في ظل ندرة موارد النحاس العالمية بشكل متزايد، أصبح إعادة تدوير خردة النحاس وسيلة مهمة لتخفيف الضغط على الموارد. أصبحت عملية المعالجة الحرارية الفعالة باستخدام الفرن الدوار لصهر خردة النحاس واحدة من التقنيات الأساسية في صناعة النحاس المعاد تدويره بسبب مزاياها المتمثلة في معدل الاسترداد العالي وانبعاثات التلوث المنخفضة وكثافة الطاقة. من خلال الصهر في درجات حرارة عالية والتحكم الذكي، تقوم هذه العملية بتحويل خردة النحاس المعقدة إلى منتجات نحاسية عالية النقاء، مع تحقيق إعادة التدوير المتتالي للمعادن الثمينة والطاقة، وحقن الطاقة الخضراء في الاقتصاد الدائري.

سير العملية: أربع خطوات لإعادة إحياء خردة النحاس

1. المعالجة المسبقة: الفرز الدقيق يضع الأساس للكفاءة العالية

إن تركيبة المواد الخام من النحاس الخردة معقدة، وتحتاج الشوائب المعدنية وغير المعدنية إلى الفصل من خلال الفصل المغناطيسي وفصل التيار الدوامي وغيرها من التقنيات. بعد التكسير، يجب تجفيفها إلى نسبة رطوبة أقل من 2% لتجنب خطر انفجار الصهر. بالنسبة للمواد الخام ذات الشوائب العالية مثل النفايات الإلكترونية، يمكن الجمع بين التحميص على درجات حرارة منخفضة لإزالة المعادن المتطايرة مثل الرصاص والزنك مسبقًا، وبالتالي تحسين كفاءة الصهر اللاحقة.

2. صهر الفرن الدوار: "إزالة الخبث والحفاظ على الجوهر" في درجة حرارة عالية

تدخل خردة النحاس المعالجة مسبقًا إلى الفرن الدوار. عند درجة حرارة عالية تتراوح بين 1200 و1300 درجة مئوية، يدور جسم الفرن بسرعة ثابتة تتراوح بين 2 و6 دورات في الدقيقة لضمان تسخين المادة بالتساوي. من خلال تقنية الاحتراق المخصب بالأكسجين (تركيز الأكسجين ≥ 30%)، يتم تقليل استهلاك الوقود بنسبة 20% إلى 30%، بينما يتم تقصير دورة الصهر. خلال مرحلة الأكسدة، يتم نفخ الهواء الغني بالأكسجين لأكسدة الشوائب مثل الحديد والزنك وتحويلها إلى خبث؛ وخلال فترة الاختزال، يضاف الفحم لاختزال أكسيد النحاس إلى النحاس الأسود الذي يحتوي على أكثر من 98% من النحاس، ويتم إثراء المعادن الثمينة في سائل النحاس.

3. تنقية الذوبان: التسامي من النحاس الخام إلى النحاس الموجب

يتم نقل النحاس الخام إلى فرن التكرير، حيث يتم إضافة سبيكة النحاس الفوسفوري لإزالة الأكسدة، ويتم إزالة الشوائب النزرة مثل الكبريت والزرنيخ بشكل أكبر لإنتاج نحاس الأنود بنقاء 99.5٪، والذي يمكن استخدامه مباشرة في التكرير الكهربائي. بعد تبريد خبث الصهر ببطء وسحقه، يتم استعادة النحاس المتبقي عن طريق التعويم (معدل الاسترداد > 90٪)، ويمكن استخدام المخلفات كمواد خام لمواد البناء، مما يحقق انبعاثات صفرية من النفايات الصلبة.

4. معالجة غازات الاحتراق: فوائد مزدوجة لحماية البيئة والطاقة

بعد أن يولد غاز المداخن عالي الحرارة الكهرباء من خلال غلاية الحرارة العادمة، تنخفض درجة حرارته إلى أقل من 200 درجة مئوية. ثم من خلال العملية المشتركة "إزالة الغبار الكهروستاتيكي + امتصاص الكربون المنشط + إزالة الكبريت الرطب"، يتم تقليل الجسيمات إلى <10 مجم / م 3 ويتم تقليل ثاني أكسيد الكبريت إلى <50 مجم / م 3، وهو أفضل من معايير الانبعاثات المنخفضة للغاية الوطنية. يمكن أن تلبي عملية توليد الطاقة الحرارية المهدرة أكثر من 30% من احتياجات المصنع من الكهرباء وتقلل بشكل كبير من إجمالي استهلاك الطاقة.

تستخدم مؤسسة إعادة تدوير النحاس المحلية فرنًا دوارًا φ4×12m مع نظام تحكم ذكي لمعالجة 100000 طن من النفايات الإلكترونية المحتوية على النحاس كل عام، مما ينتج 82000 طن من النحاس الكهربائي و500 كيلوغرام من المعادن الثمينة مثل الذهب والفضة، بقيمة إنتاج سنوية تزيد عن 5 مليارات يوان. وبالمقارنة مع صهر النحاس الأصلي، توفر هذه العملية 60% من الطاقة و75% من المياه، وتقلل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بمقدار 120 ألف طن سنوياً، مع فوائد اقتصادية وبيئية كبيرة.