金属废料是指工业生产过程中产生的边角余料、报废设备构件及消费品使用后被淘汰的金属制品。作为冶金行业重要原料来源,其通过回炉重熔、加工改制等方式重新进入生产环节,涵盖黑色金属(钢、铁)与有色金属(铜、铝、铅、锌)两大类 [1] [3]。废金属回收可节约原生矿产开采量,降低能耗达90%以上,每回收1吨废钢可减少1.5吨二氧化碳排放。截至2022年,全球每年通过回收获取6.3亿吨钢铁和870万吨铜,我国已建立涵盖社会回收、工业回收的完整产业链体系。
提纯工艺的技术突破
得到分类金属后,提纯是关键环节。现在有两种新方法表现突出:
真空熔炼:在无氧环境下熔化,杂质挥发更彻底
电解精炼:通电让目标金属定向析出,纯度可达99.9%
激光清洗:去除表面氧化物而不损伤本体
这些工艺让废旧金属焕发新生,性能接近原生材料。
工业中金属的来源有两个:一是金属矿石,二是废金属。前者是天然资源,后者是回收的再生资源。如果工业中多用废金属,少用金属矿石,那么,将不仅有利于保存金属矿产资源,而且还有利于减少废金属的环境排放,起到改善环境的作用 [2]。
近些年来,在欧洲各国,掀起了废金属资源利用的热潮 ,并收到了很好的环境效益、社会效益和经济效益。在中国,伴随循环经济战略的实施 ,废金属物质的循环利用也将成为工业发展的重要内容。但是,要做到这一点,首先需要有充足的废金属资源。
目前,世界各国的废金属资源的实际情况差别很大,有的国家,比如美国,废金属资源较充足,可以大力发展再生金属业;而有的国家,比如中国,废金属资源不足,再生金属业难以为继。由此可见,废金属资源还决定着一个国家冶炼业的总体结构。
金属制品使用过程中的新旧更替现象是必然的,由于金属制品的腐蚀、损坏和自然淘汰,每年都有大量的废旧金属产生。如果随意弃置这些废旧金属,既造成了环境的污染,又浪费了有限的金属资源。
有人曾做过这样的估算:回收一个废弃的铝质易拉罐要比制造一个新易拉罐节省20%的资金,同时还可节约90%~97%的能源。回收1t废钢铁可炼得好钢0.9t,与用矿石冶炼相比,可节约成本47%,同时还可减少空气污染、水污染和固体废弃物。可见,树立可持续发展的观念、加强垃圾的分类处理、回收并循环利用废旧金属有着巨大的经济效益和社会效益。