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再生铝

/secondary aluminium/
最后更新 2022-12-23
浏览 232
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由废旧铝和废铝合金材料或含铝的工业废料,经重新熔化提炼而得到的铝合金或铝金属。是金属铝的一个重要来源。

英文名称
secondary aluminium
所属学科
材料科学与工程

再生铝主要是以铝合金的形式出现的。铝是一种可循环利用的资源,再生铝占原铝产量的比例越来越高,再生铝占世界原铝年产量的1/3以上。再生铝与原铝性能相同,可用再生铝锭重熔、精炼和净化,经调整化学成分制成各种铸造铝合金和变形铝合金,进而加工成铝铸件或塑性加工铝材。

熔炼再生铝的主要原料是工业上折旧废铝件(如飞机的废件和发动机、机匣盖等)和铝加工过程产生的废铝料(包括板材、管材、棒材、型材、碎屑、箔片等,亦称工业废料)。在废铝熔炼前需要将各种废铝件进行选分或解体(切割成规则的小块体),分离出去铁和其他有色金属零件,再加以适当调配和处理,以便达到所要求的再生铝及铝合金成分。再生铝主要用来生产铸造铝合金和铝铁。前者用于运输、电工、结构材料、生活日用品和建筑工业,后者用于炼钢的脱氧剂和脱硫剂。

再生铝的熔炼始于20世纪初,在第二次世界大战期间以及战后得到很大发展。在某些工业发达国家,如联邦德国、英国、意大利、法国、美国等,再生铝已经成为铝及铝合金的重要供应源泉,其占原铝产量有相当大的比例。因为随着铝产量的增长引起废铝件和废铝料量的增长,现代技术已经使再生铝的质量不次于成分相同的原铝合金,而且每吨再生铝的能耗仅为从矿石制取原铝的5%左右,生产成本低,投资少。

2015年,中国利用报废旧材料生产再生铝约为620万吨,如果将同期新废料二次加工生产的铝计算在内,中国再生铝产量将超过800万吨。同期,欧盟再生铝产量约430万吨,美国约361万吨。中国再生铝产业经过快速发展,产业规模不断扩大,工艺技术及装备水平不断提高,依赖原料进口拉动产业发展的格局已经改变,进入主要以回收国内报废铝材料实现稳步增长的时期,产业集中度明显提高,成为建设资源节约型环境友好型社会的重要力量。

废铝原料的熔炼工艺决定了再生铝产品的质量,废铝熔炼的工艺流程大致为:装炉→熔化→合金化→搅拌→调整成分→精炼→扒渣→转炉→精炼变质及静置→铸造。在熔炼过程中,最为重要的环节是成分调整、精炼与变质处理等。

废铝熔体净化、提纯的课题仍是再生铝行业共同探索的课题。除采取废杂铝在熔化炉之前进行各种处理,以免杂质、外来元素进入等措施外,还需研究熔化过程中降低杂质元素及某些原合金元素的含量,达到目标产品的成分标准要求。最通用的方法是净化炉前原料分析,精心配制,分多次加料,加强熔化时搅拌,强化炉前分析,强化精炼出炉、静置炉熔剂精炼等。

铝再生时净化精炼是十分重要的工序,最常用的方法是粉体喷吹和惰性气体净化处理法。在精炼剂方面,多采用氯盐和氟盐等,也有采用Cl2或C2C16进行处理的,虽然效果较好,但其副产物AlCl3、HCl等会对人体、环境及设备造成严重损害。而选用N2、Ar等惰性气体作为精炼剂,效果不尽如人意。采用先进的熔炼设备也是提高再生铝生产效能的重要手段。反射炉是使用最多的炉型,适合批量化生产。

铝加工技术创新发展的速度非常迅速,两大领域(铸造铝合金和变形铝合金)都有革命性的成就,对再生铝企业生产经营提出了新的要求,必将从根本上推动再生铝产业转型升级。①铸造铝合金电磁成型技术在全铝汽车车身上的应用,这种半固态成型铸造工艺,使生产的零部件几乎不需要任何额外的整形,从而极大地节省时间和费用。②微型轧制技术将再生铝液直接浇入轧机生产板材或卷材,新技术使得铝锭熔融轧制成材的时间由20天缩短到20分钟,并且使用的能量比传统轧制过程少50%。

再生铝是可持续发展的需要,而提高生产效能以及控制二次污染是废铝再生行业的发展要求。健全废铝回收体系、提高废铝原料分拣水平、加强工艺控制以及先进技术的应用是实现再生铝良性发展的保证。

汽车轻量化和车辆用铝的持续增长,为再生铝发展提供了广阔和难得的机遇。一辆普通汽车使用的铝合金,几乎遍布7个系列20多个牌号,原料分级预处理技术和后续的分级熔炼技术已经成为制约产业发展的主要瓶颈,迫切需要在预处理工艺技术装备和标准化熔炼方法领域实现创新。

未来中国经济社会的发展对铝的需求仍将持续升高,再生铝作为铝工业的重要组成部分,对节约资源保护环境具有不可替代的作用。减少能源消耗降低生产成本,优化工艺流程将成为再生铝产业发展的重要趋势。

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