工厂废料中的铁和铜该如何回收利用？
一、铁与铜在工业废料中的存在形态及回收价值
钢铁冶炼、机械加工、汽车制造及电子设备生产过程中，会产生大量含铁、含铜的固体废料。典型形态包括：冲压边角料（含铁量＞95%）、电镀污泥（含铜10–35%、含铁20–60%）、废旧电机绕组（紫铜纯度达99.5%以上）、报废电缆（铜含量约58–62%，外层为PVC或铝护套）。据中国再生资源协会2023年统计，全国工业废料中可回收铁金属量约1.2亿吨/年，铜金属量约180万吨/年，分别占当年原生铁产量的11%、原生铜产量的37%。铁的回收能耗仅为高炉炼铁的25%（约3.5 GJ/t vs 14 GJ/t），铜的再生能耗仅为矿产铜冶炼的15–20%（约10–12 GJ/t vs 60–80 GJ/t）。这种显著的能源节约与碳减排效应，使铁铜回收成为循环经济的关键环节。
二、物理分选：高效预处理的基础工艺
物理分选是回收流程的首要步骤，目标是实现铁、铜与其他组分（如塑料、橡胶、氧化物、非金属杂质）的初步分离。常用组合工艺包括：磁选（磁场强度≥0.8 T）可高效捕获铁质碎屑，回收率稳定在98.5%以上；涡电流分选（频率20–30 kHz）对非铁金属（尤其是铜）具有强选择性，可从混合废线缆、粉碎电路板中分离出粒径0.5–25 mm的铜颗粒，分选纯度达92–96%；振动筛分与气流分选协同作业，可按密度差异剔除PVC绝缘层（密度1.1–1.4 g/cm³）与铜（8.96 g/cm³）。德国弗劳恩霍夫材料回收研究所实测表明，经三级物理分选后的铜料，杂质含量可控制在≤1.5%，满足GB/T 467—2010《阴极铜》A级标准对阳极铜原料的要求。
三、湿法冶金：高纯度铜回收的核心路径
当废料含铜形态复杂（如含氰化物电镀渣、氧化铜泥、多层PCB蚀刻液残渣）时，湿法冶金成为不可替代的技术方案。典型工艺为硫酸浸出–电解精炼：在40–60℃、50–150 g/L H₂SO₄浓度下，氧化铜及碱式碳酸铜浸出率＞99%；随后通过铁粉置换或溶剂萃取（如D2EHPA体系）提纯，去除Fe³⁺、Ni²⁺、As等杂质；最终在Cu²⁺浓度18–22 g/L、H₂SO₄ 150–200 g/L条件下电解，获得99.99%以上纯度的阴极铜。中国有色集团广西华锡冶炼厂2022年数据显示，该工艺铜总回收率达97.3%，单位产品综合能耗13.2 GJ/t，较火法熔炼降低42%。值得注意的是，浸出渣中残留的铁以赤铁矿（Fe₂O₃）形式富集，可直接作为水泥铁质校正料或磁性材料前驱体。
四、火法熔炼：规模化铁铜协同处置的优选方式
对于成分相对均一、金属含量高的混合废料（如报废电机转子、铸铁件混铜嵌件），火法熔炼具备处理量大、流程短、金属直收率高的优势。采用富氧侧吹熔池熔炼技术，在1250–1350℃下，铁与铜在熔体中自然分层：上层为铜锍（含铜65–75%），下层为铁硅渣（含铁45–55%，SiO₂ 30–40%）。铜锍经转炉吹炼得粗铜，铁硅渣经水淬后形成玻璃态颗粒，符合GB/T 20491—2019《用于水泥和混凝土中的钢渣粉》要求，可替代15–20%的水泥熟料。江西铜业贵溪冶炼厂实践证实，该工艺单炉日处理废料达300吨，铁综合利用率＞91%，铜直收率＞95.8%，烟气中SO₂回收制成98%浓硫酸，硫资源利用率超99%。
