废杂铜拆解工艺概述

许冠浩

(中色科技股份有限公司，河南 洛阳 471039)

我国是世界第一铜消费大国，但我国铜资源储量极为贫乏，废杂铜再生利用为满足我国铜消费需求作出了重要贡献，因此得到了国家、行业的大力支持。

废杂铜主要从含铜废品中回收，因此,废杂铜再生的首要任务是通过拆解将铜从含铜废品中分离，本文介绍了国内外常用的废杂铜拆解工艺，并进行总结比较，推荐符合中国国情的废杂铜拆解工艺。

1 废杂铜原料

废杂铜原料主要分为两大类：

一类为新废铜，主要是铜加工生产过程中产生的头尾、切边和铜屑等，新废铜大部分可以直接回收利用；

另一类为含铜废品，主要是废弃后的含铜制品，如废旧电线电缆、废旧电机等，这部分废铜大部分包覆在废铜制品内部，需要通过拆解后，方可将废铜从含铜废品中分离。

目前，市场上的含铜废品主要包括废旧电线电缆、废旧电机和废五金电器等，本文主要介绍这三类含铜废品的拆解工艺。

2 废杂铜拆解工艺介绍

2.1 废旧电线电缆

目前，国内外常用的废旧电线电缆拆解工艺包括机械法、化学法、冷冻法和热解法等[1]。

1)机械法

是目前国内外使用最为广泛的废旧电线电缆拆解生产方法，特点是机械设备构造简单，操作技术成熟。其主要利用机械将电缆表皮剥离，或利用机械剪刀将电线电缆破碎成颗粒状，再利用比重、磁力或静电分选方法，将破碎之非金属与金属予以分离；

2)化学法

利用不与金属发生反应的盐类溶液或有机溶剂来溶解绝缘体，得以回收绝大部份的金属物质。一般而言，如PVC可采用二氯乙烷、环己酮、甲酰替二甲胺、四氢夫喃或丁酮等作溶剂。其优点是步骤简单，但有机物成份复杂、投资大、回收成本较高、消防严格，存在二次污染，防治费也较高；

3)冷冻法

利用冷冻剂处理废旧电线电缆。冷冻后的绝缘物、氧化金属、锌及锌合金变得脆而易于破碎，而铜和铝仍具有塑性，然后可利用磁选、筛分、水力分级、比重分选将电线电缆中各种物质区分出来。一般冷冻剂采用液态氮或干冰。此方法由于投资大、运行复杂，成本相对较高；

通过岩石力学理论分析，对于人工压裂裂缝而言，其裂缝方向始终平行于最大主应力方向，当水平段轨迹与最大主应力方向夹角不同时，会产生不同的人工压裂裂缝形态。当水平段轨迹平行于最大主应力方向时，裂缝与水平段轨迹方向平行，产生轴向裂缝；当水平段轨迹与最大主应力方向呈0°～90°夹角时，裂缝与水平段轨迹方向斜交，产生斜向裂缝；当水平段轨迹与最大主应力方向垂直时，裂缝与水平段轨迹方向垂直，产生垂直于水平段轨迹的裂缝。

4)热解法

将废旧电线电缆加入高压釜中，在高压状态下加热到一定温度将绝缘层塑料热解，然后再用机械法分离出金属。热解过程易产生二噁英等污染，环境风险较大。

废旧电线电缆拆解工艺的比较见表1。

表1 废旧电线电缆拆解工艺比较表

2.2 废旧电机

废旧电机中的铜主要为转子和定子上的绕组线，由于其与硅钢片结合非常牢固，拆解难度较大。

目前，废旧电机主要有以下拆解工艺：

1) 手工法拆解

纯手工拆解是目前国内主要拆解方式，其处理细致，拆解质量高，环境污染少，但劳动强度大、效率低；

2)焚烧法

电机通过焚烧预处理，在高温下绕组中的绝缘漆燃烧脱落，绕组和硅钢片脱离，然后再拆解，效率较高。但废电机中某些组件的利用价值下降，如本可用于生产小五金的硅钢片过火后则完全无法再用。绕组铜线表面氧化，降低铜线的质量，不能直接生产铜米。另外，焚烧拆解采用的焚烧预处理方法产生的烟气含有二噁英，对环境造成污染；

3)人工加机械法

为降低人工拆解的劳动强度，采用拉线机等机械设备拆解难拆解部分，可大大提高拆解效率，降低劳动强度。

废旧电机拆解工艺的比较见表2。

表2 废旧电机拆解工艺比较表

2.3 废五金电器

废五金电器中，常见的有各种小型废机械设备、零部件、废电器和零部件、废水暖件、废炊具等，这些废料多数是混杂在一起的。目前，废五金电器拆解工艺主要有全人工模式、欧洲模式和日本模式。

全人工模式。拆解和分类全部靠人工进行，对螺栓连接的部件进行人工拆卸分离或手动工具(如手动钢铲、钢钎)拆卸分离。该工艺模式具有人工成本较大、劳动强度高、操作环境较差、效率低下。

欧洲模式。以废五金电器设备整机进行机械破碎和分选为主要处理方式，以连续化处理和高度自动化控制为技术特征的再生利用设备系统。其作业过程通常是先将废旧五金电器整机喂入多级机械破碎系统，各种零部件破碎至一定规格后依次采取重力分选、静电分选、磁选等多种分选技术，分离出铁、铜、铝、塑料、玻璃等不同材料。该工艺模式具有设备初期投资额较大，设备运行、维护成本较高，未考虑旧电器的再制造和再使用等弊端，虽然技术先进、自动化程度高，但与我国现阶段国情不适应。

日本模式。采用高度机械化和自动化配合人工拆解工序，在破碎前进行最大程度的人工拆解。

废五金电器拆解工艺比较见表3。

表3 废五金电器拆解工艺比较表

3 生产工艺流程

3.1 废旧电线电缆拆解工艺流程

机械法拆解废旧电线电缆生产过程：将废旧电线电缆进行人工分类，较大直径的电缆送入剥皮机剥离护套及绝缘层；较小直径及长短不一、凌乱的电线由铜米机粉碎处理(图1)。

3.2 废旧电机拆解工艺流程

人工加机械法拆解废旧电机工艺过程：采用手工拆解工具将废旧电机进行初步人工拆解，得到废塑料、普通钢铁、矽钢片等废品，然后采用拉铜机将定子的铜线圈与铁芯分离(图2)。

图2 废旧电机拆解工艺流程图

3.3 废五金电器拆解工艺

参照日本拆解模式，废五金电器的拆解主要采用人工进行最大限度拆解，对于人工难以拆解或人工拆解后的细碎废料，采用先进的机械设备进行粉碎、分选(图3)。

图3 废五金电器拆解工艺流程图

4 结语

含铜废品种类复杂，国外发达国家一般采用机械法进行拆解，但单纯采用机械法拆解工艺，往往会使大量的非金属废物无法有效分离与利用，并可能会造成铜与钢铁、铝等金属的分离困难，降低废钢、废铝品质或者增加废钢、废铝成本。

因此，我国含铜废品应按照资源最大化原则进行拆解，即根据我国国情，选择环境污染小、投资合理、资源回收利用率高的人工拆解与机械拆解相结合的拆解工艺。

[1] 洪丕基.国外废杂铜回收利用某些工艺研究[J].中国资源回收利用，2002，(7)，30-32.