废杂铜冶炼技术设备的现状及发展趋势

□文/姚素平 中国瑞林工程技术有限公司

废杂铜冶炼技术设备的现状及发展趋势

The Status and Development TrendScrap of Copper Smelting Technology and Equipment

□文/姚素平 中国瑞林工程技术有限公司

针对国内废杂铜冶炼技术长期落后、先进技术依赖进口的局面，近期国内有些单位和企业先后开发了一些先进的技术和设备，并已在一些大项目中开始应用，有些技术和装备已超过国外水平。

从项目规模上看，由于国家“十一·五”《再生有色金属产业推进计划》中提出要在珠江三角洲、长江三角洲、环渤海和成渝经济区等具备一定产业基础的区域支持改扩建20万吨再生铜项目6～8个，所以现在正在兴建和拟建的20万吨以上规模的再生铜冶炼项目就有5个以上，还有10万吨规模的冶炼项目和再生铜直接制杆的项目多个。

中国瑞林公司目前正在设计的大型再生铜项目主要有：

1、梧州30万吨再生铜项目——正在建设；

2、山东金升有色金属公司20万吨再生铜项目——正在建设；

3、西部矿业天津制造基地项目20万吨再生铜项目——完成初步设计；

4、江苏环球铜业公司20万吨铜电解项目——完成初步设计；

5、山东恒邦10万吨阴极铜技改项目——完成可行性研究；

6、云铜清远40万吨铜精矿和废杂铜混合熔炼项目—完成预可行性研究。

一、国内废杂铜冶炼技术和设备的现状

1. 高品位铜料处理

由于高品位铜料量大，处理的工厂多，很多用传统落后工艺的工厂亟待升级换代，所以处理高品位铜料的先进工艺和装备为国内所急需。

（1）NGL炉工艺及设备

NGL炉工艺及设备是由中国瑞林工程技术有限公司开发的，申请了发明专利和实用新型专利。结合了倾动炉和回转式阳极炉的优点，侧面有大的加料门兼做渣门，另一侧有氧化还原口，底部有透气砖，炉体可在一定的角度内转动，采用燃料既可是气体燃料，也可使用粉煤等固体燃料，可采用普通空气助燃，也可采用富氧或纯氧助燃。

NGL炉自动化程度高，不用人工持管，炉体密闭，环保好。目前应用于处理平均含铜90%以上的铜料，炉渣含铜可控制在15%左右。

（2）精炼摇炉工艺与设备

精炼摇炉也是由中国瑞林工程技术有限公司开发的，是对倾动炉的改进和完善，并完全国产化，能力为350吨／台，适合规模较大的工厂，处理物料含铜在92%以上。

与德国M ae rz倾动炉相比，精炼摇炉操作炉位和氧化还原原理相同，最大的改进在于引入炉体透气砖氮气搅拌技术提高生产效率，对炉尾的排烟方式进行了改进，便于清理烟尘。燃烧系统采用稀氧燃烧后，提高了热效率，达到最大限度的节能减排效果，该炉型已在国内2个20万吨规模工厂应用。

2. 低品位铜料或电子废料的处理——旋转式顶吹炉处理工艺

国内开发的顶吹炉设备与Kaldo炉类似，炉体可以360度旋转，但是工艺条件、渣型控制以及炉体结构与Kaldo炉有较大的改变。目标是入炉物料含铜平均50%以下，可以产出80%左右的黑铜，同时产出含铜小于1%的弃渣。

顶吹炉与NGL炉配套使用时产出的黑铜以热态加入NGL炉精炼，同时在NGL炉中可加入90%以上品位的冷态废杂铜一起冶炼，形成一种可同时处理高、低品位废杂铜的组合工艺。该项技术和设备完全国产化，已在广西30万吨废杂铜项目中应用。

3. 废杂铜冶炼烟气处理

冶炼废杂铜的工厂并不存在大量SO2的污染，仅在燃料含硫高时烟气中才会有SO2存在。废杂铜的冶炼最大的污染来自于黑烟和烟尘，造成黑烟的现象主要是燃料燃烧不充分和还原剂反应不完全产生的。如果原料中含有有机物，黑烟现象更加严重，还有产生二恶英的可能性，所以废杂铜冶炼在环保方面的技术的进步最大体现在对黑烟和烟尘的治理。

目前新建的工厂都配备了完善的烟气处理系统，典型的烟气处理流程为：

当原料中有大量有机物存在，如处理电子废料时，烟气应采用喷雾冷却，让温度从800℃以上骤冷到300℃以下，可以避免二恶英的生成。喷雾冷却可控制在绝热蒸发状态下进行，无废水产出，收下的烟尘是干尘，有利于收集和处理。整个烟气系统均设有检测仪表和PLC或DCS控制系统，根据冶炼的操作要求进行调节，从而控制在最佳工艺状态保证烟气的清洁排放。

喷雾冷却工艺和装备已经在江铜的鼓风炉和卡尔多炉的烟气处理系统成功应用了多年。

二、废杂铜冶炼技术和设备的发展趋势

废杂铜冶炼技术的发展必须适应原料品位越来越复杂、节能减排越来越严格的要求，结合国外废杂铜冶炼技术发展历程和现状，国内未来技术发展应侧重于以下几个方面：

1. 中、高品位废杂铜混合一段法精炼技术

国内外目前一段法用的废杂铜品位在92%以上，仅能搭配处理少量低品位的废杂铜，未来应该研究将混合品位在80%以下的废杂铜一段法精炼到合格阳极铜的技术，让很多企业可以多搭配处理低品位的废料，以获取更高的经济效益。

一段法精炼技术向低品位发展的核心是引入富氧精炼，辅以氮气搅拌技术使精炼炉兼具转炉吹炼的一些功能，以提高氧化造渣速度，同时还要根据杂质成份研究不同渣型和造渣剂，保证杂质的有效脱除以及降低炉渣含铜。

NGL炉因其构造类似于阳极炉和转炉，可设较多风口，且扒渣方便，是未来混合一段精炼的理想炉型。中国瑞林工程技术有限公司已申请了采用氮气搅拌和富氧气体精炼废杂铜的工艺的发明专利并获授权（授权号：CN200910168628.1），可望在近期投产的项目上试验该项技术。

2. 大规模低品位铜料处理技术和装备

卡尔多炉和鼓风炉处理低品位铜料能耗很高，而且单系列规模仅为年处理2万～5万吨铜金属，对于10万吨规模工厂需要2套装置，投资和生产成本较高。

国外已有几家采用大型固定式氧气顶吹炉工艺（包括ISA、奥氏麦特、TBRC等工艺）处理低品位废杂铜的工厂，但是技术封锁非常严，所以目前中国瑞林公司和铜陵有色公司已确定自主开发规模为10万~20万吨铜的固定式氧气顶吹炉系统。采用产、学、研、用相结合的技术攻关方法，参考氧气顶吹炉处理铜精矿的实践，研究处理冶炼低品位废杂铜时各种工艺参数，操作制度，炉渣渣型控制以及烟气高效净化和二恶英控制技术等。

同时云南铜业也在开发一种双顶吹工艺，将铜精矿和废杂铜混合熔炼，充分利用铜精矿熔炼过程的余热，降低废杂铜冶炼能耗。

3. 再生铜中有价金属综合回收技术

随着废杂铜中复合铜材料的不断增加，对废杂铜的处理应从主要回收铜和金银转向综合回收有价元素。对铜废料中的贱金属如Sn、Ni、Pb、Fe、As、Sb、Bi和稀贵金属如In、Se、Te、Pt、Pd等应能有效回收，如研究先采用火法冶炼进行富集，实现稀贵金属和贱金属的分离，然后采用湿法冶金方法实现单一金属的回收等。

4. 高品位废杂铜直接生产火法精炼铜杆技术

由于废杂铜直接生产火法精炼铜杆有很好的经济效益和产品市场，而引进国外技术和设备费用昂贵，所以开发自主创新的技术势在必行。

根据我国引进西班亚的La FargaLacam b ra的技术和设备投入生产存在的问题，如专用造渣剂成本高、难以处理96%以下的废铜，两个工厂都无法实现连续生产，熔炼周期与轧机的生产不匹配，轧机的能力不能充分发挥，投入产出比欠佳等问题，国内已经在研究专用造渣剂和杂质脱除控制技术，如果与国内开发的高品位废杂铜精炼工艺相配合，将精炼炉和铜杆加工设备相集成，同时开发完善的自动化系统，可望用90%以下的废杂铜直接生产火法精炼铜杆，预计成套装置的技术经济指标将明显好于国外技术和设备。

（此文系根据作者在第二届中国再生铜产业链发展论坛上的讲演稿整理）