废铝回收产品生产技术发展趋势分析

第一节 产品生产技术发展现状

废铝的回收及再生是又一项十分复杂的技术工作，各种铝制品使用范围宽广、使用分散，如何使回收集中、分类，再来实现再生加工等均是十分繁杂庞大的工程。

全世界不同成分、不同性能的废铝合金数以百计，其中许多废铝合金中的成分元素相互排斥、互不兼容。如何以最简易的方法、最低的成本、最有效的工艺使废弃铝再生成成分合乎理想合金要求、性能满足使用要求、质量能达到或接近原生材料水平的再生利用技术，是世界各国铝再生行业的追求目标。

因此，我国企业在废铝破碎、分选、表面除漆等预处理技术，提高装备水平以降低铝的烧损率为目标的熔炼设备，熔炼过程中的杂质元素分离技术等方面开展广泛的技术探讨，实现废铝再生过程中的基本化学成分控制和无污染生产，为废铝再生工艺生产高性能产品打下良好的技术基础，实现“循环经济、绿色经济”的生产方式。

目前，我国大多数废铝的回收生产企业所普遍采用的铝熔炼设备是普通的反射炉(燃油或燃气)，由于此类设备使用明火对铝进行接触式的加热熔化，熔炼过程中金属烧损现象严重，特别是熔炼薄壁、废屑等废铝金属，铝的回收率相当低。
 
第二节 产品生产工艺特点或流程

随着我国对循环经济的日益重视,废铝的再生利用已成为铝工业发展中不容忽视的一个重要环节。回收废铝并用来重新制成铝坯料时,需要格外关注的是重熔熔体的精炼与纯净化处理。LARS系统对铝熔体的精炼原理,并通过对其除氢、除杂效果的分析。

1、一般废铝处理工艺

废铝品种繁多,成分各异, 通常不能用单一的方法处理。其中的主要生产工序为预处理、熔炼、合金调配与精炼四个环节。

废铝回收产品基本生产流程

1）预处理

含铝废杂物在熔炼之前的预处理阶段, 包括分类、解体、切割、磁选、打包和干燥等工作。预处理的目的是清除易爆物、铁制零件和水分。在废铝预处理上我国大多处于手工分选和简单机械处理,杂质剔除不彻底, 且劳动强度大,工作环境差。

2）熔炼

对经预处理的废铝进行熔化,我国75%的废料是采用上世纪二、三十年代的原始工艺熔炼的。使用地坑加坩埚或反射炉,烧损一般为6%左右,耗油平均100kgPt。国外80% 以上的废铝熔炼采用现代化的装备与技术,熔炼烧损约3.5%,油耗平均65 kgPt。

3）调整合金成分

由于有的合金元素在熔炼过程中有损失,在精炼处理之前向液态铝合金中添加合金元素,使熔炼后的铝合金符合产品标准。

4）精炼

众所周知,铝合金产品的生产中,最终是否能生产出优质的产品,主要取决于熔炼与铸造环节,而熔铸过程中除氢、除杂最重要,对于利用废铝做原料生产铝及铝合金锭坯的生产线,其在线精炼技术是关键。而国内80%的熔体不经任何处理, 无现代化在线处理,因而杂质含量较高, 熔体质量较差,影响最终产品质量。

2、LARS技术原理

LARS(TM) 为Liquid Aluminum Refining System的缩写,是一种新型在线铝液精炼系统。

LARS系统采用独特的构思, 对设备结构进行精巧的改进,使其在线精炼效果得到明显提高。LARS系统的工艺可简单描述为：在LARS工艺过程中,熔体金属被惰性气体和卤素气体混合处理；气体通过特殊设计的石墨转子注入熔体金属中,从熔体金属熔池底部产生细微分散的气泡, 转子切割气泡并帮助去除结块的粉末杂质; 这些气泡携带杂质、吸附的气体和碱金属杂质上升到熔体表面; 熔体金属表面上的惰性气体压力保持正压,以避免铝和石墨砖被氧化,以及避免加热装置被腐蚀; 加入一定量的卤素气体,以便与碱金属反应生成氯化物,这些氯化物将依靠浮力上升到液面上并被排出。

LARS系统采用的独特技术包括：净化气体原位预热、净化气体与铝熔体的摩擦搅拌、反应室的体积变化以防止气泡聚集、保护气体覆盖等。正是这些独特技术的应用,使LARS系统实现了有效地消除铝熔体内的杂质,达到了铝熔体纯净化的目的。

第三节 国内外生产技术发展趋势分析

我国是铝制品的生产和消费大国,巨大的废铝资源等待再生利用。采用废铝生产高品质再生铝,是我国铝工业发展的重要环节。由于废铝的来源和组成非常复杂,因此必须采用先进的技术才能使之获得有效的处理。

废铝回收产品的质量主要取决于熔炼与铸造环节,而除氢、除杂是熔铸工序的关键。与原铝相比,利用废铝为原料生产铝合金锭,其洁净程度、含气量等参数的控制更为困难。无论是国外技术还是国内技术,现有在线精炼系统因工艺和结构问题, 在除氢、除杂方面均存在一定的缺陷和不足,在许多方面还有待改进,如控制除氢过程的工艺参数优化(如提高净化气体的预热温度等)及引入多级化工艺设计理念;改进和优化旋转喷吹转子的材料和结构设计,以得到弥散、细小、分布均匀的气泡,从而提高除氢、除杂效率;优化设计除气室的结构、形状和尺寸等等。

在美国等工业发达国家,利用目前最先进的废铝回收技术已经可以生产出性能与原铝相当的再生铝, 一部分再生铝甚至被用于生产航空航天领域的铝材。我国在过去的20年间,相继引进SNIF、MINT、ALPUR、RDU等国外先进的铝熔体在线净化技术,也自主研制了DDF等技术, 在一定程度上提高了我国铝熔体的精炼水平。然而,我国虽然采用了与国外相同的除气方法和技术,铝熔体除氢的水平仍然与国际先进水平有一定的差距。例如,美国波音飞机公司向我国某厂订货的航空铝合金7075、2024材料的冶金质量要求是氢含量小于0.10mLP(100gAl),而目前国内铝熔体除气的普遍水平仅能达到0.12mLP(100gAl)~0.10mLP(100gAl)。

在废铝回收利用和铝熔体精炼技术方面,美国的Almex公司开展了深入的研究,研制的LARS(liq2uid aluminum refining system)是目前国际上最先进的铝熔体精炼系统之一,已在多个国家的铝加工企业获得应用。

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