●Vol.30,No.12012年1月
China Resources Comprehensive Utilizationzhiwang
杨白冰模式有金属循环利用的紧迫性
矿产资源是保障国家经济健康发展的基础，随着我国经济的高速发展，对金属的需求不断扩大。急速膨胀的消费也给现有地采、选、冶等各个环节带来了不同程度的压力和影响，进而引发了资源、能源、环境等方面的严重问题，成为制约我国社会和经济可持续发展的重要因素。
虽然中国主要金属矿产储量大多数较丰富，但人均占有量不高。其中主要大宗金属原材料人均储量占世界人均比例为：铁矿石42.4%、锰矿石86.2%、铬矿石0.5%、铜23.3%、铝土矿6.7%、铅51.4%、锌52.4%、镍28.6%、锡57.6%。其中超大型和大型矿床比例很小，绝大多数为中小型，不利于规模化开
采。矿石品位偏低，铜、铝土矿、铅、锌等多为贫矿，难选矿比例大。目前我国正处于工业化阶段，为适应国民经济增长的需要，近几年来金属材料需求量及产量以年均20%以上的速度增长。2010年,10种
主要有金属产量更是达到3100万t。与此同时，我国2/3的国有大、中型矿山骨干企业进入中晚期,1/3的矿山资源面临枯竭。庞大的金属材料生产规模，在满足旺盛的金属材料需求的同时，也加速了不可再生性矿产资源的枯竭[1-2]。 冶金工业是高耗能行业，仅钢铁工业的能耗就超导可视
占全国工业总能耗的10%。我国由于矿产品位低，成分复杂及资源循环利用率低，从而使我国产品单位能耗比国际先进水平高15%以上。2010年我国有金属工业年消耗标准煤已经超过7411万t，同比增长15.54%，约占全国能源消费量的2.8%，几乎平均每生产1t 有金属约需消耗标准煤3.13t。
同时，冶金行业也是一个高污染行业，虽然近10年来我国有金属工业的环境保护和治理工作取得了巨大的进步，但排放污染物的总量依然不断持续上升；并且随工业废水排放的汞、镉、铅和六价
铬等重金属数量也相当惊人，污染事件时有发生。
明星合成6p由此可以看出，我国冶金行业的发展受到资源、能源和生态环境的制约。为保证国家经济的可收稿日期:2011-11-15
作者简介：王光辉(1985-)，男，河南周口人，硕士研究生，助理工程师，从事铂族金属和有金属二次资源循环利用研究工作。
王光辉1，王海北1,2，曲志平1，苏立峰2
(1.徐州北矿金属循环利用研究院，江苏
徐州221006;2.北京矿冶研究总院，北京100044)
日本现人类头盖骨
摘要：随着社会的发展，资源、能源、环境问题日益突出，资源循环利用越来越受到人们的关注。分析了我国有金属循环利用领域的现状及存在问题，对当前有金属循环利用领域最新发展趋势进行了讨论，并提出了建议。
关键词：资源循环利用；有金属；技术中图分类号:X758
文献标识码:B
文章编号:1008-9500(2012)01-0030-04
Advance in Recycling Utilization of Non-Ferrous
Wang Guanghui 1,Wang Haibei 1,2,Qu Zhiping 1,Su Lifeng 2
(1.Xuzhou-BGRIMM Metal Recycling Institute,Xuzhou 221006,China;
2.Beijing General Research Institute of Mining &Metallurgy,Beijing 100044,China)
Abstract :With the development of the society,the issues on resource,energy and environment are poping
out day after day.More and more attentions are given on recycling utilization of resource.The paper analyses the present situation and existing questions in recycling utilization of non-ferrous in China,and lately advances
孤独的普希金in this field are described and some advances are given.
Keywords :recycling utilization of resource;non-ferrous;technology
综
述
. All Rights Reserved.
●
持续发展，开展资源循环利用是我国经济可持续发展的必然选择。
1.2我国有金属循环利用的意义
在目前有工业生产中，每生产1t原生有金属，平均需要开采矿石70t，而利用再生有金属，则可以节约能源85%~95%，降低生产成本70% ~50%。以再生铜为例，其能耗仅为原生铜的16%；再生铝更低，仅为原铝的4%。所以没有任何一种新工艺、新设备能够像资源循环利用那样取得如此明显的效果。
我国是一个钴资源短缺的国家，单一钴土矿的储量仅占全国总储量的2%，平均品位约0.3%，伴生钴矿的品位仅为0.02%，每年需要大量进口含钴原料。而由此相反的是我国钴资源的回收却十分落后。我国是世界上电池生产和消费的大国，在以镍氢、锂离子电池为主导的二次充电电池的生产方面，数据显示2010年我国电池总产量达到400亿节，锂电池产量达26亿节。2010年我国手机用户达7.38亿。一般锂电池的寿命为3年左右，那么目前仅手机电池就达15亿块，如果考虑到失效的镍镉和镍氢电池以及历年的积累和废品，我国二次失效电池总量惊人。而锂离子电池中含有约17%的钴、15%的铜和0.5%的镍，其所含的钴几乎是我国矿产钴平均含量的850倍。镍氢电池含有约30%的镍、4%的钴及10%的轻稀土金属；镍镉电池含有约20%的镍、1%的钴及20%的镉。失效二次电池的回收就相当于一
座大型的有金属矿山在等待着人们开发[2]。
我国是家用电器生产和消费大国。2010年，我国空调和彩电视机产量超过1亿台，家用洗衣机则达到6千万台，家用电冰箱达到7千万台，每年要报废大量的家用电器。另外电脑拥有量不断增长，报废周期更短，而且电脑中铜占6%，铝占4%，铁占17%，铅、锌各占1%，钛、镍、铬、锰、锡、银、金、钯等占4%。印刷电路板中也含有大量上述有价金属离子再等待人们研究开发。
2有金属循环利用现状
自20世纪90年代以来，世界各国都十分重视二次资源中有金属的高效提取和综合利用。美国和欧洲发达国家都将资源的高效利用列入国家战略性高技术发展日程，大力支持资源的循环利用。我国在20世纪80年代就开始重视资源循环利用技术，但是和国外相比，仍然有不小的差距。欧美、日本等发达国家多数金属的再生比例已经超过50%，日本的铅、锌、钴、铟等金属的再生比例已经超过98%，而我国多数在20%~30%。我国再生技术装备落后。国外成功开发了废紫铜直接制杆技术和装备、连续倾动炉冶炼、富氧顶吹熔池熔炼等先进技术，而且产业集约化程度较高。我国在铅、锌、镍、钴、铝的再生方面缺乏低污染先进技术装备，存在二次污染等风险。
2.1废杂铜的循环回收利用技术
废杂铜回收一般包括两部分：一是企业在生产过程中产生的边角废料；二是报废的铜产品。2010年我国再生铜产量占原生铜产量比例的30%，约有38%的废杂铜进入铜加工行业直接做成铜制品, 12%进入熔炼铜精矿的转炉或阳极炉处理,50%的废杂铜进入专门冶炼废杂铜的工厂或生产系统处理。截止到2011年9月份，我国再生铜产量达到193万t，随着各行业对铜的需求量不断加大，再生铜的比例会越来越大。
西班牙的La Farga Lacambra开发了用废杂铜生产“火法精炼高导电铜”即FRHC工艺，用的92%以上的废杂铜，生产的铜杆质量可达到EN1977 (1988)CW005A标准，含铜量>99.93%，导电率> 100.4%IACS，最高可达到>100.4%IACS。意大利Continuus-propeizi也开发了类似的技术。
我国贵溪冶炼厂2001年引进了德国Maerz公司的倾动炉，用以处理含铜品位在92%以上的废杂铜。采用重油加20%左右富氧空气助燃，压缩空气氧化,LPG还原，每炉年产阳极铜约10万t，炉渣含铜约35%。该技术的缺点是设备庞大，精炼效率低。
针对国内废杂铜的特点，中国瑞林工程技术有限公司开发了NGL炉工艺及设备。NGL炉既可采用气体燃料，也可使用粉煤等固体燃料，炉体简单，转动灵活，自动化程度搞，炉体密闭，环保好。主要处理含铜品位90%以上的废铜料，炉渣含铜可控制在20%左右。采用稀氧燃烧后，热效率可提高40%，减少碳排放45%，减少氮化物排放87%。目前，在国内已经投入使用，运转效果良好[3]。
2.2含铅物料循环利用技术
我国再生铅工业起步于20世纪50年代，原料来源较多，其中85%以上来自废铅酸蓄电池，少量
综述
王光辉等：有金属循环利用技术进展第1期
. All Rights Reserved.
●
来自电缆包皮、耐酸器皿衬里和铅锡焊料。近年来，随着我国对环境保护和资源循环的重视，我国再生铅行业取得了巨大的进步。截止到2011年9月，我国再生铅产量达到93万t。
河南豫光金铅集团采用底吹熔炼法处理含铅物料。该方法自动化程度高，塑料与铅泥分离效果好，选出的铅渣可直接生产铅锑合金，充分利用了废旧蓄电池中的锑、锡等有价金属元素，已经获得成功应用[4]。
徐州北矿金属循环利用研究院开发出了含铅物料富氧侧吹熔炼技术，该技术可将废铅酸蓄电池含铅组
份与锌冶炼厂产出的锌浸出渣、铅银渣一起冶炼，也可将废铅酸蓄电池含铅组份与原生铅精矿合并冶炼，侧吹熔炼可产出70%~80%粗铅，经电炉贫化后获得弃渣。
2.3含锌物料循环利用技术
锌的再生利用比其他有金属的回收较困难。锌主要应用于冶金产品镀锌、干电池、氧化锌和压铸合金等，但这些锌都不易回收，而且回收率较低。
国内再生锌的原料主要来自于钢厂产生的含锌烟尘，但是目前只有少量工厂采用回转窑还原挥发工艺生产氧化锌烟尘，而且存在能耗高、污染大等系列问题。
徐州北矿金属循环利用研究院开发了“锌灰磁化焙烧-磁选铁精矿-粗氧化锌生产电解锌”新工艺，使锌、铁等有价金属均得到利用。铁回收率大于90%，锌回收率大于93%。该院还开发了富氧侧吹熔炼技术和转底炉技术，该技术不仅可回收铁、锌等金属，还可充分利用其中的镍、铬等金属。2.4二次电池综合回收技术
对于失效干电池的循环利用，西方国家多数采用岩洞封存待处理或防渗水泥固化后填海造地，绝大多数未实现无害化处理。只有美、德、日、韩等国家开发出较成熟的处理工艺和技术设备。
韩国资源技术回收公司(R-tec)开发了用等离子体技术处理失效“锌锰电池”，并回收其中的铁锰合金和
金属锌的生产线，年处理失效锌锰电池数量达6000t。
日本索尼公司和住友金属矿山集团合作开发了从失效锂离子电池中回收钴等有价金属元素的技术。其工艺为先将电池焚烧，以除去有机物，在筛去铁和铜，将残余的粉末溶于热的酸溶液中，然后再萃取回收金属钴。
国内的科研机构在20世纪80年代初就开始了失效干电池湿法冶炼综合回收工艺的研究工作。针对目前国内外失效干电池回收处理技术普遍存在的操作费用和运行费用偏高、经济上不合理的缺点，北京矿冶研究总院在吸收有关工艺精髓的基础上，提出了失效干电池无害化处理的“一步法”工艺技术方案。失效电池经一步高温还原挥发，使电池中的锌、汞、镉及有机物在高温下分解或还原挥发，然后分步冷凝回收锌、汞、镉等，电池中的铁和二氧化锰则被熔炼成锰铁合金，取消了BATREC工艺中电耗高的感应炉还原熔炼工艺，只保留一套辅助烟尘、废气、废水的处理系统，具有投资省、操作成本和运行成本低、经济效益较好的特点。初步试验表明，该工艺技术经济可行[2]。
2.5废高温合金综合回收技术
近年来，我国高温合金的年产量在5000t以上，每年从各航空工厂等有关厂家产出的高温合金回收料约数千吨。但是由于我国废高温合金回收料的再生利用还处于一个较低的水平，多数经过简单的分离后就以低品质的合金再次用到小企业中，难以实现保质再生，而且回收过程中污染比较大。
徐州北矿金属循环利用研究院开发了“废合金强化电解-合金组份调控再生”技术、“废合金高温分离镍钴-还原再生”技术，以及废合金高温组份调控再生技术，实现了高温合金的直接利用。2.6废催化剂循环回收利用技术
由于催化剂在改变物质化学反应速率方面具有独特的作用，所以其应用也越来越广泛。石油化工工艺90%以上是催化反应过程，几乎所有的汽车都装有尾气催化剂。2010年我国催化剂产量84万t以上。由于催化剂长时间的使用，会发生老化，导致活性组晶粒长大甚至发生烧结，部分会因中毒而丧失活性。催化剂寿命短的仅几个月甚至几天，长得可达7~8年，所以不可避免要更换相当数量的废催化剂。
针对含镍、钴、钼、钒系列废催化剂，国内进行了大量研究，建设了规模不等的小型冶炼厂。徐州北矿金属循环利用研究院开发了镍钴系列催化剂直接成分再生技术；钼系列催化剂直接升华技术；催化剂造渣技术，实现了金属与载体的分离。2004年，美国Sepra Met公司在休斯敦建成了
综述中国资源综合利用第1期. All Rights Reserved.
●
采用全湿法技术从汽车尾气废催化剂中回收铂族金属的工厂。先浸出催化剂中的铂、钯、铑，再用IB
C公司开发的不同的Super Lig(r)分子识别材料分离浸出液中的铂、钯、铑。浸出液中铂、钯的回收率约为99%，铑的回收率大于98%[5]。
捷克Saf ina公司采用Plasma Envi(r)工艺处理汽车尾气废催化剂，其能耗更低，富集物经湿法处理产生的氧化铁可以循环使用，污染物的排放量也大大减少[6]。
日本同和矿业和田中贵金属公司合作，用铜捕集法处理汽车尾气废催化剂。使用密封的电弧炉，熔炼过程中保持炉内为负压。其主要流程为磨碎的废催化剂+造渣剂(氧化钙、氧化铁、氧化硅)+氧化铜颗粒+焦炭粉加热至1350℃，保温5h，从炉体上部的排渣口放出熔炼渣，渣中铂、钯、铑含量分别为0.7g/t、0.1g/t、0.1g/t。将含铂族金属的铜合金转入氧化炉，富氧空气从氧化炉顶部喷氧管吹至熔融金属表面，当熔融金属表面形成了约1cm的氧化铜层时，使炉倾斜，将氧化铜层从炉内倒入有大量水流动的水槽中。然后，将氧化铜粒返回配料熔炼。每炉可以处理1t废催化剂[7-8]。
国内徐州北矿金属循环利用研究院、昆明贵金属研究所等单位还对含铂族金属二元、三元废催化剂的再生利用进行了大量研究，取得了一定成果。
陈景院士对加压氰化法做了很多实验研究，铂、钯、铑的浸出率分别达到了98%、99%、96%[9]。
徐州北矿金属循环利用研究院开发了高效溶出、火法捕收等金属与载体分离技术，开发了离子交换、
连续萃取、膜分离等技术，实现了贵金属与贱金属，以及贵金属之间的分离，并形成了一定规模的生产线。
3有金属循环利用展望
虽然近年来我国有金属循环利用取得了巨大的进步，但是由于起步晚，和国外相比仍有不小差距。再生资源产业总体实力不强。由于企业过于分散，回收队伍庞杂，很难发展成具有国际竞争力的再生有金属企业集团。再生金属产业技术装备水平不高。国内多数企业和回收设备简陋，技术落后，金属回收率低，而且多金属品种混杂，质量不稳定，难以生产高质量产品。产业集约化程度低，低水平重复建设严重。目前全国再生金属企业约有5 000多家，多数为民营企业，大中型骨干企业仅占1%~2%，产业规模普遍偏小，产业集约化程度低,
整个产业处于小、乱、散的状态。此外，法制体系还不够健全，回收、物流体系不完善。
针对目前我国有金属循环利用存在的问题，应加强行业准入管理，进一步优化产业布局。提出再生有金属行业企业规模、产能布局、技术装备、综合能耗、节能环保等准入指标，促进产业结构进一步优化，提高产业集中度，实现集约化经营，提升资源综合利用率和节能环保水平。培育一批大中型再生有金属企业，建立自己的废杂金属回收网络，专门从事再生金属的提炼和加工，以满足国内需要。加强技术创新，积极支持重点企业成立有金属再生利用研究机构，建设再生金属创新中心。制
定科学发展规划，进一步完善产业法律法规。
参考文献
1Qiu Ding fan,Wang Cheng y an,Jiang Peihai.Secondary non-ferrous metals industry in China:Present situation and development tread[C]//The6th International Symposium on East Asian Resources Recycling Technology.Gyongju,Korea, 2001:23-25.
2王成彦，邱定蕃，徐盛明，等.金属二次资源循环利用意义、现状及亟需关注的几个领域[J].中国有金属学报,2008, 18(21):359-366.
3姚素平.中国再生铜冶炼技术现状与发展趋势[C].第十一届再生金属国际论坛.广州:2011.
4李卫峰.我国铅冶炼的技术现状及进展[J].中国有冶金, 2010,20(4):29-33.
5Iza tt S R,M ansur D M.Environmentally friendly recovery of preciousmetalsfromspentcatalysts[C]//IPMI30thInternational Precious Metals Conference.USA,2006:197-203.
6BousaM,Kurilla P,VeselyF.PGM catalysts treatment in plasm a heated reactors[C]//IPMI32th International Precious Metals Conference.USA,2008.
7山田耕司，狄野正彦，江泽信泰，等.回收铂族金属的方法和装置：中国,CN1675385A[P].2005-09-28.
8山田耕司，田山健一，江泽信泰，等.回收铂族元素的方法[P].
中国专利,CN1759194A,2006-04-12.
9黄昆，陈景.失效汽车催化剂中铂族金属的加压氰化
浸出[J].中国有金属学报,2003,13(6):1559-1564.
(责任编辑/陈军)
综述
王光辉等：有金属循环利用技术进展第1期
. All Rights Reserved.
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议