廢有色金屬的預(yù)處理是指將有色金屬廢件和廢料的狀態(tài)變成能夠進行有效的后續(xù)冶金加工的過程。這一過程包括：使各種廢件和廢料達到規(guī)定的外形尺寸和重量標準；將有色金屬與黑色金屬分離；去除非金屬夾雜物、水分、油質(zhì)等。對廢有色金屬進行精細和高質(zhì)量的準備，使之適用于冶金工序，可以使有色金屬損失減少到最低程度，使燃料、電力、熔劑的單位消耗降低，使冶金設(shè)備和運輸工具得到有效的利用，并使勞動生產(chǎn)率及有色金屬與合金產(chǎn)品的質(zhì)量得到提高。
靜電分選
圖4 冷凍粉碎裝置示意圖
有色金屬廢件與廢料的預(yù)處理包括下列主要工序：分選，切割，打包，壓塊，破碎，粉磨，磁選，干燥，除油等。特種再生原料（廢蓄電池、廢電動機、廢電線、馬口鐵廢料）的預(yù)處理，采用專門的生產(chǎn)線。
全蘇再生有色金屬科學(xué)研究設(shè)計院研究出廢有色金屬預(yù)處理的一般工藝流程（圖1），該流程從有色金屬廢件與廢料進入車間起，至成品發(fā)往用戶廠為止。
靜電分選
從直徑0.4毫米以下的銅或鋁的細電線上去除絕緣物，適合采用圓筒形靜電分選機。這種分選機的原理是利用電暈場的作用。處在電暈場中的顆粒，不論其成分如何，都帶有電荷，電荷的大小取決于起暈電極的極性。每個顆粒能夠獲得的最大電荷（Qmax）可用下式計算：
Qmax=4πε0a2kE （1）
式中，ε0-介電常數(shù)，ε0-8.8542×10－12庫倫／法·米；a-電等效旋轉(zhuǎn)橢圓體半徑（米）；E-電場電壓（伏／米）；k-根據(jù)旋轉(zhuǎn)橢圓體c、a與介電常數(shù)ε之間的比而變化的常數(shù)。
按方程（1）計算，銅或鋁的顆粒能比絕緣物顆粒獲得更大的Qmax。當帶電顆粒同接地導(dǎo)體（分選機滾筒）接觸時，顆粒即放出自身電荷。放出的電荷量多少，取決于電阻、電容和顆粒接觸時間。顆粒接受的電荷與從顆粒放出至接地導(dǎo)體的電荷之間可以迅速取得平衡，平衡電荷Q可用下式計算：
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Q
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=
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1＋
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Ki
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－
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√
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（
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1+
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Ki
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）
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－1
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（2）
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Qmax
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Bk
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Bk
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式中，Ki-隨電暈場的大小而變化的值：Bk=1014／Rk（Rk-顆粒的等效總電阻）。
對銅和鋁的顆粒來說，由于它們的總電阻較低，1014／Rk趨于無窮大，Q／Qmax趨于零，即這些顆粒所獲得的電荷迅速釋放出來。同時，由于絕緣物顆粒保持自身電荷的時間較長，因此被留在接地分選機上。這樣，滾筒表面的金屬顆粒瞬間釋放出自身電荷后落入貯器8（圖2）。不導(dǎo)電的顆粒則隨滾筒一起轉(zhuǎn)動而留在滾筒表面，之后落入貯器7（中間產(chǎn)品）或者貯器6（尾礦-絕緣物）。
起暈電極與滾筒之間的電位差，主要取決于廢電纜的芯直徑，一般為25～35千伏。電極之間的距離增大，可以減少銅進入尾礦的量，但需要同時提高電位差。如果將極距縮短至規(guī)定限度以下，則會因為空氣溫度和金屬粉塵而導(dǎo)致電流擊穿。電極與滾筒之間的距離為45～70毫米。如果廢電纜中的水分含量達到1.0～1.5%，則不能進行分選，因此送作靜電分選的物料水分含量不應(yīng)超過0.5%。
起暈電極相對于分選機滾筒的位置（見圖2），對精礦質(zhì)量和銅回收率都有影響。最佳角度α為55°。為增大靜電場而安裝在起暈電極下面的輔助電極，可以使金屬顆粒偏轉(zhuǎn)角度增大，從而促使金屬顆粒更好地從絕緣物顆粒中分離出來。借助輔助電極，能夠?qū)⒔^緣物尾礦中的銅含量降至0.1%以下。當處理粗芯廢電纜時，輔助電極的效用則顯著降低。
圖2 靜電分選流程
1-碎后電纜倉；2-接地滾筒；3-起暈電極；4-輔助電極；
5-電刷；6-絕緣物貯器；7-中間產(chǎn)品貯器；8-純金屬貯器
采用靜電分選法處理塑料絕緣層和橡膠絕緣層廢電纜的過程，可以用工藝流程加以表述（圖3）。通過靜電分選，可制取含銅或鋁95.0～99.5%的精礦，金屬回收率90～95%。靜電分選法已被列為廢電纜機械加工工藝之一，它可以降低有色金屬隨廢絕緣物的損失，但不適宜用于大直徑廢電線絕緣層的分選。
圖3 廢電纜加工工藝流程（方案）
冷凍處理法 用冷凍裝置處一時廢電纜和電線、廢電動機和發(fā)電機、廢汽車和家用電器等這樣一些再生原子能料，正在得到不斷推廣。
冷凍法的實質(zhì)是利用冷凍劑處理廢件和廢料。經(jīng)過冷凍的絕緣物料、黑色金屬、鋅及鋅合金即變得很脆，易于破碎。而銅和鋁則仍然具有塑性。之后，可用磁選、篩分、水力分級、重介質(zhì)分選或其它方法將破碎或細磨好的物料分選成相應(yīng)產(chǎn)品。
冷凍劑一般采用液氮（液氮的沸點為195.8℃，熔點為－210℃）、固體CO2（“干冰”）與某些液體的混合物。
碳酸氣在20℃和57.06·105帕壓力下很快液化，轉(zhuǎn)換成無色的流動液體。當液體CO2流出來時，因蒸發(fā)而使很多熱量被吸收，以致液體CO2變成固體－“干冰”。“干冰”在78.47℃升華。
下面是可用來制取處理含貴金屬廢料所需低溫的某些物質(zhì)的熔點與沸點：
氯甲烷 乙醇 甲醇 氯乙烷
CH2Cl C2H5OH CH3OH C2H5Cl
t熔（℃） —103.6 —117.3 —97.3 —142.5
t沸（℃） —24.2 —78.3 64.4 12.2
在大氣壓力條件下，取過量固體CO2與上述液體混合在一起，可得到下列溫度：與氯甲烷混合-—82℃；與甲醇混合-—80℃；與乙醇混-—72℃；與氯乙烷混合-—60℃ 。液氮、“干冰”與甲醇和液體CO2的混合物，已在各種冷凍裝置中得到應(yīng)用。與甲醇以外的有機物相混合的冷凍劑，由于具有毒性，成本又高，目前還不能在工業(yè)上使用。
外國的大部分冷凍裝置都采用液氮冷凍。（前）蘇聯(lián)國產(chǎn)低溫冷凍裝置以渦輪式空氣冷凍機（TXM）為基礎(chǔ)。這種冷凍機可制取—（115～125）℃的冷氣。實踐表明，用渦輪式空氣冷凍機制取的冷氣冷凍，從降低能耗、節(jié)約費用的觀點來看，比較氮冷凍更為適宜。
表1是根據(jù)全蘇再生有色金屬科學(xué)研究設(shè)計院的資料計算的某些絕緣物料的脆化溫度。
表1 各種絕緣物料的脆化溫度
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牌號
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t脆（℃）
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牌號
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t脆（℃）
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牌號
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t脆（℃）
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橡膠
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聚氯乙烯
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聚乙烯
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CKT
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—70
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И40-13
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—40
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315303-003
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—120
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CKTC
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—109
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И50-13
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—50
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315303-002
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—120
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PШ-1
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—50
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И60-12
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—60
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015105-002
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—110
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PKH-1
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—30
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И045-12
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—45
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316305-005
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—110
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CKБH
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—70
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О-50
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—50
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316603-011
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—100
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CKCH
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—75
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ОMБ-60
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—60
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317803-015
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—100
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（前）西德Palla型冷凍裝置的原理如圖43所示。該裝置帶有一個氣密絕熱室，室內(nèi)保持必需的低溫。經(jīng)過冷凍的物料可用粉磨機、輥式破碎機加以粉碎，然后借助氣動分級或水力分級從輕粒級產(chǎn)品中去除金屬。
重粒級產(chǎn)品中含金屬99%，輕粒級中含99%的非金屬物料。冷凍耗用液氮約400升／噸廢料。冷凍法的一大優(yōu)點是無有害氣體排放，加工成本較低。
圖4 冷凍粉碎裝置示意圖
1-受料倉；2-閘門；3-預(yù)冷料倉；4-螺旋式給料機；
5-冷氣復(fù)循環(huán)風(fēng)機；6-碎后產(chǎn)品倉；7-振動粉磨機；8-調(diào)節(jié)閥；9-液氮容器
一些國家已經(jīng)研制出并且投入使用了多種液氮冷凍法處理低質(zhì)廢料的裝置。所處理的廢料中，包括含有大量鐵的廢電動機、廢發(fā)電機、廢起動機等。
把廢料裝入液氮冷凍圓筒（直徑1.6～2米，長8～12米）。廢料與液氮的重量比應(yīng)為3：1。在圓筒內(nèi)，廢料被冷凍至—98℃。然后送入錘式破碎機破碎。碎后粒度為30～100毫米的產(chǎn)品再加以磁選，從中選出鋼質(zhì)廢料。
非磁性組分（有色金屬）先送去破碎至3～25毫米的粒度，然后再作二次磁選。二次磁選后的有色金屬還要進行重介質(zhì)分選。重介質(zhì)采用由硅鐵合金作加重劑制成的懸浮液。結(jié)果獲得含銅（銅含量94.0～96%，鋁含量2～3%）和含鋁（鋁含量93～95%，銅含量2～3%）的產(chǎn)品，此外還有廢鋼鐵。廢料經(jīng)冷凍和后續(xù)處理之后，其中帶有的絕緣物變成可廢棄的泥渣。
資本主義國家每年處理約1500萬輛（臺）汽車和冰箱，以從中回收有色金屬及鋼。按一輛中型汽車的總重量（1625公斤）計算，每輛（臺）廢汽車或冰箱中的金屬與非金屬物質(zhì)的含量（%）為：Fe-78，Zn-1.5，Al-1.4，Pb-0.5～4.5，玻璃、橡膠和塑料-15以下。冷凍破碎也是處理報廢汽車的方法之一。
把打包的廢汽車（打包塊截面為600×600毫米或700×700毫米，長度不一）先關(guān)入預(yù)冷室，室內(nèi)供給氮氣降溫至—20℃。然后進入內(nèi)有液氮的主室。冷凍好的物料再作破碎和磁選。在約占汽車重量7%的非磁性組分中，按美國礦業(yè)局的估算，含有（%）：Cu-3.3；Zn-1.3；Al-3.8；Pb-1.3；Fe-11.9，橡膠與塑料－24.4%；玻璃－42.3。上述物料可用氣動分選、水力分級、篩分以及其它分選方法加以處理。處理廢汽車的液氮耗用量接近500升／噸廢料。
用深度冷凍法處理各處不同的再生原料，可以從黑色金屬和非金屬物質(zhì)中分選出有色金屬，制取堆比重很高且適用于生產(chǎn)合金的半成品。各種冷凍裝置的優(yōu)點，是沒有污染環(huán)境的廢棄物及廢氣排放。但是，廣泛推廠冷凍法，將受到液氮成本高、絕熱設(shè)備要求精密以及必須采用適于低溫作業(yè)的鋼材等方面的限制。
在選擇廢電纜預(yù)處理方法時，如果技術(shù)經(jīng)濟指標相近，那么應(yīng)當選取設(shè)備結(jié)構(gòu)最簡單且不向環(huán)境排放有毒廢棄物的機械方法。
1 ．物理分選
(1) 篩分 是利用篩子將粒度范圍較寬的混合物按粒度大小分成若干不同級別的過程。主要與物料的粒度或體積有關(guān)，篩分時，通過篩孔的物料稱為篩下產(chǎn)品，留在篩上的物料稱為篩上產(chǎn)品。篩分一般適用于粗粒物料的分解。常用的篩分設(shè)備有棒條篩、振動篩、圓筒篩等。 根據(jù)篩分怍業(yè)所完成的任務(wù)不同，篩分可分為獨立篩分、準備篩分、輔助篩分、選擇篩分、脫水篩分等。在固體廢物破碎車間，篩分主要作為輔助工序，其中破碎前進行的篩分稱為預(yù)先篩分，對破碎作業(yè)后所得的產(chǎn)物進行的篩分稱為檢查篩分。
(2) 粉磨 在同體廢物處理和利用中占有重要的地位。粉磨一般有 3 個目的：
(a) 對物料進行最后一段粉碎，使其中各種成分單體分離，為下一步分選創(chuàng)造條件；
(b) 對各種廢物原料進行粉磨，同時起到把它們混合均勻的作用；
(c) 制造廢物粉末，增加物料比表面積，為縮短物料化學(xué)反應(yīng)時間創(chuàng)造條件。
磨機的種類很多，有球磨機、棒磨機、礫磨機、自磨機 ( 無介質(zhì)磨 ) 等。
(3) 重力分選 是將物料加入活動或流動的介質(zhì)中，由于顆粒密度的差異而導(dǎo)致運動速度或運動軌跡的不同，分選為不同密度產(chǎn)物的選礦方法。
重力分選過程中常用的介質(zhì)有水、空氣和懸浮液。目前，重液還僅限于實驗室內(nèi)應(yīng)用。
重選方法可分為重介質(zhì)選、跳汰選、搖床選和溜槽選。廣義地講，分級和洗礦也屬于重選的范疇。
重選的優(yōu)點是生產(chǎn)成本低，處理的物料粒度范圍寬，對環(huán)境的污染少。
