1. 1
UNIVERSITATEA POLITEHNICA BUCUREŞTI
FACULTATEA ŞTIINŢA ŞI INGINERIA MATERIALELOR
INGINERIA ELABORĂRII MATERIALELOR METALICE
Student: Mincovici Daniel
Grupa: 1041 C
Valorificarea deşeurilor metalice pe bază de cupru

2. 2
1. Generalităţi............................................................. ..............................................3
2. Materii prime şi auxiliare ........................ ............................................................5
3. Etape ale procesului de valorificare a deşeurilor……………………………….7
3.1 Sortarea ........................ .........................................................................7
3.2 Balotarea........................ ........................................................................7
3.3 Brichetarea ........................ ....................................................................8
4 .Prelucrarea deşeurilor metalice ……………………………………………….….9
5. Tehnici de valorificare a deşeurilor metalice pe baza de cupru………….…..11
5.1 Tehnici de sortare.................................... ...............................................11
5.2 Tehnici de compactare şi balotare.................................... .....................11
5.3 Prelucrarea deşeurilor feroase uşoare………………………….…………11
5.4 Pregătirea aşchiilor metalice de cupru………………………….…………11
5.5 Pregătirea cenuşilor, zgurilor şi oxizilor de cupru……………….………11
6. Beneficiile reciclării cuprului …………………………………………12
7. Bibliografie..........................................................................................................12
|

3. 3
1. Generalităţi
Preocupările asupra mediului au crescut în ultimii ani. Administrarea necorespunzătoare a deşeurilor a dus la apariţia a
numeroase cazuri de contaminări ale soluţiei şi ale pânzei freatice reprezentând totodată o ameninţare la adresa populaţiei. Spaţiile actuale de
depozitare au ajuns la saturaţie, iar găsirea altora noi a devenit o reală problemă.
Conform statisticilor OECD (Organisation for Economic Cooperation an Development), nivelul producţiei de deşeuri în 1990, în ţarile
membre ale U.E a fost de 9 miliarde tone. Din această cifră 420 milioane tone au fost repezentate de deşeuri industriale şi 300 milioane tone
de deşeuri nocive. Aproape 7 miliarde de tone din acest volum a fost reprezentat de deşeuri provenite din producţia de energie şi din
agricultură, demolări, cât şi de reziduurile provenite din sistemele de canalizare.
Statisticile în domeniul deşeurilor nu sunt foarte mult dezvoltate în ţările Europei. Datele referitoare la colectarea deşeurilor
rezultate din producţie, manevrarea şi managementul acestora sunt adesea limitate în scop şi ca arie de cuprindere. Cele mai recente date sunt
bazate pe estimări şi observaţii ad-hoc.
Datorită multiplelor metode de producţie şi a diferitelor tehnologii, estimările bazate pe producţie şi pe consum tind să aibă o
pondere foarte mare de eroare.
Pentru a înţelege problema deşeurilor trebuie să examinăm ciclul de viaţă al materialelor de la extragerea acestora până la
ultima întrebuinţare.
Ciclul de viaţă al materialului

4. 4
1. Generalităţi
Aria de răspândire pe glob a emisiilor atmosferice din metale,
rezultate în urma incinerării reziduurilorâ
Metal 1000 t/an
Antimoniu (Sb) 0.67
Arsenic 0.31
Cadmiu 0.75
Crom 0.84
Cupru 1.58
Plumb 2.37
Magneziu 8.26
Mercur 1.16
Nichel 0.35
Seleniu 0.11
Staniu 0.81
Vanadiu 1.15
Zinc 5.90
Potenţiale economii (%) de materiale reciclabile
Aluminiu Otel Hârtie Sticla
Energie
folosita
90-97 47-74 23-74 4-32
Poluarea
aerului
95 85 74 20
Poluarea
apei
97 76 35 -
Deşeuri
miniere
- 97 - 80
Apa
folosită
- 40 58 50
Un rol important în controlul asupra deşeurilor îl prezintă
uniformizarea sistemelor de clasificare a acestora. Eforturile de
uniformizare a unor reglementări în acest domeniu a început să se
concretizeze prîn stabilirea unui sistem internaţional de clasificare de
către organizaţiile internaţionale.
Dezvoltat de catre OECD în 1988, Codul Internaţional
pentru Identificarea Deşeurilor (IWIC) a realizat un sistem de
clasificare uniform pentru descrierea deşeurilor considerate riscante.
Astfel sunt folosite 6 tabele care conţin următoarele date:
1 motivul pentru care se intenţionează depozitarea
materialelor;
2 operaţii de depozitare;
3 tipuri generice ale potenţialelor materiale considerate
riscante (nocive);
4 compoziţia acestor materiale nocive;
5 caracteristicile de risc;
6 activităţile generate de ele.
În acest fel fiecare tip de deşeu care este destinat
transportului şi depozitării va avea o descriere bine argumentată.

5. 5
2. Materii prime şi auxiliare ( deşeuri metalice de Cu caracteristici, provenienţă, compoziţie)
Pentru elaborarea cuprului secundar se folosesc:
- deşeuri metalice;
- fluxuri.
Fluxurile (şi fondanţii) pot fi împărţiti în două grupe:
- fluxuri nemetalice;
- fluxuri metalice.
Fluxurile nemetalice pot fi solide, lichide sau gazoase şi se pot utiliza câte unul
sau combinaţie. Unele pot fi utilizate pentru protejarea suprafeţei topiturii de
acţiunea componenţilor atmosferei agregatelor de elaborare, altele sunt
utilizate pentru rafinarea băii metalice prin acţiune mecanică sau reacţii
chimice. Materialele care compun aceste fluxuri sunt: clorura de sodiu,
mangalul, grafitul, boraxul, boratul de sodiu deshidratat, carbonatul de calciu,
sticla, azotul etc. şi diferite combinaţii ale acestora.
Fluxurile metalice se constituie din metale sau aliaje care odată introduse în
topitură produc rafinarea sau alierea acesteia. Adaosurile metalice
(prealiajele) se pot clasifica în funcţie de acţiunea pe care o au ca fluxuri
pentru dezoxidare, degazare, creşterea densităţii, fluidificare. Unele pot
deplini un singur rol, altele pot avea simultan mai multe roluri. Cel mai
cunoscut este prealiajul Cu - P (cu 10– 15% P), cu acţiune dezoxidantă asupra
cuprului. La un conţinut excedentar de fosfor, acesta are acţiune dublă, de
dezoxidare şi durificare. Deoarece fosforul remanent cupru poate reduce
conductibilitatea acestuia, atunci când se doreşte o conductibilitate ridicată,
se continuă dezoxidarea avansată cu borură de calciu.
Funcţie de rolul şi acţiunea pe care o manifestă asupra topiturii, ele sunt:
- oxidante;
- reducătoare;
- neutre (de protecţie, de acoperire).
Cu Ni Sb Sn Pb Ag As
5-10 4-8 6-8 15-25 5-12 0-2 4-8
Materiile prime şi auxiliare folosite sunt alamele,
bronzurile provenite de la diverse produse şi subproduse din
cadrul turnării (rebuturi ), dar şi tevi, sârme, cabluri,
etc.Compoziţia acestora diferă de la un aliaj la altul, de
exemplu:

6. 6
2. Materii prime şi auxiliare ( deşeuri metalice de Cu caracteristici, provenienţă, compoziţie)
Diferite tipuri de deşeuriTehnicile de topire şi rafinare utilizate diferă în funcţie de cazurile
care aceste deşeuri de cupru conţin sau nu alte elemente soţitoare.
Reciclarea deşeurilor de cupru se realizează în diferite fluxuri care
pot include o singură operaţie de procesare (de exemplu doar
topirea simplă) sau cuprind o succesiune de operaţii metalurgice
complexe. Tehnologiile care se constituie din mai multe operaţii au
la bază procese fizice şi chimice care se desfăşoară succesiv sau
simultan. Acestea, precum şi agregatele specifice procesării
deşeurilor de cupru, trebuie corelate cu tipul materialelor utilizate
drept cărcătură, principal cu compoziţia chimică a deşeurilor
(conţinutul de cupru, nivelul de impurificare sau gradul de aliere) şi
destinaţia metalului sau aliajului elaborat (cuprul de puritate
ridicată sau aliat cu elemente anumite concentraţii, fig.de mai jos:
Flux de procesare a deşeurilor de cupru

7. 7
3. Etape ale procesului de valorificare a deşeurilor
3.1 Sortarea. Este importantă mai ales pentru deşeurile diverselor aliaje
metalice, care în cazul unei sortări ideale, ar trebui sa asigure în urma topirii
obtinerea unui aliaj din aceeaşi compozitie cu aliajul initial din care a provenit
reseul respectiv. Cu cât această operaţie este mai defectuasă, cu atât la
prelucrare trebuiesc adăugate cantităţi mai mari de metale pure pentru
atingerea compoziţiei ideale, ceea ce scade economicitatea prelucrării.
Deşeurile mărunte se sortează manual, pe mese de sortare de
către un personal calificat. Mesele de sortare pot fi rotative sau în sistem
bandă. Piesele alcătuite din mai multe materiale şi aliaje se efectuează operaţia
de dezmembrare prin tăiere cu foarfecele ghilotina sau tăiere prin sudură.
Dupa operaţia de sortare, deşeurile sunt supuse unor operaţii de pregătire.
Aceste operaţii sunt în funcţie de natura deşeurilor: balotarea, separarea,
brichetarea.
3.2 Balotarea. Se face într-o masina de preset cu acţionare hidraulică a
pieselor voluminoase, resturilor de ştantare, strunjiturilor, cutiilor de
conserve. Baloturile presate se fac la dimensiuni convenabile gurii
cuptorului. Pentru deşeurile de metale neferoase care contin adesea şi
impurităţi feroase se practică separarea magnetică care se efectueaza cu
ajutorul unui separator electromagnetic.

8. 8
3.3 Brichetarea. Se aplică deşeurilor oxidice care sunt sub formă de
praf. Brichetarea se efectueaza prin presare cu sau fară adaos de liant
imprimând brichetelor o dimenşiune medie de 50-100 μm, o porozitate
şi o rezistenţă mecanică ridicată.
3. Etape ale procesului de valorificare a deşeurilor
Sortare Brichetare Brichete
Topire
Dupa operaţiile de pregatire, deşeurile se supun
operaţiei de topire. Cele mai utilizate cuptoare pentru topirea deşeurilor
de metale neferoase sunt: cuptoarele rotative scurte, cuptoarele cu vatră
cu suprafaţă redusă, cuptoare verticale tip Water-Jacket, cuptoare cu
creuzet şi cuptoare electrice. Atmosfera din cuptor trebuie sa fie
reducătoare pentru evitarea oxidării elementelor.
Topirea deşeurilor în oricare din cuptoarele amintite
presupune încalzirea cuptorului la o temperatură care să depaşească
punctul de topire al metalului sau aliajului în cauza. Atmosfera din
cuptor trebuie să fie reducatoare pentru evitarea oxidării elementelor.
În cazul topirii deşeurilor oxidice în şarje ca element reducator, se
adaugă cocs. Pentru reducerea temperaturii de topire a şarjei se pot
adăuga diferiţi fondanţi ca: fluorura de calciu, clorura de sodiu,
carbonat de sodiu, calcat, etc. Cu excepţia cuptoarelor electrice,
celelalte cuptoare de topire utilizează flacara directă (arderea
combustibilului direct în cuptor). Metalele mai volatile prezente în
deşeuri , sunt antrenate sub forma de prafuri în gazele de ardere, ceea
ce impune existenţa unor instalaţii de captare a prafurilor volatile în
vederea reutilizării lor pentru valorificarea metalelor conţinute.

9. 9
4 .Prelucrarea deşeurilor metalice
În ţările dezvoltate se acordă o atenţie sporită obtinerii metalelor din resurse secundare, ajungându-se în prezent la circa 55-
60%, la Cupru. Deşeurile metalice provin din piese rebutate, resturi şi aşchii de la prelucrările mecanice ale Cuprului şi aliajelor sale, în
special ale bronzurilor şi alamelor.
Ele se mai pot clasifică astfel:
• Sârmă neizolată şi izolată, taieturi şi şpan de cupru;
• Deşeuri cu conţinut ridicat de fier de tipul componentelor de electromotoare (rotoare, colectoare, statoare) şi bandă bimetal (Cu+Zn) pe
suport de hotel;
• Deşeuri amestecate pe bază de cupru de tipul zgurilor de turnătorie, prafurilor volatile, tăieturi mărunte şi strunjituri;
• Aliaje multicomponente, radiatoare, zguri cu conţnut de Staniu.
Compoziţia chimică a unor tipuri de deşeuri
Compozi
ţia
Chimică,
%
MOTOARE BIMETAL CENUŞI
Lab. Pilot Lab. Pilot Lab. Pilot
Cu 25-26 20-28 9 9-10 27-29 36-39
Zn - - 1 0.8-1 14-15 14.1-
14.3
Fe 74-75 80-72 90 91-90 4-6 4.6-4.9
Sn Lipituri Lipituri - - 1.1-1.3 1.6-1.9
Pb - - - - 0.6-0.7 1.1-1.2
Al - - - - 4.3-5.3 3.7-4.2
ŞiO2 - - - - 11-13 6.6-7.2
Mn - - - - 0.8-1 0.5-0.6
Ca - - - - 0.6-0.8 1-1.1
Mg - - - - 0.3 0.2
Na - - - - 4-5 3.1-3.2
S - - - - - -
P.S - - - - - -
În prezent, în Romania deşeurile de cupru după o
prealabilă sortare sunt topite în cuptoare cu cuvă

10. 10
4 .Prelucrarea deşeurilor metalice
În România, procesarea deşeurilor de cupru se realizează la S.C. Neferal S.A.
Bucureşti, fluxuri care pot fi încadrate în grupa celor pirometalurgice, figura de
mai jos. Tot aici se prelucrează şi zgurile cu conţinut de cupru, proprii sau
colectate din turnătorii, prin operaţii de măcinare şi separare a fracţiei grobe care
reprezintă medie 30%, urmând a fi topită într-un cuptor electric cu inducţie.
Schema tehnologică de prelucrare a deşeurilor de curpu
Schema tehnologică de obţinere a cuprului secundar prin procedeul
pirometalurgic din deşeuri metalice
Procedeele pirometalurgice prezinta avantajul
că sunt mai intensive şi printr-o singură
operaţie se poate obţine lingou de cupru, dar
are şi o serie de inconveniente: necesitatea
utilizării unei operaţii suplimentare de rafinare;
obtinerea unor randamente mici de extracţie;
metalele însoţitoare se pierd prin volatizare sau
trec în zgură; poluare întensă a mediului
înconjurator.
Procedeele hidrometalurgice se bazeaza pe
solubilizarea amoniacală sau pe folosirea unor
solvenţi.
Colectarea, recuperarea şi valorificarea materialelor refolosibile neferoase a
devenit o problemă economică deosebită datorită faptului că resursele de minereu şi
concentrate neferoase sunt în scădere, iar preţul de cost al metalelor neferoase este în creştere.
Colectarea şi recuperarea materialelor refolosibile neferoase din reziduri (deşeuri , rebuturi)
constituie o sursă care are o pondere medie între 20-40% din producţia de metale neferoase
(Zn-20%, Al-30%, Cu-40%).

11. 11
5.1 Tehnici de sortare
Sortarea reprezinta procesul de separare şi clasare a deşeurilor în funcţie de diferenţele dintre caracteristicile lor fizice. În principiu există
sortarea dimensională, sortarea denşimetrică, sortarea optică, sortarea magnetică, flotarea şi sortarea manuală.
5.2 Tehnici de compactare şi balotare
Compactarea deşeuri lor se realizeaza în vederea reducerii volumului deşeuri lor, în special pentru transportul acestora sau pentru stocare. Prîn
compactare se reduc astfel, costurile de transport şi dimenşiunile spatiului de stocare necesar. În functie de tipurile de deşeuri prelucrate au fost dezvoltate
diferite echipamente de compactare a acestora.
Compactarea poate fi realizata cu prese operate mecanic sau hidraulic. Presele pot fi dotate şi cu un mecanism de balotare a deşeurilor compactate pentru
uşurarea transportării lor.
5.2 Prelucrarea deşeurilor feroase uşoare
În această categorie intră materialele feroase cu masa columbică până la 1,3t/m3 şi cu o grosime de maximum 10 mm. Aceste limite pot suferi
fluctuaţii în funcţie de posibilităţile de manevrare şi de prelucrare.
Balotarea materialelor refolosibile feroase uşoare, în special provenite din deşeuri de tablă subţire, din sârmă etc., se făcea la început manual şi avea ca scop
manipularea mai uşoară pentru transport. Dupa aceea s-au realizat prese mecanice care în prezent se află într-o gamă foarte variată şi deci s-a trecut la o
productivitate marită. Astfel sunt presele hidraulice pentru balotarea materialelor refolosibile din hotel cu grosimea de până la 10 mm.
5.3 Pregătirea aşchiilor metalice de cupru
Aşchiile se obţin din reziduurile industriale rezultate în atelierele de prelucrare şi de aceea sunt îmbibate cu ulei şi emulsie. Uleiul, apa şi în plus
alte impurităţi ca praful şi pământul, fierul sub formă de aschii sau pulberi, îngreunează topirea şi înrăutăţeşte calităţile produselor din cupru. De aceea, pentru
îndepărtarea acestor impurităţi, aşchiile de cupru sunt supuse unui proces tehnologic de pregătire care este compus din fluxul urmatoarelor operaţii: descărcarea
în containere-depozit, sitarea(cernerea), fărămiţarea, centrifugarea, depozitarea în buncăre, uscarea, din nou sitarea, separarea pe electromagnet, depozitarea în
buncăre de şarjare în care se face analiza exactă pentru şarje, pentru brichete sau pentru containere dacă se încarcă şi transportă.
5.4 Pregătirea cenuşilor, zgurilor şi oxizilor de cupru
Cenuşile cuprifere şi praful de cupru volatil din producţia proprie de cupru se introduc într-o instalaţie mecanizată de aglomerare cu aglomerator
discontinuu cu cupa de aglomerare sub aspiraţie. Granularea se face prin paletizarea în granulatoare cu cupe, dupa o prealabilă tratare într-o soluţie sulfitică de
la fabricarea celulozei. După granulare peretele se usucă.
Brichetarea se aplică materialelor mărunte şi se realizează cu presa de brichetat folosind ca liant bitumul petrolifer. Brichetarea se realizează la temperatura de
100-1500C , sub o presiune de 200-400 kgf/cm2 dupa care se calcineaza într-un cuptor de uscare la temperatura de 200-4000C cu gaze arse sau cu exces de aer.
Mai eficient pentru prelucrarea acestor materiale sunt morile cu bile pentru macinare prevăzute cu curent de aer şi cu separare pneumatică.
5. Tehnici de valorificare a deşeurilor metalice pe bază de cupru

12. 12
În timpul mineritului şi rafinarii cuprului, se produc deşeuri şi gaze, cum ar fi dioxidul de sulf care poate avea un efect
dăunător asupra mediului. Deşi aceste efecte nocive sunt minimizate de producatorii de cupru prin capturarea dioxidului de sulf şi folosirea
lui la fabricarea acidului sulfuric, tot procedeul de reciclare rămâne mai benefic pentru mediu.
Pentru extragerea cuprului se foloseşte mult mai multă energie decat pentru reciclarea lui. Această economie de energie duce la conservarea
rezervelor de petrol, gaze naturale sau cărbune şi reduce cantitatea de CO2 eliberate în atmosferă.
Până în prezent, doar aproximativ 12% din resursele de cupru cunoscute au fost extrase. Cu toate acestea minereul de cupru este o resursă
finită şi trebuie conservată folosind reciclarea.
6. Beneficiile reciclării cuprului
7.Bibliografie
Roman, Mariana Zşigmond, Mihai Buţu -„Valorificarea subproduselor din metalurgia extractivă a cuprului şi a
deşeurilor metalice pe baza de cupru” Rodica 2004
Oprea Fl, Taloi D. Constantin I., Roman Rodica – „Teoria proceselor metalurgice”, editura Didactică şi
Pedagogică, Bucureşti, 1984;
Buzatu Mihai, Roman Rodica – „Reciclarea şi regenerarea deşeurilor neferoase 2008
Roman Rodica – „Prevenirea şi controlul poluării în metalurgia extractivă a metalelor neferoase uzuale” 1999
http://www.ecoremat.ro/servicii/reciclare-cupru
www.google.com