有色金属材料再生资源利用技术研究

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摘 要：文章分析了有色金属材料循環再生的方法；论述了废铜、废铝、废铅、废金属基复合材料等有色金属材料的循环再生利用技术。
关键词：有色金属材料；再生资源；循环利用
材料是社会经济发展的物质基础，所有材料中使用量最大的材料是金属材料。金属材料主要包含钢铁材料、有色金属材料和金属基复合材料，提高金属材料在生产和使用中的资源及能源的利用效率，对保护环境非常重要[ 1 ]。降低金属材料对环境的负荷，节约不可再生金属材料资源是金属材料发展方向[ 2 ]。我国有色金属材料在国民经济发展中具有重要作用，铝、铜、锌、铅是有色金属工业重点发展的四种主要金属材
料[ 3 ]，金属基复合材料主要应用的是有色金属基复合材料，可见有色金属材料在我国的工业中的重要地位[ 4，5 ]。所以，我们必须改变以往的有色金属材料生产方式，在减少有色金属材料废弃物排放的同时，逐步减少对有色金属材料矿石资源的依赖性，将有色金属材料产品的生产逐渐转移到以利用有色金属材料再生循环上来。所以，研究有色金属材料的再生循环演变规律，去除有色金属材料再生中有害杂质，提高有色金属材料再生资源的利用就成为保证工业和人类社会可持续发展的重要前提之一，具有重要的现实意义。
1 有色金属材料循环再生的方法
一是有色金属材料废弃物原点利用法，原点利用法是有色金属材料废弃物在其生命周期内，根据废弃前用途，可以被用来继续完成同样预定用途一定次数的重复使用过程，也就是以它的原来形式不需要再加工就能再使用一次以上，这是最优先的有色金属材料再循环方法，循环利用过程中材料质量下降小、节省能源、价格成本低、物质流流程短。
二是循环再生法，它是有色金属材料产品失去设计使用功能，不能再使用的材料的循环再生方法。与有色金属材料再使用方式相比，循环再生价格和能源消耗提高，再生有色金属材料质量比新材料下降，所以材料回收、分离需要一定的技术。
三是化学再循环法，它是有色金属材料废弃物采用化学再循环方式，经过化学分解来回收原料。同有色金属材料再循环方式比较，该回收法受技术可能性的限制，循环再生过程中价格和能源消耗均提高。
2 常用金属材料的循环再生利用技术
废有色金属的再生产品基本是在降级使用，因此设计与生产易于回收、拆卸，可以循环再生的有色金属材料技术非常重要。
一是废铜的回收利用，废铜的来源有铜加工厂和铜使用单位在生产中产生的废铜料，这种废铜成分稳定；社会回收的废铜含铜量差异很大；废电线、电缆等铜废料越来越多。洁净、含铜量高的废铜可以直接重熔或用作电解铜的补充原料。废电线、电缆需要预处理，去除绝缘物，压块和粉碎。含量低的废铜先用鼓风炉生产出粗铜，再送入转炉，再浇铸成阳极板电解精制。
二是废铝的回收利用，再生铝的能耗是生产原铝能耗的3%，废铝回收利用的意义是节能显著，经济效益高。我国循环再生铝与生产原铝相比，可节约投资，降低生产费用，可避免原铝生产的三废污染，容易回收利用。废铝来源主要汽车，随着汽车数量的增加将成为废铝的重要来源，还有建筑、包装和日杂用品中的废铝。全铝易拉罐可回收再生铝量较大，典型的回收工艺为清洗-除漆-压扁-第一次磁选除铁-粉碎-第二次磁选除铁-压扁-熔炼-铸成再生铝锭-轧制板材。
三是废铅的回收利用，在世界范围内，再生铅占全世界年产铅量的一半。废铅的主要来源是废铅蓄电池及工厂废料，废铅进行重熔、精炼后可重新用于制造蓄电池的格栅。
四是其他有色金属的回收利用，汽车尾气排气转化催化剂含有铂、铑、钯等贵重元素，石油精炼催化剂含有镍、铂、钴，催化剂的回收再资源化具有相当的经济效益，废电池含有银、锂、镍、钴等。
3 金属基复合材料的循环再生利用技术
当前，面向环境的复合材料制备及应用的关键技术主要有面向回收的复合材料产品可拆卸性设计及评价方法和评价指标体系的建立，适合绿色产品设计的复合材料环境指标的建立及其规则。由于金属基复合材料基体材料的熔点差别较大，增强相的形态和尺寸种类繁多，使得金属基复合材料的循环再生利用技术研究还不充分。目前金属基复合材料的循环再生利用技术主要有熔融盐处理技术、电磁分离技术和化学溶解技术。熔融盐处理技术是将金属基复合材料中的陶瓷颗粒通过加入熔融无机盐后形成了浮渣，通过排除浮渣，能够将熔融的金属分离出来，加以回收再利用。电磁分离技术是对处于熔融状态下的金属基复合材料基体，进行施加单方向的电磁场，由于复合材料中增强体和基体对外加磁场的作用极性有差别，使得两者产生相对方向的运动，从而将其分离。化学溶解技术是通过化学方法使金属盐从溶液中析出，然后以化学原料的形式加以回收，从而达到循环再生利用金属基复合材料的目的。
总之，有色属材料再生资源利用具有重要的社会意义和经济价值，政府应该制定相应的法律法规以约束和规范有色属材料废弃物循环再生；推行和开发先进的有色属材料回收利用技术；建立和完善有色属材料回收利用网络和机制；积极提高有色属材料生产和回收企业的效益。面对有限的环境压力和环境容量，人类尽量将废弃物回收到再生产的循环中去，大大减轻对生态环境的破坏。
参考文献：
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[5] 王艳，解念锁，李春月.原位结晶法制备颗粒增强锌基复合材料的研究进展[J].铸造技术，2010，31（5）：656-659.
作者简介：
高顺（1993-），男，陕西榆林人，本科，主要研究方向是有色金属材料强韧化处理。