废电线时，经常采用铜米机，得到的铜米很受铜箔生产企业的欢迎，铜米的价格甚至高于电解铜。但不是说所有的废杂铜都可以直接利用，对于那些混杂严重、成分复杂，夹杂高的废杂铜，尤其是低品位废铜，最终的利用途径还是间接利用，生产标准阴极铜。3国外废杂铜的利用情况分析3 1 产量分析根据统计资料，最近十年全世界废杂铜的产
10、生量徘徊在5 0 0 6 0 0 多万吨之间，2 0 0 8 年全世界废杂铜回收量为6 0 4 万吨，其中不含中国产生的废铜。如果加入中国国1 9 8废杂铜直接利用分析内产生的废杂铜的量，总量大约为6 8 0 万吨左右。根据我们按照铜使用周期进行推算，估计2 0 0 8 年全世界废铜产生量应该在8 4 0 万吨左右。3 2 直接利用分析因直接利用具有节约能源减排和成本低廉的的优势，因此，发达国家废铜的利用途径以直接利用为主，并且占有很高的比例。2 0 0 8 年一些发达国家直接利用废铜占废铜利用总量的比例分别为：美国9 5 5 、意大利9 6 、日本7 9 、德国3 7 5 。2 0 0 8
11、年全世界直接利用废杂铜量为3 4 2 万吨，占废杂铜总回收量的5 6 6 。最近十年全世界直接利用废杂铜的比例见表2 所示。3 3 间接利用分析发达国家间接利用废铜占废铜回收总量的比例很低，平均为4 3 3 ，而美国仅为4 5 。发达国家间接利用废铜的比例低的主要原因是其能耗高、污染严重。最近十年全世界间接利用废铜的数量及占废铜总回收量的比例见表2 。表2 全世界废铜利用总量及再生铜量、直接利用量( 不含中国)单位：万吨1 9 9 92 0 0 02 0 0 l2 0 0 22 0 0 32 0 0 42 0 0 52 0 0 62 0 C r 72 0 0 8总产量5 2 7 95 1 0
12、15 0 1 95 6 0 25 5 0 55 7 3 35 6 1 35 8 1 96 0 2 86 0 4 3再生铜量2 0 2 41 9 0 21 8 31 7 41 7 6 61 9 2 32 1 0 82 2 6 22 5 0 82 6 2再生铜比例3 8 33 73 6 53 13 23 3 53 7 53 8 94 1 64 3 3直接利用量3 2 5 53 1 9 93 1 8 93 8 6 23 7 3 93 8 13 5 0 53 5 5 73 5 23 4 2 3直接利用比例( )6 1 66 2 76 3 56 8 96 7 96 6 4 56 2 46 15 8 35
13、 6 64 废杂铜直接利用的优势废杂铜最经济有效的利用途径是直接利用，比其它利用途径更节省能源、污染物排放少，并且可以综合利用铜合金中的合金元素，因此，直接利用是废杂铜利用的一种方向。废杂铜直接利用与生产电解铜相比在节能、减排、节约资源方面的情况见表3 0表3 废杂铜直接利用节约能源、减排、节约资源情况节约情况节约电能节约重油节约煤炭减排废水节约合金元素2 5 0 3 0 0直接利用紫杂铜1 0 0 1 2 0 千克0 4 0 5 吨煤0 5 吨千瓦时直接利用废铜合金( 以5 9 1 黄铜为例)1 4 5 1 7 41 0 0 一1 2 00 2 3 0 2 93 8 0 千克( 锌)5 中国
14、废杂铜利用的问题5 1 缺少权威的统计数字2 0 1 0 年中国铜加工技术创新及产业升级大会1 9 9如上所述，目前国内没对废铜直接利用的数字进行统计，缺少该领域的权威的数据，因此，在有关部门在制定规划、政策、法规和标准时缺少了废杂铜直接利用这一领域，也不能被引起足够的重视。5 2 直接利用比例低中国目前废杂铜直接利用量大约占废铜总利用量的5 0 ，远低于美国、日本等发达国家。中国废杂铜直接利用率低的主要原因有三，一是企业对废杂铜直接利用的优势没有足够的认识；二是废杂铜的预处理技术落后，不能对废杂铜进行有效的分选、除杂和清洗等预处理，市场不能提供更多的适宜直接利用的废铜。5 3 直接利用的产品
15、良莠不齐国内直接利用废铜生产的铜及其合金制品质量良莠不齐，一些大型正规企业直接利用紫杂铜生产的铜线杆、直接利用废铜合金生产的铜合金的质量一般都能够达到相关的标准，而一些小型的不正规的企业产品质量令人堪忧。直接利用废铜生产的产品质量取决于两个方面，一是原料的质量，二是生产设备和技术。不同的设备对原料品位有不同的要求，以废杂铜直接生产铜杆为列，国产反射炉一连铸连轧机要求原料的含铜量至少达到9 6 以上，而引进的拉法格连铸连轧设备，要求原料含铜品位在9 2 9 6 上即可。目前国内企业普遍采用的国产的反射炉一连铸连轧机，但实际生产中，许多企业采用的原料品位9 4 9 5 就入炉进行熔炼加工，生产的产
16、品不可能达到低氧铜杆的标准。5 4 废杂铜直接利用过程的环境问题目前废铜直接利用行业主要的污染物是废铜及其合金熔炼过程中产生的烟气，其中包括了颗粒污染物和气体污染物，一些企业采用袋式收尘器可以对颗粒污染物进行有效的治理，对气体污染物也可采用喷淋塔等设备也可进行有效的治理，但还有很多企业没有环保治理设备，对环境的污染十分严重。此外，目前直接利用的废铜以废电线、漆包线、废马达绕组、废变压器绕组为主，绕组上的绝缘漆、漆包线漆、导线绝缘漆等在熔炼过程中会产生二恶英，尽管目前对废铜直接利用行业还没有二英的控制标准，但应该引起行业的高度重视。5 5 技术亟待提高废铜的直接利用技术的升级在几个大型企业中已经取得了良好的效果，研发了新工艺和新设备，无论生产效率、产品质量等都有明显的进步。仍以直接利用废铜生产铜线杆为例，目前国内已建设和拟建设拉法格技术利用废铜直接生产铜杆的企业有三家，该
