有色金屬材料再生資源利用技術研究

高順 郭小敏 李有元

摘 要：文章分析了有色金屬材料循環再生的方法；論述了廢銅、廢鋁、廢鉛、廢金屬基復合材料等有色金屬材料的循環再生利用技術。

關鍵詞：有色金屬材料；再生資源；循環利用

材料是社會經濟發展的物質基礎，所有材料中使用量最大的材料是金屬材料。金屬材料主要包含鋼鐵材料、有色金屬材料和金屬基復合材料，提高金屬材料在生產和使用中的資源及能源的利用效率，對保護環境非常重要[ 1 ]。降低金屬材料對環境的負荷，節約不可再生金屬材料資源是金屬材料發展方向[ 2 ]。我國有色金屬材料在國民經濟發展中具有重要作用，鋁、銅、鋅、鉛是有色金屬工業重點發展的四種主要金屬材

料[ 3 ]，金屬基復合材料主要應用的是有色金屬基復合材料，可見有色金屬材料在我國的工業中的重要地位[ 4，5 ]。所以，我們必須改變以往的有色金屬材料生產方式，在減少有色金屬材料廢棄物排放的同時，逐步減少對有色金屬材料礦石資源的依賴性，將有色金屬材料產品的生產逐漸轉移到以利用有色金屬材料再生循環上來。所以，研究有色金屬材料的再生循環演變規律，去除有色金屬材料再生中有害雜質，提高有色金屬材料再生資源的利用就成為保證工業和人類社會可持續發展的重要前提之一，具有重要的現實意義。

1 有色金屬材料循環再生的方法

一是有色金屬材料廢棄物原點利用法，原點利用法是有色金屬材料廢棄物在其生命周期內，根據廢棄前用途，可以被用來繼續完成同樣預定用途一定次數的重復使用過程，也就是以它的原來形式不需要再加工就能再使用一次以上，這是最優先的有色金屬材料再循環方法，循環利用過程中材料質量下降小、節省能源、價格成本低、物質流流程短。

二是循環再生法，它是有色金屬材料產品失去設計使用功能，不能再使用的材料的循環再生方法。與有色金屬材料再使用方式相比，循環再生價格和能源消耗提高，再生有色金屬材料質量比新材料下降，所以材料回收、分離需要一定的技術。

三是化學再循環法，它是有色金屬材料廢棄物采用化學再循環方式，經過化學分解來回收原料。同有色金屬材料再循環方式比較，該回收法受技術可能性的限制，循環再生過程中價格和能源消耗均提高。

2 常用金屬材料的循環再生利用技術

廢有色金屬的再生產品基本是在降級使用，因此設計與生產易于回收、拆卸，可以循環再生的有色金屬材料技術非常重要。

一是廢銅的回收利用，廢銅的來源有銅加工廠和銅使用單位在生產中產生的廢銅料，這種廢銅成分穩定；社會回收的廢銅含銅量差異很大；廢電線、電纜等銅廢料越來越多。潔凈、含銅量高的廢銅可以直接重熔或用作電解銅的補充原料。廢電線、電纜需要預處理，去除絕緣物，壓塊和粉碎。含量低的廢銅先用鼓風爐生產出粗銅，再送入轉爐，再澆鑄成陽極板電解精制。

二是廢鋁的回收利用，再生鋁的能耗是生產原鋁能耗的3%，廢鋁回收利用的意義是節能顯著，經濟效益高。我國循環再生鋁與生產原鋁相比，可節約投資，降低生產費用，可避免原鋁生產的三廢污染，容易回收利用。廢鋁來源主要汽車，隨著汽車數量的增加將成為廢鋁的重要來源，還有建筑、包裝和日雜用品中的廢鋁。全鋁易拉罐可回收再生鋁量較大，典型的回收工藝為清洗-除漆-壓扁-第一次磁選除鐵-粉碎-第二次磁選除鐵-壓扁-熔煉-鑄成再生鋁錠-軋制板材。

三是廢鉛的回收利用，在世界范圍內，再生鉛占全世界年產鉛量的一半。廢鉛的主要來源是廢鉛蓄電池及工廠廢料，廢鉛進行重熔、精煉后可重新用于制造蓄電池的格柵。

四是其他有色金屬的回收利用，汽車尾氣排氣轉化催化劑含有鉑、銠、鈀等貴重元素，石油精煉催化劑含有鎳、鉑、鈷，催化劑的回收再資源化具有相當的經濟效益，廢電池含有銀、鋰、鎳、鈷等。

3 金屬基復合材料的循環再生利用技術

當前，面向環境的復合材料制備及應用的關鍵技術主要有面向回收的復合材料產品可拆卸性設計及評價方法和評價指標體系的建立，適合綠色產品設計的復合材料環境指標的建立及其規則。由于金屬基復合材料基體材料的熔點差別較大，增強相的形態和尺寸種類繁多，使得金屬基復合材料的循環再生利用技術研究還不充分。目前金屬基復合材料的循環再生利用技術主要有熔融鹽處理技術、電磁分離技術和化學溶解技術。熔融鹽處理技術是將金屬基復合材料中的陶瓷顆粒通過加入熔融無機鹽后形成了浮渣，通過排除浮渣，能夠將熔融的金屬分離出來，加以回收再利用。電磁分離技術是對處于熔融狀態下的金屬基復合材料基體，進行施加單方向的電磁場，由于復合材料中增強體和基體對外加磁場的作用極性有差別，使得兩者產生相對方向的運動，從而將其分離。化學溶解技術是通過化學方法使金屬鹽從溶液中析出，然后以化學原料的形式加以回收，從而達到循環再生利用金屬基復合材料的目的。

總之，有色屬材料再生資源利用具有重要的社會意義和經濟價值，政府應該制定相應的法律法規以約束和規范有色屬材料廢棄物循環再生；推行和開發先進的有色屬材料回收利用技術；建立和完善有色屬材料回收利用網絡和機制；積極提高有色屬材料生產和回收企業的效益。面對有限的環境壓力和環境容量，人類盡量將廢棄物回收到再生產的循環中去，大大減輕對生態環境的破壞。

參考文獻：

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作者簡介：

高順（1993-），男，陜西榆林人，本科，主要研究方向是有色金屬材料強韌化處理。