《金属提炼与回收》课件

金属提炼与回收金属资源提炼与回收利用课程概述金属资源重要性现代工业的基础材料提炼和回收意义节约资源，减少环境污染课程主要内容金属资源概况常见金属矿物铁矿石、铝土矿、铜矿石锌矿、镍矿、钛矿自然界存在形式氧化物、硫化物、碳酸盐少数以单质状态存在金属资源分布分布不均衡，集中于特定区域中国、澳大利亚、巴西资源丰富金属冶炼的历史1远古时期约公元前5000年，人类开始使用铜2青铜时代公元前3000年，铜锡合金技术出现3铁器时代公元前1200年，铁冶炼技术兴起4工业革命18世纪，焦炭炼铁技术发明5现代冶金20世纪，电解、真空冶金等新技术金属提炼的基本原理化学还原用还原剂将金属从化合物中分离电解利用电流使离子转化为单质热分解高温条件下金属化合物分解常见的冶金方法火法冶金高温熔融提取金属湿法冶金溶液浸出，化学沉淀电冶金电解质溶液中电解提取铁的冶炼（一）氧化铁还原Fe₂O₃+3CO→2Fe+3CO₂碳的氧化C+O₂→CO₂二氧化碳还原CO₂+C→2CO渣系反应CaCO₃→CaO+CO₂CaO+SiO₂→CaSiO₃铁的冶炼（二）炉顶装料系统铁矿石、焦炭、石灰石投入热风系统预热空气鼓入，提供氧气炉腹主要还原反应区域炉缸出铁口熔融生铁和炉渣排出钢的制造转炉炼钢生铁中吹入氧气碳含量降低至0.03-2.0%处理速度快，适合大规模生产主要用于普通钢材生产电炉炼钢利用电弧提供热量可精确控制成分适合生产特种钢能耗高但污染小铜的冶炼铜矿石处理破碎、磨矿、浮选富集粗铜生产熔炼、吹炼，铜纯度约98%电解精炼阳极溶解，阴极沉积，纯度达99.99%铝的冶炼1高纯铝产品纯度99.7%以上2电解铝生产霍尔-埃鲁法3氧化铝制备拜耳法4铝土矿开采原材料来源贵金属的提炼（一）金属主要矿石提炼方法纯度要求金自然金、金矿石氰化法、氯化法99.99%银银矿、铅锌矿伴生帕克斯法、电解法99.9%贵金属的提炼（二）6种铂族金属铂、钯、铑、铱、钌、锇1772℃铂熔点耐高温特性10g/t平均品位自然含量极低99.99%纯度要求催化剂用途稀有金属的提炼1物理分离重力选矿、磁选、浮选等方法分离矿物2化学提纯溶剂萃取、离子交换选择性分离3冶金还原钙热还原、氢还原得到单质金属4电解精炼电解液中进行最终纯化金属提炼的环境影响废气排放废水排放固体废弃物噪声污染其他清洁冶金技术金属回收的意义资源节约减少原矿开采环境保护降低冶炼污染经济效益创造产业价值能源节约降低生产能耗金属回收的来源废金属分类黑色金属钢铁、生铁、铸铁磁性材料，回收量大有色金属铜、铝、锌、铅价值较高，种类多样贵金属金、银、铂族含量少，价值极高废金属回收的基本流程收集废料源头分类收集分拣人工或机械分类分选加工破碎、熔炼、精炼等再利用制成新产品投入市场钢铁回收技术废钢铁分类重废钢：厚度≥6mm轻废钢：厚度＜6mm废铸铁：含碳量高处理方法机械破碎磁选分离切割压块再利用途径电炉炼钢铸造原料高炉配料铜回收技术废铜来源电线电缆电机线圈热交换器电子电器回收工艺物理分选火法熔炼湿法提取电解精炼再生铜应用铜杆制造铜合金生产铸造产品电气元件铝回收技术废铝收集易拉罐、型材、汽车零件预处理分选破碎、除杂、分类熔炼精炼控制温度、除气、调整成分铸造成型铸锭、铸棒或直接铸造贵金属回收（一）电子设备金含量(g/t)银含量(g/t)铂族含量(g/t)手机主板250-3501000-150050-100计算机主板200-250500-100010-50电视电路板20-30100-2005-10贵金属回收（二）火法回收高温熔融分离适合大批量处理回收率高但环境影响大工艺流程：破碎→焙烧→熔炼→精炼湿法回收化学溶液提取选择性强，纯度高适合贵金属含量低的物料工艺流程：浸出→富集→沉淀→提纯稀有金属的回收废旧电池收集锂电池、镍氢电池等预处理分解放电、拆解、破碎、分选化学处理浸出、萃取、沉淀、电解金属制备锂、钴、镍等稀有金属提纯电子废弃物回收（一）电路板含有铜、金、银等贵金属1金属外壳铝、钢、镁合金等材料2电池组件含锂、钴、镍等有价金属3显示组件含铟、稀土等稀有元素4线缆连接件铜、铝导体，贵金属接点5电子废弃物回收（二）人工拆解分离主要组件，提取高价值部件机械破碎颚式破碎机、冲击式破碎机处理物理分选磁选、涡流分选、重力分选、浮选传感器分选光电、X射线、近红外等技术鉴别电子废弃物回收（三）金属提取火法、湿法、生物法提取贵金属塑料处理分类回收或能源回收有害物质处置铅、汞、溴化阻燃剂安全处理废水废气处理达标排放，降低环境影响废旧电池回收铅酸电池回收率高，含铅污染风险锂离子电池含锂、钴、镍等贵重金属镍氢电池含稀土和镍，回收价值高普通干电池含锌、锰，回收价值相对较低废旧汽车回收钢铁铝铜铅其他金属非金属材料工业废料中的金属回收冶金废渣高炉渣、钢渣、铜渣含铁、铜、锌等金属用作建材或再提取金属化工废液电镀废液、酸洗废液含铬、镍、铜等重金属离子交换、电解回收工业粉尘电炉除尘灰、转炉尘含锌、铅、镉等金属回转窑、湿法处理城市矿产开发城市矿产概念人类社会积累的再生资源含量高于天然矿产主要特点分布集中，易于收集品位高，无需采矿开发方式集中收集、分类处理统一规划、循环利用金属回收的技术创新先进分离技术超声波分离、微波辅助分离生物冶金技术微生物浸出、生物吸附绿色溶剂技术离子液体、超临界流体萃取智能分选技术机器视觉、人工智能识别金属回收的设备与工艺回收金属的质量控制成分分析光谱分析、X射线荧光检测杂质控制去除有害元素，控制微量成分性能测试力学性能、物理性能、耐蚀性标准认证按国家标准分级，质量认证再生金属的应用钢铁行业建筑用钢、汽车板材工业装备、家用电器有色金属行业铜线缆、铝型材锌合金压铸件电子工业电路板连接件电池材料、连接器金属回收的经济效益分析节能效果(%)成本节约(%)金属回收产业链下游：再利用与销售制造企业、贸易商2中游：加工与提炼废金属处理企业上游：收集与分拣回收站点、个体收集者金属回收的政策法规层级政策法规主要内容国际《巴塞尔公约》控制危险废物跨境转移国家《循环经济促进法》促进资源循环利用行业《废钢铁回收利用规范》规范行业技术标准金属回收的国际比较欧盟完善的法律体系高度自动化技术生产者责任延伸制度回收率达70%以上日本资源循环法律体系先进的分选技术社区回收网络资源回收率98%发展中国家非正规回收多低成本人工处理环境风险高正在建立规范中国金属回收产业现状1.8亿吨年回收量废钢铁、有色金属总量9000亿市场规模年产值（人民币）30%平均回收率低于发达国家水平5万家回收企业数量从业人员超过200万金属回收面临的挑战技术瓶颈复合材料分离难低品位废料回收难环境风险非规范处理污染大有毒有害物质泄漏管理难题回收渠道不畅行业监管不足金属回收的未来趋势智能化回收人工智能分拣，自动化处理生物冶金技术微生物提取金属，低能耗低污染循环经济模式产品全生命周期管理，闭环利用互联网+回收回收平台数字化，提高效率金属资源的可持续利用资源开采采取生态化开采方式金属冶炼采用清洁生产工艺2产品制造优化设计，便于回收消费使用延长使用寿命回收利用高效率、低消耗回收案例分析：废旧手机回收铜铁铝锡镍银金其他材料案例分析：稀土金属回收永磁体回收镝、钕、铽等稀土元素提取荧光粉回收铕、铽、钇等稀土元素回收电子废弃物液晶显示器中铟、钇提取汽车催化剂铈、镧等稀土元素回收案例分析：航空航天材料回收高性能合金镍基、钛合金、铝锂合金精密回收精细拆解、专业分选再利用途径航空零部件、高端制造经济价值单架飞机回收金属价值百万元金属提炼与回收的协同原生金属比例(%)再生金属比例(%)绿色冶金与绿色回收绿色冶金技术近终成形技术氢冶金技术闪速熔炼直接还原工艺低温冶金绿色回收工艺无氰浸出技术生物浸出法超临界萃取智能分选技术低温破碎数字化在金属回收中的应用人工智能智能识别分类大数据分析资源流向追踪物联网技术废弃物智能收集金属回收的社会责任企业责任清洁生产，扩大回收消费者责任分类投放，支持回收政府责任政策引导，监督管理科研机构技术创新，人才培养金属回收教育与培训公众意识提升普及知识，改变观念专业人才培养高校专业，研究生培养技术工人培训职业学校，企业内训管理人员能力建设政策解读，管理培训金属回收的国际合作技术交流引进国外先进技术联合研发新工艺标准互认统一产品质量标准建立回收认证体系跨境回收规范跨境废料转移打击非法固废走私金属回收与循环经济1传统经济模式线性开采-生产-废弃回收经济模式增加回收环节循环经济模式闭环设计，全生命周期管理生态经济模式资源高效利用，最小环境影响金属回收的投资机会15%年增长率全球金属回收市场2万亿市场规模2030年全球预测30%投资回报率高端金属回收项目5年投资回收期平均水平金属回收的创新商业模式互联网+回收线上预约，线下回收共享回收平台整合散户资源回收积分制度激励消费者参与产业联盟模式企业间合作共赢金属回收与材料科学材料设计阶段考虑回收性，避免复合难分离制造工艺优化减少废料产生，提高直接回用使用阶段管