Thu hồi đồng cu chất lượng cao từ phế liệu đồng (dây và cáp điện bằng phương pháp hỏa luyện kết hợp với điện phân

4l143 CỘNG HÒA Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM BOC LAP-TU DO-HANH PHUC BAO CAO TONG KET Dé tai : “ THU HOI DONG (Cu) CHẤT LƯỢNG CAO TỪ PHẾ LIỆU ĐỒNG ( DAY VÀ CÁP ĐIỆN) BẰNG PHƯƠNG PHÁP HỎA LUYỆN | KẾT HỢP VỚI ĐIỆN PHÂN” Chủ nhiệm đề tài: _ TS.HÀ VĂN HỒNG Cơ quan thực hiện: PHAN VIEN NGHIEN CUU MO VA LUYEN KIM Cơ quan quản lý : SỞ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ TP.HO CHi MINH THANG 12 NAM 2004 Những người tham gia thực để tài : 1-Ts.Hà Văn Hồng 2-Ks.Hồ Diên Hạnh 3-Ks.Nguyễn Hòai Nam 4-Ks.Nguyễn Thị Mai Anh 5.Cn.Hòang Thanh Tùng MỤC LỤC Trang II-1.1-Phân loại phế liệu 1-1.2-Cắt cáp điện thành kích thước phù hợp I-1.3-Bóc tách lớp vỏ cách điện 1-1.4-Ep đóng bánh I-2-Hoả luyện II-3-Điện phân TI-Mục tiêu để tài TV-Nội dưng nghiên cứu Phần B-Thực nghiệm 1-Nghiên cứu xử lý sơ 1-1-Phân loại 1-2-Bóc tách lớp vỏ cách điện 1-2.1-Bóc tách cáp bọc cao su 1-2.2-Bóc tách vỏ nhựa bọc dây điện 1-3-Ep đóng bánh 1I-Nghiên cứu hỏa luyện HI-1-Thiết bị T-2-Mấu luyện đúc điện cực II-Nghiên cứu điện phân đồng ( Cu ) TI-1-Nguyên liệu IH-2-Thiết bị TH-3-Phương pháp nghiên cứu TI-4-Kết qủa thí nghiệm TH-5-Xác định cực trị phương trình hổi quy II-6-Thí nghiệm kiểm chứng TH-7-Thí nghiệm điện phân bể lớn TH-8-Thí nghiệm tái sinh dung dịch TV-Xác lập quy trình cơng nghệ 'V-Đánh gía kinh tế kỹ thuật Phẩn-C-Kết luận Tài Hiệu tham khảo Phụ lục CA H-1-Xử lý sơ G0 00 Ơ Củ 1-Công nghệ xử lý dây cáp điện ca ca XD mà 1-Đặc điểm phế liệu đồng œ Phần Á- Tổng quan 15 15 15 15 16 18 18 18 18 23 23 23 24 25 40 40 41 43 45 50 31 53 34 PHẦN A-TỔNG QUAN 1-Đặc điểm phế liệu đông: sử dụng Phế liệu đồng thường mua thẳng từ sở sắn xuất có gia cơng, chế biến, liệu, phế kim lọai mẫu, coh khối luợng lớn mua lể qua đại lý thu mua phế liệu đồng hàng đông nát thu xử lý rác thải dân dụng (rác thành phố) Nguồn phong phú đa dạng gộp lại thành nhóm lớn: -Phế liệu sản xuất dây cáp điện: +Dây cáp điện trần: bị khuyết tật qúa trình cán, kéo ; +Dây cáp điện có bọc cách điện : bị khuyết tật qúa trình cán, kéo ; +Bau thừa: cắt bỏ qa trình cán, kéo bọc dây -Phế liệu thi công lấp đặt: +Đâu thừa : cắt bổ qúa ình thi công lấp đật, + Phế thái : hồng cắt bỏ qứa trình thi cơng lấp đặt - - -Phế liệu hết thời hạn sử dụng: +Dây cáp điện trần; a +Dây cáp điện có bọc cách điện dây cáp điện Dây cáp điện làm từ đồng đỏ MI, M2 Lớp bọc cách điện cho chì (Pb), thường làm nhựa, cao su, chất dẻo tổng hợp, vải Có khí lớp bọc bên ngịai 24-5m.m bọc nhơm (AI) Để gia cường cho dây cáp điện người ta cịn bó kèm dây thép có nhúng thiếc ngịai thép dày 0.1-1m.m, rong 55-60m.m Day dẫn chuyên dụng (Sn), hàn chì (Pb) phế liệu Theo kết qủa nghiên cứu kinh nghiệm thực tế nhiều sở thu mua Liên xô [ ] đặc điểm sau ( Bảng-]) : Bảng-1: Phân bố thành phần khối lượng dây cáp điện TT : Dạng phế liệu | DâyØ(Immbọc giấy cách điện Dây Ø )1m.m bọc giấy cách điện 2_ | DâyØ (m.m cách điện 3_| Khối lượng tạp chất, % Khối Giấy | Chất | Cong lượng | Fe | Son | Cao 85 Dây Ø )1m.m bọc cao, su+giấy+thép 28 68 100 15 40 12 32 20 12 : 30 30 15 97 98 48 Day wan 30 70 Dây Ø )1m.m tẩm cách điện Dây Ø (Im.m bọc cao su + giấy Dây Ø )Im.m bọc cao su + giấy [ su | vải | khác Cu, % 20 12 32 10 72 Tùy thuộc đường kính lõi đồng, chiều dày lớp cách điện, vỏ thép bọc ngòai, thành phân phế liệu đồng biến động sau: Cụ: 30-100%; cao su: 20-40%; giấy,vải, chất dẻo tổng hợp: 15-30% sắt thép: 10-30% Việt nam chưa có thống kê đánh gia phế liệu dây cáp điện Do công tác xác định khối luợng phế liệu đẳng gặp nhiều khó khăn Theo kinh nghiệm Liên xô [ ] thực tế sẵn xuất nước ta chấp nhận tiêu thức sau việc dự đoán phế liệu: -Thời hạn sử dụng dây cáp điện : 20 năm ; -Phế liệu thi công lắp đặt : 3% khối lượng đẳng; -Phế liệu sắn xuất dây cáp điện: 1.5% khối lượng đồng; -Mất mát qúa trình sử dụng (do ăn mòn, mài mòn ); 25% khối lượng đồng Hiện có nhiều sở sắn xuất cán kéo dây đểng với công suất lớn thiết bị hiên đại: Tp.Hồ Chí Minh- 30 Cty xí nghiệp ; VinaMetal-Long thành-Đồng nai; XN cần kéo dây đồng ~Trần phú-Hà nội; LG Vina-Hải phòng Nhu câu Cu dùng cho sản xuất dây cáp điện nước ước tính khỏang 100.000 tấn/năm Từ nhu cẩu Cu nêu trên, ta dự tính khối lượng phế liệu đồng sau ( Bảng-2 ): Bang-2: Nguồn phế liệu đồng STT Hết thời hạn sử dụng Phế liệu thi công lắp đặt Khối lượng, tấn/năm Nguồn phế liệu Phế liệu sản xuất Tổng cộng 100.000Ưn x 75% = 75.000 (100.000Ưn x2%)x75% — = 2250 (100.000t/n x 1.5% )x 75% _ = 1.125 78.375 Đây nguồn kim loại có gía trị kinh tế cao [ Báo Thị trường -ngày 27/12/2004]: 78.375 Un x 3.179 USD/t = 249.154.125 USD/n Hay 249.154.125 USD/n x 158.780 VNĐ/USD = 3.931.652.092.500 VNĐ/n Vì cần quan tâm xử lý thu hồi Cu cách có hiệu qủa TI-Công nghệ xử lý phế liệu dây và:cáp điện: Phế liệu đồng thường nằm rải rác khắp sơ sản xuất vùng dân cư nước Các hàng đồng nát, sở tư nhân tổ chức thu gom phế liệu: Việc bảo quần phân lọai kém; Việc bóc tách lớp vơ cách điện thực dao cất gọt đem đốt cháy Sau day đồng bán lại cho lị thủ công Việc nấu thực nhiệt độ T=1200-1400°% lò đốt dầu đốt than , Khả công nghệ yếu thiết bị thô sơ nên tỷ lệ Cu cháy hao cao (10-15%); hiệu suất thu hổi Cu thấp ( 80-90%) ; thoát nhiều khí, bụi làm nhiễm mơi trường xung quanh Sản phẩm Cu thu có độ khơng cao (Cu=98- 99%), chứa nhiều tạp chất CuO› Sau cán kéo cho ta lọai dây đồng có chất lượng thấp: điện trở cao, giịn Các nước cơng nghiệp phát triển trọng tái sinh kim lọai màu Họ có nhiều đầu tư nghiên cứu, vạch nhiều phương pháp công nghệ, chế tạo nhiễu thiết bị đặc chủng nhằm tái sinh Cu có hiệu qủa kinh tế cao Các cơng đoạn lưu trình cơng nghệ điểm qua I-1-Xử lý sơ : Phế liệu đồng trước chuyển đến sở tái sinh trước nấu luyện cần phải xử lý sơ Việc làm thường thực sở sin xuất, sử dụng kìm lọai có sinh phế liệu; sở thu mua phế liệu; sở chuyên tái sinh phế liệu Xử lý sơ phế liệu dây cáp điện bao gồm nhiều công đoạn II-1.1-Phân lọai phế liệu: Đây cáp điện có nhiều lọai: cáp cao thế, cáp hạ thế, dây cấp điện thọai, dây cáp trần, cáp bọc cách điện Thành phần vật liệu phức tạp Việc phân lọai vào kích thước dây, vỏ bọc cách điện Thông thường phế liệu phân thành nhóm : ~Dây cáp điện trần; ~Dây cáp điện có bọc vỏ cách điện Để thuận lợi cho việc xử lý tiếp theo, lọai dây cáp điện kể phân thành lọai: ~Dây cáp điện có lõi Cu Ø ( 7.5m.m ~Đây cáp điện có lõi Cu Ø ) 7.5m.m TI-1.2-Cắt dây cáp điện thành kích thước phù hợp: Dây cáp điện phế liệu có kích thước, chiều dài khác cẩn chia cất thành kích thước phù hợp cho việc gia công Thông thường dây cáp điện trần cắt” nhỏ thành kích thước có độ dài 250mm Dây cáp điện có vỏ bọc cách điện cắt thành độ đài 2m Nguyên công cắt thực nhờ Máy cắt khí Máy cắt thủy lực 1E-1.3-Bóc tách lớp vỏ cách điện: Trong sản xuất cơng nghiệp người ta sử dụng nhiều biện pháp khác để bóc tách lớp vỏ cách điện: phương pháp học, phương pháp hóa học, phương pháp gia nhiệt TI-1.3.1-Phương pháp học [2]: trường Phường pháp áp dụng rộn rãi thiết bị đơn giản khơng gây ô nhiễm môi Thiết bị thường dùng Máy cán Cáp điện đẩy qua khe hở trục cần quay ngược chiểu Lớp vỏ bọc cáp điện xẻ rách nhờ lưỡi dao đĩa gắn sau trục cán Sau dùng tay để bóc tách lớp vỗ cách điện khỏi lõi dây đồng Thiết bị với cơng suất điện 4.5 KW thường cho phép bóc tách 0.8-1.2 phế liệu/giờ Một số Cty Nhật, Đài loan chào bán máy bóc tách cáp Modyl nhỏ, pHù hợp cho sản xuất thủ công Viện nghiên cứu tái sinh kim lọai mẫu Nga, hãng Alpine Alpine-Lurgie (®PT), Cty SousWar Co (USA) có nhiều đầu tư nghiên cứu chế tạo lọai máy khí liên hợp chun dùng có khả khí hóa tự động hóa cao Cáp điện đưa vào máy cán máy nghiển búa Sau nghiễển kim lọai tách khôi vật liệu cách điện máy sàng rung hệ thống khí động học Phân kim lọai có lẫn sắt đuợc tuyển tách máy tuyển từ, tuyển điện Các cỗ máy đại cho phép xử lý 5-7 phế liệu/giờ, song gía bán đắt 11-1.3.2-Phương pháp gia nhiệt [2]: Cáp điện chất vào lò nung T=200°C Vật liệu dễ cháy bị phân huỷ Nâng nhiệt độ lên T=350°C chì kim lọai chảy lổng rơi xuống nơi lị Đối với cáp điện bọc cao su nhiệt độ lò phải nâng lên T= 400°C Sau sản phẩn lấy khỏi lò nung Phương pháp xử lý nhiệt tổa nhiều khói bụi, dễ gây nhiễm mơi trường H-1.3.3-Phương pháp hóa học[2]: Để tách vật liệu cách điện dùng muối nóng chảy, dung dịch dưng mơi hữa cơ- hóa chất khơng phần ứng với Cu kim lọai Bằng phương pháp cáp điện xếp vào giỏ thép inốc, nhúng vào bể muối kiểm nóng chay (T= 400°C) Sau hịa tan vật liệu cách điện giỏ Cu kim lọai Vật liệu cách điện phân hủy dung dịch Hydtoxít kiểm đun nóng nhiệt độ T= 130°C ( cao nhiệt độ chây nhựa 30C ) Một cách làm khác thực Octocla Dây dẫn có bọc cách điện cắt với độ đài 6- 12m, ri xếp vào giỏ có đục lỗ cho vào Octocla chứa đầy dầu nhớt Đun dầu đến nhiệt độ T= 270-290°C bơm tuần hòan dầu thời gian t = 1.5-3.0 Chất cách điện, Pb hợp kim hàn tách khói day Cu Octocla làm nguội xuống T= 140°C, sau dây điện nap vao máy nghiển búa, chuyển samg máy sàng rung để rửa tách dầu Cuối dây sấy khô , đưa lên máy tuyển từ dung Việc xử lý cáp điện có vỏ bọc làm chất nhựa tổng hợp tiến hành môi hữu : DiCloEtan ( CHCHCH; ) , Tetrahydrofuran ( OCH;CH;CH; ) , Metinetinkeron ( CHạCOC;H; ) Các chất hữu để bay hơi, dễ cháy độc hại nên sử dung Việc tách vỏ bọc cách điện phương pháp hóa học địi hỏi thiết bị phức tạp, tốn hóa chất cần phải đâu tư làm nước thải 1I-1.4 -Ep đóng bánh [2]: Mục đích tạo bó dây Cu chặt khít, có kích thước trọng lượng nhỏ theo yêu câu Nhờ thuận lợi cho chuyên chớ, xếp chúng vào lò luyện kim giảm tổn that kim lọai bị ơxy hóa qúa trình nấu luyện Thông thường dây cáp điện ép thành bánh kích thước 400x500x1.000m.m trọng lượng khéang 60-500kg Ep bánh thường dùng máy ép thủy lực: lọai nhỏ có lực ép đến 200 tấn; lọai trung bình-200-500 tấn; lọai lớn- 500 H-2-Hỏa luyện: Đồng phế liệu nấu lị nổi, lị phần xạ đốt than, đốt dâu, lò điện trở, lồ cảm ứng Lò đốt than hay đốt dầu lọai thiết bị đơn giản nhất, thường dùng cho sở sản xuất thủ cơng Nồi lị làm graphít, dung lượng 50-200kg, qua tinh nấu luyện Cu không tiếp xức trực tiếp với khí lị, mặt thóang nhỏ nên giầm ơxy hóa Lọai lị tiêu hao nhiều nhiên liệu ( 20 -25% so với lượng kìm lọai ), dung lượng 1ò hạn chế Lò phần xạ (Nga, Mỹ) thuận lợi cho việc xử lý phế liệu có kích thước phi tiêu chuẩn Lò nấu chấy Cu nhanh nhờ mặt thóang lớn Nhược điểm bẩn lị phản xạ độ hịa tan khí Cu cao, cần phải có lớp trợ dung che phủ Để nấu đồng phế liệu dùng lị cảm ứng có kênh ( lị cắm ứng có lõai sắt ) với tần số công nghiệp ( 50 Hz ) (Mỹ, Phần lan) Dung lượng lò : 0.6-16 Thời gian nấu mẻ : » 60-80 phút Tiên hao điện : 200-268 KWh/tấn Cu Chúng ta dùng lị cảm ứng lọai ( lị cần ứng khơng có lõai sắt ) Lọai lị lị cảm ứng có lõai sắt hiệu suất, nấu nhanh hơn, đạt nhiệt độ cao Tiêu hao điện nắng thường cao 1.5 lần so với lị có kênh Tỷ lệ cháy hao thấp ( 0.5-1%) Công nghệ nấu luyện phế liệu Cu lò tương tự : Nấu chấy T = 1170 ~ 1200°C ; thời gian nấu : + = 1-2 Sau nấu chẩy đồng khử tạp chất qua giai đoạn : qúa trình ơxy hóa khử: tạp chất qúa trình khử ơxy [ 1, 2, ] Qúa trình ơxy hố nhằm ơxy hóa tạp chất, tạo thành hợp chất nhẹ, dé chay lên bể mặt kim lọai lỏng, tách dang xi Thường người ta dùng ống thép quét sơn chịu nhiệt nhúng sâu vào kim lọai lỏng, thổi khí nén 5-6 atm Khi kim lọai lồng xẩy phần ứng : 4Cu, + Oz = 2(CuzO]x Ở nhiệt độ T= 1200%C Cu lồng hịa tan gần 10% CuzO Sau qúa trình chuyển ơxy cho kim lọai tạp chất [Me]: [CuzO + [Me] = (MeO) + 2Cu Trong số tạp chất sắt (Fe) bị ơxy hóa vào xỉ dạng 2FeO.SiO; Kẽm ( Zn) phần bay hơi, phần tạo Ferít FeO.ZnO hay 2ZnO.SiO; vào xi Chì (Pb) dễ bị ơxy hóa bay hơi, nặng Cu lỏng nên chì ơxýt dễ lắng xuống đáy lị Trong qúa trình tỉnh luyện phân thiếc (Sn) bị ơxy hóa thành SnO dễ bay theo khí lị, số cịn lại bị ơxy hóa thành SnO; vào xỉ Để tăng hiệu gỗa tính luyện Cu thường phải dùng chất trợ dung: cát thạch anh, xôđa hỗn hợp: 10% NasAlF¿+20% xơđa+ 70%vụn thủy tính Q trình khử oxy: Sau qúa trình khử tạp chất Cu lỏng cịn đư ơxy dạng Cu;O Để khử ôxy ( khử Cu¿O¿„ ) người ta thường dùng phương pháp nhúng gỗ vào kim lọai lồng Bê mặt nước kim lọai che phủ lớp than củi Khi gỗ cháy tạo cácbon (C) khí CO, Hạ Tại sdy phan ting khử CuO thành Cu kím koai khí bay lên: Cu¿O + co = 2Cnu + CO, CuO + Hạ = 2Cu + HạO 2CuO + Cc + 4Cu = CO Khí CO; nước thóat kéo theo Cu;O hòa tan Cu lồng lên bể mặt vào xỉ Cu thu sau tinh lưyện có độ khơng cao (Cu=99-99.5%), thường chứa lượng nhỏ tạp chất: Fe, Pb, Sn, Sb, Zn, AL Cac tap chất làm giam tính chất lý đồng Vì Cu đúc thành anốt, điện phân tỉnh luyện 1i-3-Điện phân: Hệ thống điện phân Cu gồm thành phần sau ( H-1 ): -Dung dịch điện phân: CuSO hòa tan Hạ SOu-lõang, -Điện cực: Anốt tấrn Cu-thơ, cịn điện cực catốt làm Cu-sạch; -Nguồn điện: Các điện cực nối với Máy chỉnh lưu nhằm cung cấp dòng điện chiều chạy qua dung địch điện phân Anốt Catốt a — Củ? —— CuSOx + H;SO¿ + HO H-1: Hệ thống điện phân Bằng cách mơ tả ta có hệ điện hóa [ 1, 3, 4, 5, 6, ]: + Cu§O,, H;SOa, HạO Cu-sạch Cu-thơ H;5O¿ —> CuSO => H,O c—> 2H + so Cu?” + so.” H + OH Mục đích qúa tình điện phân tỉnh luyện chuyển Cu chứa anốt vào dung dịch, kết tủa catốt Cu-kim lọai Quá trình anốt: cu cu* - + " = so, _ - Cu* = CuSO Cu hịa tan dung dịch có thé đạt nẵng độ : Cu?* = 35 -52 g/Ht Hầu hết tạp chất: Fe, Pb, Sn, Zn điện cực âm điện cực Cu, nên hòa tan nằm lại dung dịch Còn tạp chất khác điện cực đương điện cực Cu tách khỏi anốt dạng bùn dương cực Qúa trình catốt: Cụ” 2H + + 2e = So Cu = H;5O, Nông độ H* lớn, khơng thể giải phóng H; điện cực Hydro 0, ¬ nhỏ điện cực Cu ( EP cụz„cu = 0.34 ¥) Điều quan trọng trình điện phân tinh luyện Cu qua tinh điện cực xảy với tốc độ giới hạn mà điện tiêu thụ nhỏ nh&t ( P= UIT > ) Chỉ phí điện phụ thuộc vào yếu tố chính: điện áp bể điện phần cường độ dòng, điện Điện áp bỂ điện phân tính sau: Uy Trong đó: = Us - Ủy Up- điện áp bể điện phân + IR + Ir H-27 : Cu-âm cực từ tái sinh dung dich Nhận xét: 1-Điện phân tái sinh dung dich CuSO, diễn bình thường chế độ làm việc : D=2A/dm? g fit HySOq= 134-177 ; Cu = 26-55 g/ít Dung dịch sau điện phân tái sử dụng cho điện phân tỉnh luyện Cu độ Cu 2-Sdm phẩm Cu-âm cực thu có bể mặt phẳng, mịm Theo thời giañ điện phân, nồng dung địch nghèo dân nên Củ kết tinh dang hat xốp (H-27) 3-Hiệu suất sử dụng dòng điện :ị = 93,46 — 96,36% Chí phí điện : P = 0.922-1.224KwlhWkg IV-Xác lập quy trình cơng nghệ: Phế liệu cáp điện xử lý theo sơ đỗ công nghệ sau ( H-28): Phế liêu Cu : dây cáp điên mm Ỷ > Dav va cap điên trần Phân loai Dav cáp bọc cách điên } Bóc tách lớp vơ cách điện Ỷ Ep va đóng bánh Ỷ Phụ gia Hoá luyên t Anốt _t Ỷ Cu-catốt Điên phân + : D.dich sau DP) «=———————† =>) Tdi sinh —>‡ Gia nhiệt H-38 : Sơ đồ quy trình công nghệ xử lý phế liệu dây cáp điện 45 TY-1-Phân loại: Phế liệu cáp điện ( khối lượng-140 kg ) phân làm nhóm: dây trần-10 kg và dây bọc cách điện- 130kg Loại dây bọc cách điện phân tách thành loại : dây đơn dây cáp nhiều lõi Sau dây cắt ngắn thành đoạn 0.5m để tiện cho thao tác gia cơng IV-2-Bóc tách lớp vỏ cách điện: Dây cáp bọc cao su đưa lên thiết bị khí có lưỡi cất (H-2) để xẻ đơi lớp vỏ cao su bên ngồi, sau dùng tay bóc tách lớp vỏ cao su khỏi dây điện bên thành day dién don, Các loại dây đơn có lớp vỏ nhựa mềm đưa vào máy cán trục(H-4) Lực ép máy cán làm lớp vỏ nhựa vỡ nhát, sau dùng tay bóc tách vỏ nhựa khỏi dây đồng IV-3-Ep va đóng bánh: Dây trần loại dây vừa tách bỏ lớp vỏ cách điện cuộn nhỏ lại, lèn vào ống thép ( ®40, dài 100mm ), sau ép chặt máy ép thủy lực 15at cho bánh dây đồng ( trọng lượng 1-!.5kg/ bánh ) Kết qủa bóc tách ghỉ bảng-13 Bảng-13 : Kết qa bóc tách vỏ cách điện TT Đầu vào Nguyên liệu Kg | Dây+Cáp điện Dây trần 2) Tổng cộng Kg Cu % Đầu Vỏ cách điện Kg % Vụn Cu+Vö c.điện Kg % 130} 10 84.45 10 65 100 45 34.62 0.50 0.38 140 94.5 67.50 45 32.14 0.5 9.36 IY-4-Nấu đúc đơng: với Thiết bị nấu luyện lị điện cảm ứng tần số (H-6) Nỗi lò làm than graphít dung tich 50kg/mé nóng chảy Dây đồng dạng bánh sấy khơ đặt vào đáy lị bật điện cho đông vào Phủ lên bể mặt kim loại lỏng lớp than củi nạp tiếp bánh dây đồng khác theo Thao lò Chờ cho đồng lò chảy lồng lại nạp tiếp bánh dây đồng tiếp tác lặp lại nhiều lần kim loại lồng điển đẩy đến miệng lị 46 Sau dùng thìa vớt than xỉ Giữ nhiệt độ lò T=1200°C thời gian t = l5 phút vào thùng rót , khiêng đổ bể mặt nước kim loại lỏng Nghiêng lị để rót đồng lồng để lấy vật đúc Kết ga nấu vào khuôn đúc ( H-10 ) Sau đồng đơng đặc, tách nửa khn đúc trình bày bang-14 Bang-14-Két qiia nấu đúc đồng Cu-phé liéu 94.50 Dau i % kg Đầu vào Hiệu suất thu hồi Khối lượng Nguyên vật liệu STT 93.12 5.82 88 5.50 Anốt-Cu- Đậu rót + Cu-vụn 1.58 1.49 Xi Điện tiêu thụ : 1,2 - 1,5 kwh/kg cu IV-5-Điện phân: anốt-Cu, catốt-thép Dung Điện phân thực bể lớn ( V= 40 lít ; H-25) với đun nóng tới nhiệt độ T= 50°C dịch đồng sunphát : Cu= 47gflit va H2SO, = 168 g/lít điện với mật độ D=2.9A/dm? chây tuân hoàn qua bể nhờ hệ thống bơm định lượng Dong Cu-ân cực Sau thời gian chạy qua dung dịch làm Cu-anốt tan catốt thu Catốt lại nạp vào bể để chạy định lấy catốt khỏi bể, bóc Cu-âm cực Tiếp làm 15 mề Kết qủa thí nghiệm điện phân cho kết qủa ghi bắng- Bang-15 : Kết qủa điện phân Kết qủa STT 3-1 3-1 3-1 3-IV 3-V 4-1 4-1 4-m 4.IV 5-1 3-1 Thế bể | Thời gian | Y 0.4 0.42 0.41 h 39 48 48 Cu-ân cực G - H,suất dòng điện % 98,65 93.19 95.12 2570 2988 3050 95.28 97.84 98.49 9731 3055 4575 1250 3900 0.45 0.41 0.35 0.4 48 70 19 60 0.4 0.4 63 4110 97.66 59 3850 97.69 0.4 0.4 32 62 98.24 98.52 2100 4080 47 Ww Điện tiêu thụ 750 §50 860 875 890 350 1150 _ Kwh/kg 0292 0.284 0.282 0.286 0.195 9.280 0.295 1257 0.306 4125 0.292 1126 1250 0.536 9.306 | 4H 3-IV 5-V 5-VI 3-VI 6-1 6-1 6-1I 6-IV T.Cộng 0.272 0.268 0.280 9297 0.291 0.264 030L 0.299 0.298 0.291 395 311 439 940 893 1609 963 964 965 17962 98.67 96.48 97.93 98.56 98.68 98.19 97.77 98.38 98.84 9757 1450 1160 1570 -_3160 3065 6100 3200 3220 3235 61688 | 22 18 24 48 46.5 93 49 49 49 946.5 0⁄4 0.4 0.4 9.4 0.4 0.4 9.4 0.4 0.4 9.4 kết qúa ghỉ bảng ~ l6 Cân đối vật liệu xử lý theo quy trinh cong nghé H-28 cho Bảng —16 : Cân vật liệu Nguyên liệu 1-Đầu vào 1-Cu-phế liệu 2-Dung dịch 3- H;SO, Lảg.li | Rấnkg ` 61 Tổng cộng 1I-Đầu 1-Cu-âm cực 2-Anốt ( dự) 3-D.dich SDP 4-Nước rửa 5-Đậu.r+Cu.vụn Cậng 65.5 Hiệu suất, % ` ghit kg 168 1748 | 9.408 0.175 Cụ | H;$O; 9.583 97.132 26.15 99.61 5.5 99.61 61.659 26.048 g5 30 0012 | 0.250 1.156 4711 97.0 28 140.45 48 63.48 | 0.00 26.82 | 0.00 271] 0.05] 5.64 97.88 104 0.00 | 9.480 | 98.70 | 98.92 95.872 0.894 60 10 ˆ 5479 `} 0.12 45 169 | 94380 | 10 | 0100 | 415 | 2.636 0.050 93.34 149 H;$O, 0.01 55.5 10 65.50 % | 94.300 61.69 | 9995 Bùn dương cực Cao su+Nhua Tổng cộng 47 2.632, 20 Xi đồng Cộng kg 76.1 _| 140.01 6-Phé liéu Vụn Cu+V6 CD giút 67.50 56 4-Gelatin 5-Nước rửa 140 % Cụ 092 | 15 0.018 0.018 | 9.408 | 001| 0.00 | 0.26 000 0.19 0.00 0.00 119 | 019 9989 ] 99.11 Nhân xét : thu hồi : 1-Xử lý sơ 140 kg phế liệu dây cáp điện cho phép phế liệu - Cu-phế liệu : 94,30 kg, 67,50% trọng lượng - Vỏ cách điện : 45 kg, 32,14% trọng lượng phế liệu lượng phế liệu ~ Vụn Cu + Vỏ cách điện : 0,50 kg , 0,36% trọng C va thai gian + =I,5 tiến hành 2- Cu-phế liệu nấu chảy lò cầm ting T = 1170 - 1200° thuận lợi Sản phẩm thu gồm : -Anốt-Cu : -Đậu rót+ Vụn Cu : 88 kg ( ), 93,12 % trọng lượng Cu-phế liệu 5.50 kg , 5,82 % trọng lượng Cu-phế liệu 1,49 kg , bing 1,58 % lugng Cu-phế liệu -Xi: -Tổng hiệu suất thu hồi Cu : 93,12 + 5,82 = 98,94 % 3-Điện phân Cu điều kiện: Nồng độ dung dịch, g/lít : Cụ = 47 ; H;§O¿ = 168 ; Mật độ dòng điện : D = 2,90A/dm? ; Nhiệt độ : T = 50°C ; Luần lưu dung dich : v = 15 ml/min ) Kết qúa Thí nghiệm đạt diễn bình thường thời gian t =946,5 gid ( gần 40 ngày đêm sau : -Khối lượng sản phẩm ( Cu-âm cực ): 61.69 kg ( 70.10 % trọng lượng Anét) - Chí phí điện ( trung bình ) : 0.291 Kwh/kg Cu -Hiệu suất sử dụng dịng điện (trung bình ) : 97.57% 26,15 kg( 29,72 % trọng lượng Anét) Cu=99.95% ( xem phụ lục-4 ) -Khối lượng Anốt dư: -Chất lượng Cu-âm cực : 4-Chỉ phí vật tư: % ~Phế liệu dây cáp điện , kgít Cu : 140 x 1.000/94,50 : 98,70 ~H,SO,(B.sung) , litt Cu : kg/t Cu hay Cu -Gelatin: kg/t lit Cu -Nước(B.sung), : 0,1 x 1.000/61,69 : 98,92% 1,639x 1,84 0,01 x 1.000/61,69 (76,10 - 65,50 ) x 1.000/61,69 99,89% Tổng hiệu suất thu hổi Cu : “Tổng hiệu suất thu hổi HSO.: — 99,11% 49 = 1,500,952 = = = = 1,639 3,015 0,162 171,827 V-Đánh gía kinh tế kỹ thuật: Trên sở kết qủa thí nghiệm cho phép dự tính số tiêu kinh tế kỹ thuật cho sản xuất 01 Cu-âm cực sau ( bảng-17 ) : Bảng-17 : Chỉ phí sản xuất cu-âm cực D.V.do | Sốlượng | Đơngía | Thành tiến Noi dung SIT x1000đ tr đồng 1501.000 27.035 40.580 kg kg 4,306 4.017 10.000 5,000 0.043 0.020 HsSO,4(b.s) kg 3.015 5.000 0.015 | Gelatin Thép Inốc 3_ kg kg 0.162 1.418 | INgun vật liệu Í kg Phé liệu cáp điện |CuSQ,4.5H,0 HạSO¿ INhién ligu+Nude I IV” IV 40.748 19139017 Cong IIT 30.000 | _ 0.005 0.085 60.000 |Điện kwh 2020.020 1.300 2.626 2_ Nước m 1.564 4.500 0.007 2653 Cộng Luong, phy cấp,b.hiểm Công nhân: 13 người kỹ sư :2 người Cong Tữa chữa bảo trì thiết bị Cơng Cơng ngày Khấu hao T.bị :1575 tr.đ/ nam 14000 | 50.000 | 0/840 2006 T”š0.000 Ƒ”0-160 [1 16.000 1000 | 40.000 0.040 ngày 1.000 1050.000 1.050 VI Khấu hao nhà xưởng:250tr.đ/5 năm ngày 1.000 166.667 0.167 WOO |Chi phí quan lý, tiếp thị Tong cong ngày 1.000 80.000 ie 188000 0.080 45,808 Wit Gié thành cño 1kg Cù Am cực 1514 |Chi phi van chuyén Khối lượng sản phẩm xi 60.000 25308 Giá bán sản phẩm : Vốn đầu tư: 50.000đ /kg Cu-âm cực tỷ đồng Tỷ lệ lãi dòng so vốn đầu tư: 30,34% 2,5 ~ năm Thời gian thu hồi vốn : 6,01% Tỷ lệ lãi dòng so với tổng doanh thu : 30 00817” PHẦN C-KẾT LUẬN 1-Day cáp điện phế liệu phong phú chủng loại, đa dạng kích thước Thành phần khối tượng trung bình lơ phế liệu xử lý : -Khối lượng Cu~ 56,L6 - 67,50 % ; ~Khối lượng chất cách điện : ~32.14 - 41,92% 2-Thí nghiệm xác định khả xử lý phế liệu đồng (dây cấp điện) lựa chọn bước công nghệ với thông số kỹ thuật sau: -Xử lý sơ : +Dây cáp điện bọc cao su : tách vỏ cao su máy cắt khí lưỡi dao; +Dây cáp điện bọc nhựa : tách vỏ nhựa máy cán trục quay ngược chiều; +ĐDây đồng : ép thành bánh máy ép thuỷ lực -Nấu chảy đồng : thực lò điện cảm ứng Nhiệt độ nấu luyện : T = 1170 -1200 °c thời gian t ~ 1,5 Kim lọai lồng đúc khuôn kim lọai -Điện phân tỉnh luyện Cu : thực dung dịch Axit sunphuric (H;SO ) loãng : H,S04 = 168 gAlit ; Cu = 47 gflit; +Néng d6 dung dịch : +Mật độ dòng điện : D=2,9 A/dm’; +Nhiệt độ : T=50°C; +kLuận lưu dung dịch : yv=15 ml/min ~Tái sinh dung dịch : ding Anét không tan : +Néng độ dung dịch : Cu = 26-55 git; ~Nhiệt độ ; T =nhiệt độ phòng ; +Luận lưu dung dịch : v=15 ml/min +Mật độ dòng điện : D=2 A/dm’; HpSO4 = 134 -177 gilt; 3-Từ yếu tố cơng nghệ nêu xác lập quy trình cơng nghệ xử lý phế liệu đồng (dây cáp điện) sau: Thí nghiệm kiểm chứng xử lý 140 kg phế liệu dây cấp điện thụ kết qủa - Sản phẩm : Cu-ám cực có chất lượng tốt : Cu = 99,95 - 99,98 % Khối lượng : 61,69 kg Tổng hiệu suất thu hổi Cu : 98,70% Sl -Phế thải : Cao su+Nhựa xỉ đồng Khối lượng : 47,11 kg , chiếm 33,65 % trọng lượng phế liệu 4-Từ kết qủa thực nghiệm dự tính phí cho sẩn xuất 01 Cu-âm cực sau : -Chỉ phí nguyên liệu : +Phế liệu dây cáp điện : +CuSO4.5H20 : + H2§O4 : +Gelatin : 1.501 kg 4,306 kg 7,032 kg 0,162kg -Chi phí điện nước : +Dién : +Nước : 2.020,020 Kwh 1,564 m’, 5-Công nghệ hỏa luyện kết hợp với điện phân cho phép xử lý phế liệu đồng (đây cáp điện) thành Cu-âm cực có chất lượng tốt, đáp ứng yêu cẩu nguyên liệu cho cán kéo dây cáp điện, sin xuất hợp kim mang lại hiệu qủa kinh tế cao KIẾN NGHỊ Phế liệu đồng sản xuất đời sống có khối lượng lớn ngầy gia tăng Hiện sở sẩn xuất thủ công xử lý phế liệu đồng phương pháp hỏa luyện, tạo sản phẩm Cu có độ thấp, không đáp ứng yêu cầu nguyên liệu cho sản xuất dây cáp điện gây ô nhiễm môi trường xung quanh Những năm gần nhiều Nhà máy, Xí nghiệp cán kéo dây cáp điện xây dựng nhập 100.000 t Cu-âm cực/năm để làm nguyên liệu cho sản xuất Từ yêu cầu thực tế dựa kết qủa nghiên cứu đạt được, Nhóm nghiên cứu đề tài xin để xuất với Hội đồng khoa học S$ KHCN-Tp.H6 Chi Minh xem xét cho phép triển khai đự án sân xuất thử (PHoi) : “Xử {ý thu hồi đông ( Cu ) từ phế" liệu “ với công suất Cu-âm cực/ngày đêm /, 32 TÀI LIỆU THAM KHẢO hợp kim”- NXB KHKT1-Đỗ Văn Chừng, Trương Quang Kủng- “Tái sính kim loat mẫu 1981, 2-1Ph.Hydiakov, Mascova- 1987 A.P.Đoroskevich , S.V.Karelov-“Luyện lọai mâu kim nặng thứ sinh ”- -Sophia-1962 3.X.V.Xvetkov-“Luyện kim loại mẫu nặng- Tập I-Cu * NXBKT-Bungaria 4-A.1.Levin, M.I.Nomberg- “Điện phân tỉnh luyện đồng ”- Mascova- 1963 Kim Thiết-“Lý thuyết qúa trình luện ldm-Điện phân "- 5-Đinh Phạm Thái, Nguyễn NXBGD-1997 Kim Đĩnh-“ Luyện Kim mẫu quý ”- 6-Điịnh Phạm Thái, Lê Xuân Khuông, Phạm NXBGD-1996 1-Patent-GB 1.104.159- ngày 21 tháng năm 1968 8-D.Felsher, J.A.Finch and P.A.Distin-“Electrowinning copper-DETA from complexes”- Canadian Metallurgical Quarterty, Vol 39, No-3, pp 291-296 2000 9-J.Berent Hiskey, Vol.29B, PP.53-58 Xuan Cheng~ “Metallurgical " and Materials Transactions B “-1998, 10-Gofman, Martin, Jordan, Thomas-US Paient-4.511.443, ngày 16 tháng năm 1985 11-A.Ph.Alabsev, Leningrad-1974 P.M.Vacheslav- “Ung dụng Cơng nghệ điện hóa“ 12-Trấn Minh Hồng- “Cơng nghệ mạ điện ”- NXB Khoa học kỹ thuật-2001 NXB Hóa học- PHỤ LỤC 34 PHỤ LỤC-I Biểu mẫu Ï TT-HHU-KOTNAOD LIÊN DOAN BAN DO DIA CHAT MIEN NAM Trung tam Phan tich Thi nghiém Địa chỉ: 16/9 Kỳ Đồng, Quận 3, TpHCM Điện thoại: 9312754 GIẤY CHỨNG NHẬN KẾT QUÁ THỦ NGHIỆM Sốphiếu: 72K/03/HT Đơn vị gửi mẫu: Số lượng mẫu: Ngày nhận mẫu: Tờ: 1/1 PHẦN VIỆN NGHIÊN CỨU MỎ-LUYỆN KIM 4/8/03 Loại mẫu: Phương pháp gia cơng: Phương pháp phân tích: Anốt-Cu Giới hạn phát hiện: Cu, Pb, Zn, Sn, Fe, Ni, 0.001%; As, Sb 0.01% Thiết bị phân tích: Số TCN 01-I HTNT/94 AA-65015 Kết Ký hiệu thứ tự | đơn vị gửi mẫu| 1 2 phân tích (%) Fe } As | Sb } Ni Sn Cu | Pb | Zn 99.49} 0.15 | 0.05 | 0.08 | 0.11 { 0.01 | 0.10 | 0.01 99.61] 0.13 | 0.05 | 0.05 | 0.09 | 0.01 | 0.05 | 0.01 Ghi cut: Kết thử nghiệm có giá trị cho mẫu thủ khách hàng gỗi tới Người phân tích Trưởng mơn zee zs PHẠM HẢI YẾN NGUYEN VAN ĐỊNH Người đểm 7: = NGO THANH HA NGUYEN VAN ĐỊNH Tp.HCM & thing nam 2003 Gi af Rael ee PHỤ LỤC-2 BK TP HGM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH E KHOA U KHOA CONG NGH VATNOLOLIE GY TECH S RIAL FACULTY OF MATE Nha C4, 268 Lý Thường Kiệt, Quận 10, TP Hỗ Chí Minh : fmt@vol van.vn wT: (84-8) 8.661.320 - Fax: (84-8) 8.661.843 - E-mail PHIẾU KẾT QUẢ KIEM NGHIEM } số: