所属专题

第十五届中国国际铜产业链峰会

废铜批文制度实施让进口废铜再次受限,2020年废“六类”废铜转为资源类备受产业关注,废铜产业升级和转移也在发生。

第十五届中国国际铜产业链峰会

【铜峰会】专家干货:废杂铜直接再生制杆技术及其新进展

来源:SMM

SMM7月17日讯:在“2020中国(鹰潭)铜产业高峰论坛暨第十五届中国国际铜产业链峰会”上,中国工程院院士黄崇祺对国产化的废杂铜直接再生制杆技术、生产线、产品标准、质量评估体系、产业链的相关配套和新进展进行了讲解,以达到预期的工业化生产和规范市场运作、优质优价和材路畅通的目标。

中国缺铜,中国又是用铜大国,目前中国电缆工业的用铜量约75 0万吨,占据中国总用铜量的60%以上,约占世界铜导体总用量的1/3,是世界第一用铜大国。

为了解决废杂铜再生杆全国性的严重质量问题,提高废杂铜再生杆生产的节能和环保效果,淘汰废杂铜再生杆生产的旧工艺、旧装备,采用国产新工艺、新设备,实现废杂铜再生杆生产的更新换代。在国家科技部科技支撑项目支持下,经多年努力,现在电工用废杂铜火法精炼直接再生高导电铜杆的制造技术(FRHC)已取得成果。

►废漆包线的预处理已取得新成果,并已进入产业化的阶段。

►再生铜原料和再生黄铜原料国家标准均已在2019年颁布。

►电工用火法精炼再生铜( FRHC)线坯冶标(YS)和电工用火法精炼高导电铜(FRHC)杆能源标准(NB)均已颁布实施。这些新标准将对提高产品质量、规范市场和绿色环保起到引领的作用。

►国外,欧标(拉线用铜和铜合金杆)和美标(电工用铜杆标准)分别早在2013年和2015年将FRHC杆列入国家标准执行。

为贯彻“可持续发展”的总方针,节约铜资源,推进节能、环保、技术升级,淘汰落后工艺和提高质量,需要我们开发先进的技术和高端装备。

电工用废杂铜火法精炼直接再生 连铸连轧制杆(FRHC)生产线

废杂铜火法精炼直接再生制杆工艺流程

新装备——12万吨/年废杂铜火法精炼直接再生连铸连轧制杆生产线创新点

►是国内第一条高端装备生产线,不仅适用于废杂铜直接再生制造电工用铜杆,也适用于用电解铜生产电工用铜杆;

►生产线融合国内外最新的工艺、装备、辅助设施、自动控制;

►几十年来在我国首次实现连铸自动液位控制,从而降低劳动强度,稳定产品质量,填补了国内空白;

►生产线实现了实时、在线的质量控制,保证了稳定生产和产品质量的一致性,提高了产品的“可轧性、可拉性、可退火性” ;

►采用先进高效的气体净化技术、燃烧系统实现PLC界面操控,具有强化冶炼、高效除杂、绿色环保、低能耗的显著特点,根据原材料的不同,天然气消耗指标为75-95m3/t铜杆左右,与传统废杂铜—阳极铜—电解铜—反射炉熔炼—旧的国产连铸连轧生产线制杆相比,节约能耗约一半,产品成品率几乎达100% 。

►集成再创新了新型两辊悬臂式连轧机,机架单独传动,实现轧制孔型快速精准调整,整体轧制系统延伸率可调;轧辊可快速更换和调整;彻底解决了我国几十年来油、乳混合难题,延长轧机轧辊使用寿命、降低生产成本、提高生产效率;

►实现了精确控温、控氧,稳定了产品质量;

►解决了辅机系统液体(冷却水、乳化液、润滑油、清洗液)的流量、温度和压力的自动控制和乳化液过滤,使辅机与主机相配合,保证了稳定生产;

►采用目前国际先进的控制系统,实现了设备的连锁启停、回路自动调节、报警、记录等一系列功能,系统的兼容性、可靠性和响应速度得到了有效的保证。

行业标准和质量评估体系

在国内首次建立了电线电缆行业标准及质量评估体系,为节能环保、物尽其用、优质优价创造了条件;

制订了废杂铜直接制杆冶标《电工用火法精炼再生铜线坯 》(YS/T 793-2012 ),已于2012年11月1日起正式实施,YS冶标填补了行业国内空白;

起草了《电工用火法精炼高导电铜杆电线电缆行业专用标准》;在国内首次对再生铜杆规定了原料、铜杆的含铜量、铜粉量、氧化膜厚度和螺旋伸长的指标,并开发了相应的试验方法和装备,从而为保证制品的机电性能和加工工艺性能创造了条件;并针对三种铜杆牌号提出了导向性的应用建议,为物尽其用、优质优价创造了条件。

建立再生铜杆质量评估体系。形成生产工艺、产品性能、产品应用三结合评估体系,能有效地综合评估国内再生铜杆质量水平的优劣,促进了再生铜杆产品质量和行业技术水平的提高。

本质量评估体系亦适用于对“电解铜质量及其升水”的评估。

12万吨/年废杂铜火法精炼直接再生制杆国产化示范生产线通过引进、消化吸收了现时国际上最先进的相关技术及装备,并将课题组获得的科研成果及时融合在生产线上,实现了集成再创新和重新设计了一条全新的生产线,使引进生产线升级改造、形成高端的示范生产线,从而稳定提高产品质量和工艺“三性能” ,为推广应用创造了条件。

该升级后的示范生产线的先进性主要体现在:

►自主研制了原料炉前预处理装备,建立了废杂铜原料分类及管理体系;

►在废杂铜杂质复杂多变、连续生产的情况下,改进并实现了快速除杂的新工艺;

►对连续生产线炉组进行了升级改造,成功地使用含铜量96%及以上废杂铜,通过竖炉、精炼炉、保温炉可连续供应稳定的电工用铜水,为国内首次使用低品位废杂铜在连续炉组生产线上应用成为现实;

►研究选型使用能满足各炉组的国产化耐火材料,大幅度提高了耐火材料使用寿命(30%左右),成本降低30%左右,减少非金属夹杂进入铜水而影响产品质量;

►国产化新设计的生产线实现了连铸液位自动控制(属国内首创)与冶金炉组联动控制,保证了铸条质量的稳定性,从而提高了铜杆质量;

►改进了铜杆质量在线监控系统,使铜杆质量更加直观实时监控,便于员工及时处理,操控性更强。

►国产化新设计的生产线采用五轮式连铸、两辊式机架单独传动的连轧机及其整个辅助系统,实现了整个生产线主辅机匹配的自动化智能操作,为稳定铜杆质量创造了条件。

►实现了铜杆在线连续清洗、涂蜡、涡流和磁性联合探伤。保证了铜杆的表面光洁度和质量。

►改进了绕杆机系统,实现了紧捆绕杆和在线包装,安全性好。

►含铜量大于等于96%的废杂铜,通过火法精炼连铸连轧生产的铜杆,其产品质量经国家电线电缆检测中心检测,主成分(铜+银)≥99.90%;导电率≥100.5%IACS;含氧量≤400ppm;延伸率≥38%以上;完全达到国家和行业(GB、NB、YS)标准要求;最好的机电性能指标如扭转、延伸率、铜粉量和含氧量等,可与牌号为T1的电解铜杆相媲美,总体机电性能水平处于国标铜杆牌号的T1和T2之间。

应用趋向

再生行业是阳光工业,大有前途,但我国起步晚,整体水平低,必须从整体出发,狠抓产业链的完善配套,建设新的国产化生产线,按再生铜原料新国标,加强原材料预处理,控制化学成分,执行制杆新国标,提高再生铜杆性能,稳定产品质量,节约能源,达到绿色环保的要求。

为了吸收历史教训、采用已有的科技成果,扩大应用,我们尚须做实、做深整个产业链的完善配套工作,以期达到优质工业化生产、规范市场运作、材路畅通和优质优价的目标;要防止市场乱、滥,监督生产和环保指标,规范制造工艺和装备、检测及产品。为此要建立以优质、稳定为中心,整个产业链的质量保证体系。

为了扩大应用,当前最要抓的,涉及下列方面:

(1)要提高再生行业入门的门槛;

(2)要立法和建立废杂铜回收体系,确保材路畅通;

(3)要开发废杂铜的预处理新工艺和新装备,使废杂铜物尽其用,提高技术经济效益;

(4)将FRHC铜杆作为一个型号纳入我国——铜杆国家标准(GB)中,与国际先进标准同行,也便于用户选用。

扩大火法精炼直接再生铜的应用

 火法精炼直接再生铜(FRHC)不仅应用于电工用铜杆和铜线,亦可应用于其他制品(一般性能要求比电工级的制品低)。在“拉线用铜和铜合金线杆欧洲标准(BS EN1977:2013)”中已将火法精炼直接再生高导电铜杆(FRHC)作为该欧洲标准中的一个牌号纳入标准,2015年美国ASTMB49-15a标准亦然。

 火法精炼直接再生铜,根据铜及铜合金制品对铜品级要求的不同,可以在下列场合扩大应用:

(1)电工级FRHC铜杆、铜线和型材;

(2)普通级铜棒;

(3)普通级铜管;

(4)普通级铜带和型材;

(5)普通级铜板;

(6)线路板电镀用磷铜球等。

有关FRHC铜杆生产预处理的新进展

►“热解熔析”预处理法

在废漆包线上脱漆、在废铜线上脱锡或锡铅合金和在铜包铝线上脱铝,“热解熔析”技术在预处理上的应用是一项我国自主创新的新技术,并已实现产业化和实际的应用。

原理:“热解”又称干馏,是将有机物质在隔绝空气的条件下加热或在少量氧气存在的条件下部分燃烧,使之转化成有用的燃料或化工原料的基本热化学过程。“熔析”是指各种物质由于熔点不同,在熔融状态或缓慢冷却过程中使液相与固相分离。

技术亮点:

(1)环保有保证——热解产出的油气在密闭体系中(缺氧或还原气氛中不含合成二恶英)排出,热解油气经冷凝分离净化后在高温800℃-900℃燃烧,有效杜绝二恶英的存在(二恶英在800℃,26秒完全分解燃烧,在1000 ℃,1秒完全分解燃烧。

(2)节能——热解熔析连续生产线比间断热解炉要节能60%;连续生产热解的油气可以环保回收处理,每吨废漆包线至少有30公斤热解油气,此种油气可作为自身生产的燃料,从而可最大限度实现节能。

(3)资源可充分利用——可避免铜的氧化损失,金属回收率大于98%;保证铜和活性炭良好分离,活性炭亦可回收利用。

►废漆包线碱法脱漆

预处理阶段——包括:漆包线破断、磁选、旋风除尘、有色分选、装篮等

绝缘层解聚阶段——包括:浸碱、加热等,NaOH 浓度20%-30%,漆剥离温度80-90℃,2小时,漆层残留率4.17%-4.87%。

后处理阶段——包括洗碱、漂洗、打包等,此法的中试生产线年产能力可达1万吨。

标准化方面的新进展

 GB/T38471-2019“再生铜原料”和NB/T10194-2019“电工用火法精炼高导电铜杆”标准的新版本已经颁布执行

 现行的YS/T793-2012“电工用火法精炼再生铜线坯”标准;欧标EN1977:2013“拉线用铜和铜合金杆”标准和美标ASTMB49-15a(2015)

“电工用铜杆”标准欧盟、美国都已分别在2013和2015年将FRHC铜杆列入国家标准。我国的新版本标准,与上述标准相比下具有下列特点。

 GB/T38471-2019标准

对再生铜原料的要求提高了,有利于对下游产品有针对性的选材,有利于稳定产品的质量

有利于降低下游产品的成本,提高技术经济效益

有利于在下游产品生产时降低和控制污染

 NB/T38471-2019标准的特点

对原料进行了规定,要求进炉平均铜含量控制在96%以上

对“Cu+Ag”含量进行了规定,要求铜杆含铜量不低99.9%,否则下游产品的导电率难于稳定达到100%IACS的要求

对铜杆进行了分级,分为TZ1、TZ2和TZ3三个牌号等级

将铜粉量、氧化膜厚度和可退火性规定为强制性指标,并制定了氧化膜厚度和可退火性的试验方法

据电线电缆产品的类别,增加了推荐使用FRHC铜杆牌号的建议。

扫码申请进SMM行业交流群:

微信二维码今日有色
微信二维码

微信扫一扫关注

下载app掌上有色
掌上有色

掌上有色下载

返回顶部返回顶部