废铝的资源化利用.

国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库废铝的资源化利用国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库•一、概述•二、再生铝的分类•三、国内外再生铝的生产工艺国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库一、概述•铝是目前世界上除钢铁外用量最大的金属；•在有色金属中，铝无论在储量、产量、用量方面均属前位•铝的保用范围十分广泛，民用、军用、建筑交通等各行各业中铝及合金几乎无所不在；•随着产量、使用量的增加，废弃铝制品量也越来越大，而且，许多铝制品都是一次性使用，从制成产品至产品丧失使用价值较短。国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库•铝从矿石到金属，再到成品成本很高，仅电解一道工序耗电就达13000-15000度/吨铝；•电解铝再生，能使能耗、辅料消耗大大降低，节约资源、成本。与生产原铝相比，生产再生铝在环境保护方面有显著优点。从废铝料生产再生铝，CO2排放量比用水电生产原铝减少91%，比用燃油发电生产铝的建厂投资仅仅为生产原铝的10%；•因此，废弃铝的回收、再利用，无论从节约地球上资源、节约能耗、成本、缩短生产流程周期都具有十分巨大的意义。二、废铝的分类国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库废铝的来源铝质饮料罐报废的铝板材，线材，型材铝制品铝渣铝屑废旧的飞机，船舶，汽车零件废杂铝，铸造铝合金废铝等国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库铝废料可分为“新废料”和“旧废料”两类。新废料又称为“过程废料”在冶炼和加工产生的废料，这类废料在大冶练厂和加工厂现场重熔回收是很普遍的；独立的重熔厂也回收生产铝板和挤压件等时产生的边角料和切屑，国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库“旧废料产品使用期结束和报废后产生的废料，这类废料可获量与产品使用期限有关，如汽车中铝制品件使用期限12年，建筑业中为30年。“旧废料”一般都在独立再生铝厂中处理和重熔，大部分转化成铸件的铸锭，常常加入合金添加剂的硅、铜、镁；也有一部分转化钢铁工业用的铝脱氧剂。“旧废料”在今后10年甚至更长时间将继续增长，目前占总废料量的50%。•由含铝矿物电解或其他方法制得的金属铝称为原铝，又称一次铝。•由含金属铝的废旧材料熔炼回收所得的金属铝或铝合金称为二次铝。•意义：•大幅度地降低电能消耗•大幅度地节约基建费用•大大地减少环境污染国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库•铝工业之所以能成为一种可持续发展的工业，不仅在于铝具有良好的性能（密度小、塑性变形性能好等），而且由于它是最具有可回收性与再生利用价值的工程金属，其回收节能效果甚佳，能够多次反复循环利用。再生铝的能耗仅为制取原铝的3%-5%。•铝的回收和再生利用不仅节能效果显著，而且可以减免铝生产中和发电工业生产中的CO2和CO排放量。这对于防治大气污染有重要意义，所以铝的再生被称誉为一种“绿色金属”生产。三、再生铝的生产国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库美国•美国早在1987年就通过了《铝饮料罐回收法》，对废铝罐的回收起到积极推动作用。美国设有废铝回收专业公司，回收网点遍布全国，而且还有许多民间团体专门开展易拉罐的回收积聚，人们普遍接受铝罐回收法案。•目前，美国除回收中心外，还有1万多个方便的铝罐回收站和遍布各角落的回收机，还在车站、码头、机场等公共场所设立饮料回收机，目前已有1200多台这样的机器在运转,1995年共回收铝罐92万t，可用来再制造184亿个新铝罐，可使废铝及早回收，循环周期最短时不超过两星期，回收率达到62.1％。1995年美国再生铝产量为318.6万t，约为其原铝产量380万t的84％。国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库日本•日本对资源的再生利用尤为重视。日本成立了全国性的铝罐回收协会，专门从事铝罐回收宣传和组织利用工作。现今，铝罐回收协会设有回收点400余处，他们还打算进一步增加回收点。1997年，日本国内产生的废铝为170万t左右，回收约140万t铝，回收率高达82％。目前，日本每年使用的再生铝量达到150万t,这对于原铝产量很少的日本来说，具有重要的意义。国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库德国•德国的铝公司对废铝的回收极为重视，建有各自的处理基地。如德国阿卢比列兹公司于1996年在开普顿市建立了一家新铸造厂，其主要原料就是废旧的6063合金，占80％以上，设计生产能力为6万t/a,极大地缓解了原铝资源的供需矛盾。目前德国每年生产的原铝和再生铝的水平大体持平，各为55万t。国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库我国•目前，我国铝的再生利用属于初级阶段。虽然我国是铝生产和消费大国，但对其回收利用尚未引起公众的充分重视。我国至今还没有一家有一定规模、专门收购和熔炼铝易拉罐的国营铝厂，基本上由分散的小熔炼点经营，金属实收率很低，只有70%-80％，有的不足60％，而发达国家则在90％以上，有的高达98％。再者，由分散厂家生产的再生铝，规模小、质量不稳定，得不到社会的承认。这是当前函待解决的一个重要问题。国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库1997-2001年世界原铝和再生铝产量年份原铝／kt再生铝／kt19971947921751998199492135199920655217720002119122442001205512217国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库再生铝生产工艺•废铝的品种繁多，而且成分各异，实际上不能用单一的方法加以处理，所以生产再生铝只能是因材而异。一般的处理流程是：•废铝的分类；•预处理•熔炼•净化和铸造国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库废铝的分类•(1)铝质饮料罐。下图表示每吨铝、钢与玻璃所能制造等容积饮料罐的数量比较。国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库•（2）铝和铝合金机械加工(车、铣、刨、磨)时产生的铝屑，可直接加入熔炉中。•（3）报废的铝板材、线材、型材制品；铸造、锻造铝制品时的废件、边角余料及其他日用品废料。•（4）废旧的飞机、汽车、船舶上的含铝部件。•（5）废杂铝•（6）铝渣国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库废铝的再生——铝循环含铝废料包括铝及铝合金加工厂的废料、机器零部件、飞机船舶以及日用品等。含铝废料的组成十分复杂，化学成分极不均匀，物理形态也很不规整。再生铝熔体精炼是高效高质量再生利用铝的关键。国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库废铝的再生——铝循环国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库首先，对废铝进行初级分类，分级堆放，如纯铝、变形铝合金、铸造铝合金、混合料等。对于废铝制品，应进行拆解，去除与铝料连接的钢铁及其他有色金属件，再经清洗、破碎、磁选、烘干等工序制成废铝料。再生铝生产工艺根据废铝料的备制及质量状况，按照再生产品的技术要求，选用搭配并计算出各类料的用量。用废铝合金可生产的变形铝合金有3003、3105、3004、3005、5050等，其中主要是生产3105合金。废铝料只有一小部分再生为变形铝合金，约1／4再生成炼钢用的脱氧剂，大部分用于再生铸造用铝合金。废铝料的备制配料再生变形铝合金再生铸造铝合金国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库熔炼炉和精炼净化炉，一般采用燃油或燃气的专用静置炉。国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库废铝的再生——除杂再生铝精炼方法有过滤、通气精炼、盐类精炼、真空精炼、氧化精炼等。前四种方法用于去除非金属杂质，后一种方法用于去除金属杂质。国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库实例1-国外的废铝再生•于1993年建成的阿卢马克斯废铝再生公司(A1umaxRecycling)位于荷兰和克拉得镇(Kerkrade)。它用废幕墙型材、商店门宙型材、门窗废料、废型材等为原料，经再生处理后铸成挤压建筑型材用的锭坯。回收的这类废料被称为“污染的废铝”。所谓“污染”，就是指废铝上有涂层或铝塑混合物。•门窗与幕墙废型材上不但有涂层，还往往混有作为密封的聚酰胺条。阿卢马克斯废铝再生公司是当前全球最先进的这类企业之一，在对环境无害的清洁条件下回收此种废铝，熔铸成优质6063合金锭坯，链坯直径145—254mm，长度不大于6m。在生产这类锭坯时使用少量的原铝、纯镁与纯硅，以及作为晶粒细化剂的A1－Ti—B丝中间合金。国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库•为了形成一“个有效的废建筑铝型材“链”，欧洲六家大的铝建筑装修企业组建了一个废铝回收公司，将收集的废建筑型材全部集中到科克拉得厂再生，这既有利于环境保护，又保证了科克拉得厂有足够的原料。国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库•专为熔化废料的熔炼炉其容量为50t，用天然气加热。炉内有两个室——预热室与熔化室，被气冷悬挂隔板一分为二。只有熔炼室受到直接加热，而预热室受熔炼室流出的烟气间接加热。此烟气经隔板上的孔流人预热室，其量受到严格控制，以便达到所需的预热温度，使污染物发生部分燃烧与熔化。•预热废料时，从污染物热分解出来的气体由再循环风机打入熔炼室，同时混入一定量的空气，使它们发生完全燃烧，形成对环境无害的燃烧产物。国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库•熔炼炉有两个出铝口，上口供铝液流入铸造机，下口供炉膛清理用。•静置炉用天然气加热．有两个燃烧嘴，在此炉内调整所配合金成分，同时能精确地控制铸造温度在730℃。炉门的开闭与炉体倾斜均由液压系统控制。由于炉体倾斜角度控制精确，能保持熔液流量与水平稳定，可铸出高质量的锭坯。为此，需要添加合金元素、搅拌与扒渣，采用气体来净化铝液，还用Al—Ti—B晶粒细化剂添加于流槽内的铝液中。国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库•该厂的主要特点是；在再生处理废建筑铝材时，不经脱漆与粉碎处理，不用任何盐类物质做熔剂，烟气经过严格的净化处理，不排出对环境有害的气体与固态物质，能源利用效率高，只有5MJ／kg，仅相当于原铝生产能耗(148MJ／kg)的3.4％。国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库我国再生铝厂利用的废铝主要来源于两方面，一是从国外进口废杂铝，二是国内产生的废铝。1、进口废杂铝近几年国内大量从国外进行废杂铝。就进口废杂铝成分而言，除少数分数清晰外大多数是混杂的。一般分为以下几大类：（1）单一品种的废铝（2）废杂铝切片（3）混杂的废铝料（4）焚烧后的含铝碎料（5）混杂的碎废铝料实例2-废杂铝的预处理国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库2、国内回收的碎废铝料我国，铝废料中，约20%来自于包装行业，40%来自于运输业，30%来自建筑业。报废汽车中铝废料的回收和废铝饮料罐的回收是两个主要途径。国内回收的废杂铝大多纯净，所含杂质较少，基本分为三大类：即回收部门常说的废熟铝、废生铝和废合金铝。废生铝主要是废铸造铝和废合金铝，多以废机器零件（废旧汽车、废模具、内燃机活塞）。废合金铝（废飞机铝、铝框架等）。就生产部门而言，可分为生活废铝和工业废铝。国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库（1）生产于生活领域的废铝：如废家用餐具、水壶废铸铝锅盆、废家用电器中的废铝零件、废导线、废包装物等。（2）生产企业产生的废铝料：此种废铝一般称为新废料，主要包括铝及其合金在生产过程中生产的废料，主要包括铝及其合金在生产过程中生产的废铝，铝材在加工过程中产生的边角料，废次材等（3）熔炼铝和铝合金生产过程中产生的浮渣；此种废料即常说的铝灰，凡是有熔融铝的地方就会有铝灰产生，例如在铝的生产、熔炼、加工笔废铝再生过程中产生的铝灰多，尤其以废杂铝再生熔炼过程中产生的铝灰多，废杂铝的成分复杂，杂质赵多，表面污染就越严重，铝灰就越多国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库废杂铝预处理的目的（1）除去废杂铝中夹杂的其它金属和杂质；（2）把废杂铝管按其成分分类，使其中的合金成分分得到最大程度的利用；（3）将废杂铝的表面的油污、氧化物及涂料等处理掉。预处理最终的结果是将废铝处理成符合入炉条件的炉料；（4）使含铝废料中的铝得到最经济的的利用国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库（1）品种单一或基本不含其它杂质的废