熔炼技术

稀有金属在地壳中的含量并不都是很少的。例如钛、锆、钒在地壳中的含量大于常见的有色金属镍、铜、锌、钴、铅、锡。稀有金属由于赋存分散，并且常与其他金属伴生，一些物理化学性质特殊因而往往要采取特殊的生产工艺。如用有机溶剂萃取法及离子交换法分离提取锂、铷、铯、铍、锆、铪、钽、铌、钨、钼、镓、铟、铊、锗、铼以及镧系金属、锕系金属等；用金属热还原法、熔盐电解法制取锂、铍、钛、锆、铪、钒、铌、钽及稀土金属等；用氯化冶金法提取分离或还原制取钛、锆、铪、钽、铌和稀土金属等；用碘化物热分解法制取高纯钛、锆、铪、钒、铀、钍等。真空烧结、电弧熔炼、电子束熔炼、等离子熔炼等一系列冶金技术已经大量用于提炼稀有金属，特别是稀有难熔金属。区域熔炼技术已是制取高纯度稀散金属和稀有难熔金属的有效手段。

随着科学技术的进步与冶金工艺、设备和分析检测技术的发展和稀有金属生产规模的扩大，稀有金属的纯度也就不断提高，性能不断改进，品种不断增多，从而推动了稀有金属的应用领域的扩大。稀有金属的一些冶金工艺如有机溶剂萃取技术，氯化技术等也逐步推广到整个有色金属的冶金领域。中国稀有金属资源丰富，如钨、钛、稀土、钒、锆、钽、铌、锂、铍等已探明的储量，都居于世界前列。中国正在逐步建立稀有金属工业体系。

两大废铜来源

一类是新废铜，它是铜工业生产过程中产生的废料。冶金厂的叫"本厂废铜"（"home scrap"）或"周转废铜"("runaround")。铜加工厂产生的废铜屑及直接返回供应厂的叫做"工业废杂铜"、"现货废杂铜"（"prompt"）或新废杂铜。

另一类是旧废铜，它是使用后被废弃的物品，如从旧建筑物及运输系统抛弃或拆卸的叫旧废杂铜。铜和铜基材料，不论处于裸露状态，还是被包在终产品里，在产品寿命周期的各个阶段都可回收再生。一般来说，用于再生的废铜中新废铜占一半以上。而全部废杂铜经再加工后有大约1/3以精铜的形式返回市场，另2/3以非精炼铜或铜合金的形式重新使用。直接应用废杂铜的前提是严格的分类堆放及严格的分拣。直接应用废杂铜具有简化工艺、设备简单、回收率高、能耗少、成本低、污染轻等优点。直接应用废杂铜的多少，大体上反映了一个国家铜的再生水平。相比之下，我国废杂铜的直接使用率较低，每年约为20万t，仅占废杂铜总回收量的30%~40%，并且黄铜加工材的生产多由乡镇企业运作，大大降低了经济效益，并在能耗、环保方面带来后患。

我国进口废杂铜主要来自美、日、德、俄，其中美国高居榜首，而美国对废杂铜的管理又有严格的规定。以美国的分类标准作为典型加以介绍。

美国通常把含Cu量大于99%的铜材叫做1号铜，1号铜可以直接重熔和使用，不要求进一步加工；把铜含量为94.5%的铜叫2号铜，这种废杂铜在以金属铜的形态使用之前，通常一定要重熔。其它常见的分类等级还包括加铅黄铜、黄铜与低锌黄铜、弹壳黄铜、汽车散热片、高铜黄铜（红色黄铜），以及应用十分广泛的高速切削黄铜，其车屑直接再生，以同成分合金的形式用于重新加工黄铜产品。对制造厂家而言，其主要优点就是大幅度降低净金属消耗的成本。废杂铜也用于生产铜的化学制品，但不易获得定量数据。

机械别离法,该法又可分为两种。

（1）滚筒式剥皮机加工法。该法合适处置直径一样的废电线和电缆。我国已有这种设备。英国沃尔费汉普顿厂就是选用此种设备进行废电线、电缆剥皮，作用很好。

废电线、电缆首要剪切成长度不超越300毫米的线段，然后人工送入特制的转鼓切碎机，在转鼓切碎机内，电线和电缆被破碎脱皮，碎屑从转鼓刀片底部直径5毫米的筛孔漏出，转鼓转速3000转/分，转鼓直径30英寸，转鼓刀片与底部筛板面的空隙为1.5毫米，转鼓切碎机处置才能为1吨/时，电机功率30千瓦。从筛孔漏出的碎屑用皮带送到料仓，再颠末振荡给料机将碎屑送到摇床上进行选别，结尾得到铜屑、混合物和塑料纤维，铜屑可直接作为炼铜的质料，也可用作出产硫酸铜的质料，混合物返反转鼓切碎机处置，塑料纤维可作为产物出售。每吨废电线电缆可出产450—550公斤铜屑，450—550公斤塑料。一周可处置60吨料，产铜屑30吨，塑料30吨。每处置30吨废电缆电线，替换一次刀片。刀片用高速东西钢制造。

本工艺有如下特色：

A、可归纳收回废电线电缆中的铜和塑料，归纳使用水平较高；

B、产出的铜屑根本不含塑料，削减了熔炼时塑料对大气的污染；

C、工艺简略，易于机械化和自动化；

此种设备的缺陷是工艺进程中耗电较高，刀片磨损较快。

（2）剖割式剥皮机加工法。该法合适处置粗大的电缆和电线，我国襄樊某厂已能出产这种设备。

2.低温冷冻法

美国专利3990641号提出用低温冷冻法使废电线的铜与绝缘层别离。

低温冷冻法合适处置各种规格的电线和电缆。废电线电缆先经冷冻使绝缘层变脆，然后经震动破碎使绝缘层与铜线别离。

3.化学剥离法

该办法选用一种有机溶剂将废电线的绝缘层溶解,到达铜线与绝缘层别离之意图。此法的长处是能得到优质铜线,但缺陷是溶液的处置比拟艰难，而且溶剂的价钱较高，该技能的发展方向是研讨一种贱卖有用的有用溶剂。

4.热分解法

美国专利4040865号提出了用热分解法烧掉绝缘层，然后得到铜线。

废电线电缆先颠末剪切，然后由运送给料机参加热解室热解，热解后的铜线由炉排运送机送到出料口水封池，然后被装入产物收集器中，铜线可作为出产精铜的质料。热解发生的气体送到补燃室中烧掉其间的可燃物质，然后再送入反应器顶用氧化钙吸收其间的氯气后排放，生成的氯化钙可作为建筑材料。

对废铝进行初级分类、分级堆放，如纯铝、变形铝合金、铸造铝合金、混合料等。铝废料的进口量约占全国总进口量的十分之一以上。其原料处理高度电脑化，所有入厂原料分区存放，库存则依 数量、化学成份、回收率及成本建档管理运用。有了这些资料就可使熔炼工序在生产合金锭时得以计算出经济的用料公式，并确保产品品质。

对于废铝制品，须进行拆解，去除与铝料连接的钢铁及其他有色金属件，再经清洗、破碎、磁选、烘干等工序制成废铝料。对于轻薄松散的片状废旧铝件，如汽车 上的锁紧臂、速度齿轮轴套以及铝屑等，要用液压金属打包机打压成包。对于钢芯铝绞线，应先分离钢芯，然后将铝线绕成卷。

铁类杂质对于废铝的冶炼是十分有害的，铁质过多时会在铝中形成脆性的金属结晶体，从而降低其机械性能，并减弱其抗蚀能力。含铁量一般应控制在1.2%以 下。对于含铁量在1.5%以上的废铝，可用于钢铁工业的脱氧剂，商业铝合金很少使用含铁量高的废铝熔炼。铝工业中还没有很成功的方法能令人满意地除 去废铝中过量铁，尤其是以不锈钢形式存在的铁。

废铝中经常含有油漆、油类、塑料、橡胶等有机非金属杂质。在回炉冶炼前，必须设法加以清除。对于导线类废铝，一般可采用机械研磨或剪切剥离、加热剥离、化学剥离等措施去除包皮。

国内不少企业用高温烧蚀的办法去除绝缘体，烧蚀过程中会产生大量的有害气体，严重地污染空气。如采用低温烘烤与机械剥离相结合的办法，先通过热能使 绝缘体软化，机械强度降低，然后通过机械揉搓剥离下来，这样既能达到净化目的，同时又能够回收绝缘体材料。废铝器皿表面的涂层、油污以及其他污染物，可采 用丙酮等有机溶剂清洗，若仍不能清除，就应当采用脱漆炉脱漆。脱漆炉的温度不宜超过566℃，只要废物料在炉内停留足够的时间，一般的油类和涂层均能 够清除干净。

对于铝箔纸，用普通的废纸造浆设备很难把铝箔层和纸纤维层有效分离，有效的分离方法是将铝箔纸首先放在水溶液中加热、加压，然后迅速排至低压环境减压，并进行机械搅拌。这种分离方法，既可以回收纤维纸浆，又可回收铝箔。

废铝的液化分离是今后回收金属铝的发展方向，它将废铝杂料的预处理与重新熔铸相结合，既缩短了工艺流程，又可以限度地避免空气污染，而且使得净金属 的回收率大大提高。废铝液化分离装置中有一个允许气体微粒通过的过滤器，在液化层，铝沉淀于底部，废铝中附着的油漆等有机物在450℃以上分解成气体、焦 油和固体炭，再通过分离器内部的氧化装置完全燃烧。废料通过旋转鼓搅拌，与仓中的溶解液混合，砂石等杂质分离到砂石分离区，被废料带出的溶解液通过回收螺旋桨返回液化仓。