有色冶金生产对废有色金属质量的要求张璇

有色冶金生产对废有色金属质量的要求张璇

张璇

新疆众和股份有限公司新疆乌鲁木齐8340000

摘要：了解和掌握有色冶金生产对废有色金属质量的技术要求，对物资回收企业向冶金工业提供经过精细加工的高质量合格原料以提高效益，对冶金工业企业“吃”精料进行生产以降低生产成本和提高金属产成品率，皆具有极为重要的意义。

关键词：有色冶金；生产；废有色金属

1对物理性能的要求

冶金生产的技术条件要求有色金属废料必须具有一定的线性参数。废有色金属的物理性能质量指标包括块束尺寸、比表面、充填密度等。

送作重熔的废有色金属块束尺寸，要根据熔炼炉和装料设备的尺寸确定。德国的废料块束尺寸标准为1000×600×300mm，打包块尺寸600×400×400mm。俄罗斯的打包块尺寸800×500×500mm，废铜和废铜合金的块重250kg，废铝和废铝合金块重150kg。在德国，直径50mm、长度500mm以上的管材和型材废铜皆密实捆扎，直接用于冶金生产。每捆最大宽度和长度分别不超过400mm和1000mm。板、线类废料只对厚度规定一个下限。鼓风炉炼铅和炼铜用的废料，应当尽可能地成块状，尺寸应均一。这类废料装炉时要均匀，以便为反应过程造成良好条件，从而使熔炉作业达到更高指标，也有助于降低烟尘生成量。基于这些原因，小尺寸废料（过烧电缆，研磨废料等）应当限量投炉或者将这类废料造块。

采用充填密度高的废料，可以使装料时间缩短，特别是对火焰炉。因此，像废铜电缆和废铜线，应当打包后再熔。对其它熔炉来说，与熔化时间相比，装料时间没有首要意义。但应当指出，废料或打包状态后大大简化了储存、运输和装炉，而且可以更好地利用炉容。废料尺寸和比表面对导热与熔化时间有重要影响。最好的情况，是较高的充填密度与较大的比表面同时结合。当使用火焰炉重熔废铝时，打包料可使生产率提高1.5倍。但如果将压块后的废有色金属屑加入炉料，反而会使熔化时间延长。

2对物质成分和化学成分的要求

废有色金属中存有的各种杂质，影响了有色金属及其合金的质量和有效产出。有害杂质量与物理、机械和工艺等的性能相关。据此，在各国制定的相应标准中，对废有色金属的物质成分和化学成分提出了要求。

往往与废料相连接或者混合，但本身又处于相对自由状态的非金属夹杂物包括：砾石、沙土、污垢、镀层、搪瓷、锈、水分、油、脂、化纤与棉织物等。像沙、土、污垢等杂质，在低熔点时即落入渣中，但并不改变自己的状态，并且在高温时于炉中基本溶解。同时，这些杂质导致渣量提高，使金属有效产率降低。

在缺乏防止大气作用的条件下存放比表面大的废有色金属，会使这些废料受到较大腐蚀，随废料一起进入熔炼的即会有氧化物。如果重熔的废料表面有含锌、铅、铬的涂层，将会造成不良后果。涂层内含有的金属元素在还原时还会对产出金属的性能产生消极影响。对表面存有水分、油、脂、乳胶的废料进行熔化过程中，产生的蒸汽和气体（二氧化硫、二氧化碳等）在与熔体触合时分解，并在熔体中溶解，阻滞反应进程（生成氧化物）。炉中发生的这些过程，使有色金属首先受到氢和金属氧化物的污染，而氢和金属氧化物的存在则恶化了成品金属的机械性能（强度、拉力密度），金属或合金中还会出现气孔。

除此之外，应当指出，虽然废料中含有的水分、雪或冰在用竖炉重熔时不会引发问题，但在使用带液池的熔炉重熔时则不能有含上述杂质的废料，以避免废料沉入熔体时发生爆炸性喷溅。废料中的油含量过高，大多数情况下还会使熔炼炉的维修复杂化。

废弃包装制品中的金属部分（马口铁、罐头盒上的铝）所伴有的食品废物、纸制标签等形态的杂质是极不好的，应当除去。在用有色金属生产的制品（比如铅蓄电池、铜电缆、铝电缆、电子和电气工业制品）中，各种经学合成材料的用量越来越大。由于铅蓄电池隔板及或电缆绝缘层的制成材料之一——聚氯乙烯中含氯，使杂质中聚氯乙烯的有害作用突出。在重熔没有经过处理的或者只经部分处理的废铅蓄电池过程中，聚氯乙烯的热解是在竖炉的预热区内并在200℃左右的温度开始。这时，氯化氢气变为游离状态，导致生成挥发的氯化铅。氯化铅在废气流中冷凝，然后产生极细的粉尘，分离这一粉尘有很大难度。由于氯化铅的沸点低，对含氯化铅的粉尘（含10%～20%氯）处理亦极为困难。除聚氯乙烯的热解之外，废蓄电池成分中的其它有机组分（硬橡胶、聚丙烯、混合煤焦油等）在竖炉中也被分解。有时出现煤气过多，因为湿式净化不能保证吸收气态组分。类似现象在重熔含绝缘材料的废电缆、废电气设备和废电子制品以及含塑料覆面的废有色金属过程中也有发生。塑料分解伴生的不仅是氯化氢，还有氟化氢。要建立可以满足环境保护要求的废气净化设施，需要大量费用。此外，由于粉尘不能得到完全处理，且处理费用大、耗劳力，而使有色金属挥发化合物的生成带来金属的大量损失。上述所有结论说明了必须尽可能地从废料中去除各种非金属杂质特别是塑料、油和脂。而且，废料的存放也应在确保其表面较少氧化的条件下实施。废有色金属中的金属（钢、铁、有色金属及其合金）杂质，通常处于与废料相连接或者游离的状态。对废料和废铜合金的纯度要求，在更大程度上取决于生产的金属性质。在使用简单重熔方法即可生产电解铜的废料中，应完全不含金属杂质。因为，即使是微量的金属杂质，比如锑、砷、铁、锡等，也会显著地降低铜的导电性能。对用于炼制铜合金的废料，应分选并去除其中的杂质，因为补充精炼会增加运行费用，并且由于蒸发（特别是锌）而使金属损失和渣量提高，在重熔多分的铜锡铸造合金废料时，对其中的铜铝组分处理特别复杂。铜锡铸造合金屑与铜锌合金屑不能相混，否则，用其生产铜锌变形合金将成为不可能。对其中含硅、铝的各种废料和屑，包括经常含有这两种元素的铜锌合金屑，要与夹杂铅的铜锌合金屑分开回收和存放，因为含锡的铜锌合金中既使是有极微量的硅，对切削工具的强度亦有极坏的影响。对用于火法生产精炼铜和阳极铜的废铜，允许其中含有少量杂质。精炼时，可以几乎全部地将最常见的伴有元素（锌、锡、铁、铅）去除。但如果这些杂质含量高，则会使精炼时间延长，从而使能耗提高，并使返回竖炉的渣量增加。像砷、锑、镍这样一些伴有元素，是无法全部去除的。

对竖炉和转炉所用的废铜和废铜合金的成分要求，与火焰炉相比，要低得多。但必须尽可能地使用于转炉重熔的废铜中含铜多一些，含铅、锡、锑少一些。这种情况下，要使粗铜成分中锑、铅的含量达到要求值往往是很困难的。废铝和废铝合金中金属杂质的允许含量，须根据所要生产的金属品种确定。对用于生产变形合金的废铝中的金属杂质含量要求特别严格，因为废铝中的金属杂质种类和数量对变形合金的性能有决定性影响。所以，生产变形合金只能采用纯净和经过分选的废铝以及变形合金半成品生产企业产生的废料。原则上可以采用少量含杂废铝，但精炼成本过大。在用废铝生产铝合金铸件时，须在装炉之前将所有杂质（首先是钢、铁，其次是铜和铜合金、镁等）选出。否则，铝熔体中的铁含量即很大。不过，废铝中的合金元素皆可作为同类元素使用。如果采用平均成分的废铝合金生产铸件，通过相应的配料可以较少的耗费制取所需的合金。但必须对AlSiSu合金铸件中的镁含量保持监控，因为镁含量上升会导致铸件中起泡并使铸件的脆性增加。

3结语

本文从以上三点分析了有色冶金生产对废有色金属质量的要求，希望为同行业工作者提供参考。

参考文献：

[1]桂卫华，阳春华，陈晓方，王雅琳.有色冶金过程建模与优化的若干问题及挑战[J].自动化学报，2013（03）.