《金屬提煉與回收》課件

金屬提煉與回收金屬資源提煉與回收利用課程概述金屬資源重要性現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)材料提煉和回收意義節(jié)約資源，減少環(huán)境污染課程主要內(nèi)容金屬資源概況常見金屬礦物鐵礦石、鋁土礦、銅礦石鋅礦、鎳礦、鈦礦自然界存在形式氧化物、硫化物、碳酸鹽少數(shù)以單質(zhì)狀態(tài)存在金屬資源分布分布不均衡，集中于特定區(qū)域中國、澳大利亞、巴西資源豐富金屬冶煉的歷史1遠(yuǎn)古時(shí)期約公元前5000年，人類開始使用銅2青銅時(shí)代公元前3000年，銅錫合金技術(shù)出現(xiàn)3鐵器時(shí)代公元前1200年，鐵冶煉技術(shù)興起4工業(yè)革命18世紀(jì)，焦炭煉鐵技術(shù)發(fā)明5現(xiàn)代冶金20世紀(jì)，電解、真空冶金等新技術(shù)金屬提煉的基本原理化學(xué)還原用還原劑將金屬從化合物中分離電解利用電流使離子轉(zhuǎn)化為單質(zhì)熱分解高溫條件下金屬化合物分解常見的冶金方法火法冶金高溫熔融提取金屬濕法冶金溶液浸出，化學(xué)沉淀電冶金電解質(zhì)溶液中電解提取鐵的冶煉（一）氧化鐵還原Fe?O?+3CO→2Fe+3CO?碳的氧化C+O?→CO?二氧化碳還原CO?+C→2CO渣系反應(yīng)CaCO?→CaO+CO?CaO+SiO?→CaSiO?鐵的冶煉（二）爐頂裝料系統(tǒng)鐵礦石、焦炭、石灰石投入熱風(fēng)系統(tǒng)預(yù)熱空氣鼓入，提供氧氣爐腹主要還原反應(yīng)區(qū)域爐缸出鐵口熔融生鐵和爐渣排出鋼的制造轉(zhuǎn)爐煉鋼生鐵中吹入氧氣碳含量降低至0.03-2.0%處理速度快，適合大規(guī)模生產(chǎn)主要用于普通鋼材生產(chǎn)電爐煉鋼利用電弧提供熱量可精確控制成分適合生產(chǎn)特種鋼能耗高但污染小銅的冶煉銅礦石處理破碎、磨礦、浮選富集粗銅生產(chǎn)熔煉、吹煉，銅純度約98%電解精煉陽極溶解，陰極沉積，純度達(dá)99.99%鋁的冶煉1高純鋁產(chǎn)品純度99.7%以上2電解鋁生產(chǎn)霍爾-埃魯法3氧化鋁制備拜耳法4鋁土礦開采原材料來源貴金屬的提煉（一）金屬主要礦石提煉方法純度要求金自然金、金礦石氰化法、氯化法99.99%銀銀礦、鉛鋅礦伴生帕克斯法、電解法99.9%貴金屬的提煉（二）6種鉑族金屬鉑、鈀、銠、銥、釕、鋨1772℃鉑熔點(diǎn)耐高溫特性10g/t平均品位自然含量極低99.99%純度要求催化劑用途稀有金屬的提煉1物理分離重力選礦、磁選、浮選等方法分離礦物2化學(xué)提純?nèi)軇┹腿?、離子交換選擇性分離3冶金還原鈣熱還原、氫還原得到單質(zhì)金屬4電解精煉電解液中進(jìn)行最終純化金屬提煉的環(huán)境影響廢氣排放廢水排放固體廢棄物噪聲污染其他清潔冶金技術(shù)金屬回收的意義資源節(jié)約減少原礦開采環(huán)境保護(hù)降低冶煉污染經(jīng)濟(jì)效益創(chuàng)造產(chǎn)業(yè)價(jià)值能源節(jié)約降低生產(chǎn)能耗金屬回收的來源廢金屬分類黑色金屬鋼鐵、生鐵、鑄鐵磁性材料，回收量大有色金屬銅、鋁、鋅、鉛價(jià)值較高，種類多樣貴金屬金、銀、鉑族含量少，價(jià)值極高廢金屬回收的基本流程收集廢料源頭分類收集分揀人工或機(jī)械分類分選加工破碎、熔煉、精煉等再利用制成新產(chǎn)品投入市場鋼鐵回收技術(shù)廢鋼鐵分類重廢鋼：厚度≥6mm輕廢鋼：厚度＜6mm廢鑄鐵：含碳量高處理方法機(jī)械破碎磁選分離切割壓塊再利用途徑電爐煉鋼鑄造原料高爐配料銅回收技術(shù)廢銅來源電線電纜電機(jī)線圈熱交換器電子電器回收工藝物理分選火法熔煉濕法提取電解精煉再生銅應(yīng)用銅桿制造銅合金生產(chǎn)鑄造產(chǎn)品電氣元件鋁回收技術(shù)廢鋁收集易拉罐、型材、汽車零件預(yù)處理分選破碎、除雜、分類熔煉精煉控制溫度、除氣、調(diào)整成分鑄造成型鑄錠、鑄棒或直接鑄造貴金屬回收（一）電子設(shè)備金含量(g/t)銀含量(g/t)鉑族含量(g/t)手機(jī)主板250-3501000-150050-100計(jì)算機(jī)主板200-250500-100010-50電視電路板20-30100-2005-10貴金屬回收（二）火法回收高溫熔融分離適合大批量處理回收率高但環(huán)境影響大工藝流程：破碎→焙燒→熔煉→精煉濕法回收化學(xué)溶液提取選擇性強(qiáng)，純度高適合貴金屬含量低的物料工藝流程：浸出→富集→沉淀→提純稀有金屬的回收廢舊電池收集鋰電池、鎳氫電池等預(yù)處理分解放電、拆解、破碎、分選化學(xué)處理浸出、萃取、沉淀、電解金屬制備鋰、鈷、鎳等稀有金屬提純電子廢棄物回收（一）電路板含有銅、金、銀等貴金屬1金屬外殼鋁、鋼、鎂合金等材料2電池組件含鋰、鈷、鎳等有價(jià)金屬3顯示組件含銦、稀土等稀有元素4線纜連接件銅、鋁導(dǎo)體，貴金屬接點(diǎn)5電子廢棄物回收（二）人工拆解分離主要組件，提取高價(jià)值部件機(jī)械破碎顎式破碎機(jī)、沖擊式破碎機(jī)處理物理分選磁選、渦流分選、重力分選、浮選傳感器分選光電、X射線、近紅外等技術(shù)鑒別電子廢棄物回收（三）金屬提取火法、濕法、生物法提取貴金屬塑料處理分類回收或能源回收有害物質(zhì)處置鉛、汞、溴化阻燃劑安全處理廢水廢氣處理達(dá)標(biāo)排放，降低環(huán)境影響廢舊電池回收鉛酸電池回收率高，含鉛污染風(fēng)險(xiǎn)鋰離子電池含鋰、鈷、鎳等貴重金屬鎳氫電池含稀土和鎳，回收價(jià)值高普通干電池含鋅、錳，回收價(jià)值相對較低廢舊汽車回收鋼鐵鋁銅鉛其他金屬非金屬材料工業(yè)廢料中的金屬回收冶金廢渣高爐渣、鋼渣、銅渣含鐵、銅、鋅等金屬用作建材或再提取金屬化工廢液電鍍廢液、酸洗廢液含鉻、鎳、銅等重金屬離子交換、電解回收工業(yè)粉塵電爐除塵灰、轉(zhuǎn)爐塵含鋅、鉛、鎘等金屬回轉(zhuǎn)窯、濕法處理城市礦產(chǎn)開發(fā)城市礦產(chǎn)概念人類社會(huì)積累的再生資源含量高于天然礦產(chǎn)主要特點(diǎn)分布集中，易于收集品位高，無需采礦開發(fā)方式集中收集、分類處理統(tǒng)一規(guī)劃、循環(huán)利用金屬回收的技術(shù)創(chuàng)新先進(jìn)分離技術(shù)超聲波分離、微波輔助分離生物冶金技術(shù)微生物浸出、生物吸附綠色溶劑技術(shù)離子液體、超臨界流體萃取智能分選技術(shù)機(jī)器視覺、人工智能識別金屬回收的設(shè)備與工藝回收金屬的質(zhì)量控制成分分析光譜分析、X射線熒光檢測雜質(zhì)控制去除有害元素，控制微量成分性能測試力學(xué)性能、物理性能、耐蝕性標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證按國家標(biāo)準(zhǔn)分級，質(zhì)量認(rèn)證再生金屬的應(yīng)用鋼鐵行業(yè)建筑用鋼、汽車板材工業(yè)裝備、家用電器有色金屬行業(yè)銅線纜、鋁型材鋅合金壓鑄件電子工業(yè)電路板連接件電池材料、連接器金屬回收的經(jīng)濟(jì)效益分析節(jié)能效果(%)成本節(jié)約(%)金屬回收產(chǎn)業(yè)鏈下游：再利用與銷售制造企業(yè)、貿(mào)易商2中游：加工與提煉廢金屬處理企業(yè)上游：收集與分揀回收站點(diǎn)、個(gè)體收集者金屬回收的政策法規(guī)層級政策法規(guī)主要內(nèi)容國際《巴塞爾公約》控制危險(xiǎn)廢物跨境轉(zhuǎn)移國家《循環(huán)經(jīng)濟(jì)促進(jìn)法》促進(jìn)資源循環(huán)利用行業(yè)《廢鋼鐵回收利用規(guī)范》規(guī)范行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)金屬回收的國際比較歐盟完善的法律體系高度自動(dòng)化技術(shù)生產(chǎn)者責(zé)任延伸制度回收率達(dá)70%以上日本資源循環(huán)法律體系先進(jìn)的分選技術(shù)社區(qū)回收網(wǎng)絡(luò)資源回收率98%發(fā)展中國家非正規(guī)回收多低成本人工處理環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)高正在建立規(guī)范中國金屬回收產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀1.8億噸年回收量廢鋼鐵、有色金屬總量9000億市場規(guī)模年產(chǎn)值（人民幣）30%平均回收率低于發(fā)達(dá)國家水平5萬家回收企業(yè)數(shù)量從業(yè)人員超過200萬金屬回收面臨的挑戰(zhàn)技術(shù)瓶頸復(fù)合材料分離難低品位廢料回收難環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)非規(guī)范處理污染大有毒有害物質(zhì)泄漏管理難題回收渠道不暢行業(yè)監(jiān)管不足金屬回收的未來趨勢智能化回收人工智能分揀，自動(dòng)化處理生物冶金技術(shù)微生物提取金屬，低能耗低污染循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式產(chǎn)品全生命周期管理，閉環(huán)利用互聯(lián)網(wǎng)+回收回收平臺(tái)數(shù)字化，提高效率金屬資源的可持續(xù)利用資源開采采取生態(tài)化開采方式金屬冶煉采用清潔生產(chǎn)工藝2產(chǎn)品制造優(yōu)化設(shè)計(jì)，便于回收消費(fèi)使用延長使用壽命回收利用高效率、低消耗回收案例分析：廢舊手機(jī)回收銅鐵鋁錫鎳銀金其他材料案例分析：稀土金屬回收永磁體回收鏑、釹、鋱等稀土元素提取熒光粉回收銪、鋱、釔等稀土元素回收電子廢棄物液晶顯示器中銦、釔提取汽車催化劑鈰、鑭等稀土元素回收案例分析：航空航天材料回收高性能合金鎳基、鈦合金、鋁鋰合金精密回收精細(xì)拆解、專業(yè)分選再利用途徑航空零部件、高端制造經(jīng)濟(jì)價(jià)值單架飛機(jī)回收金屬價(jià)值百萬元金屬提煉與回收的協(xié)同原生金屬比例(%)再生金屬比例(%)綠色冶金與綠色回收綠色冶金技術(shù)近終成形技術(shù)氫冶金技術(shù)閃速熔煉直接還原工藝低溫冶金綠色回收工藝無氰浸出技術(shù)生物浸出法超臨界萃取智能分選技術(shù)低溫破碎數(shù)字化在金屬回收中的應(yīng)用人工智能智能識別分類大數(shù)據(jù)分析資源流向追蹤物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)廢棄物智能收集金屬回收的社會(huì)責(zé)任企業(yè)責(zé)任清潔生產(chǎn)，擴(kuò)大回收消費(fèi)者責(zé)任分類投放，支持回收政府責(zé)任政策引導(dǎo)，監(jiān)督管理科研機(jī)構(gòu)技術(shù)創(chuàng)新，人才培養(yǎng)金屬回收教育與培訓(xùn)公眾意識提升普及知識，改變觀念專業(yè)人才培養(yǎng)高校專業(yè)，研究生培養(yǎng)技術(shù)工人培訓(xùn)職業(yè)學(xué)校，企業(yè)內(nèi)訓(xùn)管理人員能力建設(shè)政策解讀，管理培訓(xùn)金屬回收的國際合作技術(shù)交流引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)聯(lián)合研發(fā)新工藝標(biāo)準(zhǔn)互認(rèn)統(tǒng)一產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)建立回收認(rèn)證體系跨境回收規(guī)范跨境廢料轉(zhuǎn)移打擊非法固廢走私金屬回收與循環(huán)經(jīng)濟(jì)1傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)模式線性開采-生產(chǎn)-廢棄回收經(jīng)濟(jì)模式增加回收環(huán)節(jié)循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式閉環(huán)設(shè)計(jì)，全生命周期管理生態(tài)經(jīng)濟(jì)模式資源高效利用，最小環(huán)境影響金屬回收的投資機(jī)會(huì)15%年增長率全球金屬回收市場2萬億市場規(guī)模2030年全球預(yù)測30%投資回報(bào)率高端金屬回收項(xiàng)目5年投資回收期平均水平金屬回收的創(chuàng)新商業(yè)模式互聯(lián)網(wǎng)+回收線上預(yù)約，線下回收共享回收平臺(tái)整合散戶資源回收積分制度激勵(lì)消費(fèi)者參與產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟模式企業(yè)間合作共贏金屬回收與材料科學(xué)材料設(shè)計(jì)階段考慮回收性，避免復(fù)合難分離制造工藝優(yōu)化減少廢料產(chǎn)生，提高直接回用使用階段管