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是什么让铜成为循环经济的理想选择?

2025年3月21日|文章

铜在推动行业可持续发展方面具有得天独厚的优势

据弗劳恩霍夫协会称,自1900年以来,全球已生产超过5亿吨铜,其中三分之二仍在有效使用中。费尔南多·努表示,这种金属对我们所熟知的生活至关重要,且特别适合循环利用。ñ和布鲁诺·德·瓦赫特指出,这种金属对人类生活至关重要,且特别适合循环利用。他们是国际铜业协会的成员,同时也是 电气工程贸易展CWIEME Berlin的顾问委员会成员费尔南多·努涅斯和布鲁诺·德·瓦赫特表示,这种金属对人类生活至关重要,且特别适合循环经济模式。

铜的独特特性使其成为现代社会的基础材料,不仅广泛应用于各行各业,甚至与我们的身体密不可分。其优异的导电性和导热性使其在电气布线、电子产品领域以及推动可再生能源转型方面都不可或缺。

如今,电气制造业正面临一系列挑战,包括推动能源转型、资源短缺以及降低环境影响的压力。而日益严重的电子废弃物问题,进一步加剧了这些挑战。

获取-制造-废弃

电子废弃物(简称“电子垃圾”)是指不再使用或不再需要的废弃电气和电子设备,例如计算机、智能手机和家用电器。电子废弃物既含有有价值的材料,也含有有害物质;据国际劳工组织称,这是全球增长最快的废弃物类别。

大多数电子废弃物最终流向了发展中国家,而这些国家缺乏必要的基础设施,无法在不危害人类和环境的情况下对其进行处理,且仅能回收其中一小部分材料用于再利用。

联合国《全球电子废弃物监测报告》 ,较2010年增长了82%。该报告发现,这些电子废弃物中所含金属的价值高达910亿美元,其中包括190亿美元的铜、150亿美元的黄金和160亿美元的铁。

尽管如此,2022年电子废弃物中仅有不到四分之一(22.3%)被报告为已收集并回收,导致价值数十亿美元的宝贵材料去向不明,这可能造成污染,并增加对原生矿石的需求。

采用线性制造模式会产生大量废弃物,这加剧了原材料的短缺,并增加了资源开采对环境的影响。采用循环经济模式则能“闭环”,通过利用电子废弃物中大量存在的材料来减少对原生材料的依赖,而铜正是最适合作为切入点的材料之一。

可回收性

在循环经济的背景下,铜的可回收性尤为重要。它可以无限次回收利用,且性能和质量不会因此受到任何影响。仅凭这一特性,铜便在电气制造领域使用的各类金属中脱颖而出。

对于某些其他金属而言,废料的纯度是一个问题,若没有先进的分离和精炼工艺,只能进行同类回收。这意味着,例如,来自报废车辆的碎裂佐尔巴铝无法用于制造变压器绕组。相反,许多再生金属往往需要与原生材料混合,才能达到所需的纯度水平。

此外,铝、锡和镍等金属通常会通过合金化来改善其性能。识别和分类各种合金,然后通过电解、火法或湿法冶金工艺回收其中的金属成分,这一过程既耗时又耗能。通常情况下,要将所有这些废物流完全分开处理过于复杂,因此这些材料主要只能进行降级回收。

另一方面,铜在电气应用中通常以高纯度形式使用。事实上,约80%的铜都是未合金化的。即使在含有杂质的废料中,或与其他元素形成合金的情况下,仍可对铜进行回收利用,且不会降低其品质。

初级铜和再生铜的精炼工艺完全相同,在适当条件下,甚至可以从再生材料中提炼出更高纯度的铜,从而确保其在高质量应用中的价值和可用性。因此,铜从未真正被浪费,人类社会实际上拥有一个巨大的城市铜矿。

从铜开始

铜的经济价值相对较高,这也可能成为推动其他材料回收的动力。例如,像 La Farga 等回收企业正采用先进技术来提高产品中的铜回收率,例如结合X射线荧光(XRF)技术的AI智能分拣系统。该技术能够更精准地识别并分离废料中的各类材料。这一技术发展的附带效应是,在铜的冶炼、加工和精炼过程中,其他金属也能作为副产品被回收利用。

通过这种方式,回收铜有助于促进其他材料(如金、银、镍、锡、铅和锌)的回收。在铜回收的副产品中,共有20多种不同的材料被回收利用。

然而,再生材料所能满足的需求比例是有限的。即使将报废铜100%回收利用,仅靠再生铜也无法满足日益增长的铜需求。例如,变压器和电动机的使用寿命约为30年,等到其中的铜转化为废铜时,全球铜需求很可能已经翻了一番。

这使得新产品的全球再生材料含量比例无法超过35%至40%。

以循环经济为导向的设计

目前,约30%的铜需求来自再生产品。如前所述,提高回收率将增加这一比例,但更高效的设计同样重要。

例如,设计师可以优化产品设计,以便更轻松地从产品中分离出铜及其他金属,从而通过减少破碎等工艺环节中的金属损耗,提高回收率。此外,与冶炼厂和回收机构保持沟通,有助于原始设备制造商(OEM)为其产品选择最适合回收利用的合金。

此外,在某些设备中使用铜有助于减少其他材料的消耗。例如,采用铜绕组的变压器所需的电工钢比采用铝绕组的变压器更少,而采用铜转子的感应电动机在功率相同的情况下体积更小。像CWIEME Berlin这样将整个电气制造价值链汇聚一堂的展会,为这种行业层面的合作提供了绝佳机遇。

尽管其原则植根于农业等古老的实践,但作为一种结构化、可扩展的模式,循环经济是对全球性挑战的现代回应。它将传统智慧与创新工具相结合,以创造一个可持续的未来。如果第一种真正实现循环利用的材料是铜,那该是多么恰如其分——这种元素对人类过去的技术进步至关重要,如今对于将塑造未来的能源转型也同样不可或缺。

如需进一步了解铜在社会中的作用,请访问国际铜业联盟的网站。如需了解有关参观或参展CWIEME柏林展会的更多信息(该展会是全球领先的电气工程盛会之一),请访问 www.Berlin.CWIEMEevents.com

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关于CWIEME柏林: 作为电气工程领域全球顶尖盛会之一,CWIEME柏林展是专家与爱好者不可错过的盛会。这一年度盛会坐落于欧洲心脏地带,为与会者提供了绝佳的交流平台,助力知识积累,并助力探索行业前沿动态。

参考编号: CWI046/12/24 

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地点

柏林国际展览中心,南入口,Messedamm 22号,D-14055 柏林,德国

开放时间

5月11日,星期二| 09:30 – 17:30

5月12日,星期三| 09:30 – 17:30

5月13日,星期四| 09:30 – 15:00