残余Cu对钢材热加工性能的危害及其抑制措施

　　随着社会经济快速发展， 钢铁作为人类经济建设中最重要的结构材料， 以及人类社会进步所依赖的重要物质基础，也受到前所未有的机遇与挑战。 社会蓄积的废旧钢材量逐年增加， 由于混入废钢中的杂质含量不断升高， 严重影响钢材的性能，劣质废钢在发达国家已经成为急需 处理的固体废弃物。 用废钢炼钢在理论上能量消耗要降低很多，节约大量资源以及降低环境污染，具有极大的经济效益。 但废钢中混合的各类元素也极为复杂，蓄积量不断增长，尤其是废钢中残余铜元素含量增长最为明显。 尽管机械破碎和物理分选技术有了一定的进步，但对元素复杂的废钢来说，如废旧家电、废弃汽车等，仍难以达到较好效果。 国内外很多学者都对钢水中去除铜元素问题进行了不少研究，但效果不甚理想，很难在实际生产中运用。因此，正确认识钢中残余铜元素对钢材热加工性能影响的机制是必要的， 是寻求避免或减轻残余铜元素对钢材热加工性能不利影响的重要前提。

　　1 钢中残余铜元素的主要来源

　　我国是一个共生铁矿较多的国家， 这些共生矿床在矿石总生产量中占有相当比例， 除了原生铁矿带入铁水中的铜元素以外， 钢水中的铜元素最大来源是废钢[1]。 随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，各种生活资料、交通工具和生活用品，不但在数量和品种上增加，而且更新周期缩短，社会回收废钢的资源也随之越来越丰富。其中废弃汽车、废旧家电的比重加大，造成废钢成分进一步复杂化，电视机、电冰箱、洗衣机、空调器和汽车的材料组成及各种材料所占比例见表 1。 世界上废旧机电产品的报废数量巨大。据资料显示，欧洲每年约有 900 万辆汽车报废， 美国每年大约有1000～1200 万辆汽车报废，日本车辆平均寿命为9 年，废弃汽车量逐年增加。 中国是世界上最大的家用电器生产和消费大国之一， 废弃电器处理的压力日趋严重， 每年报废的汽车将在 200 万辆以上，电冰箱报废量年均 400 万台，洗衣机、电视机年均在 500 万台以上， 旧电脑年淘汰量估计在500 万台以上，每年总计将有 2000 余万台达到报废年限。由此可见，世界每年的废旧钢铁蓄积量是巨大的， 目前在废钢处理和分选工序中尚无满意的技术，可以将铜元素从废钢中进行有效的分离，残余铜元素的氧化势小于铁的氧化势[2]，混入钢水后将无法被氧化， 甚至部分氧化的铜也被铁所还原，残余铜元素在炼钢过程中将无法除去，几乎完全保留在钢基体内。 废钢中残余铜元素含量就会不断地蓄积和增加，因此就会造成从废弃汽车、废旧家电等废弃物中回收的废钢由于混入铜而变得毫无价值。 当钢铁生产不能完全吸收那些不断增加的废钢时，就会造成废钢的垃圾化，可见消化这些废钢的任务是十分艰巨的， 解决好钢中残余铜元素的有害性问题， 关系到废钢资源的综合利用和可持续发展。