再生铝生产工艺

再生铝生产工艺1铝合金再生生产典型工艺1.1再生铝熔炼工艺特点再生铝是以回收来的废铝零件或生产铝制品过程中的边角料以及废铝线等为主要原材料，经熔炼配制生产出来的符合各类标准要求的铝锭。这种铝锭采用回收废铝，而有较低的生产成本，而且它是自然资源的再利用，具有很强的生命力，特别是在当前科技迅猛发展，人民生活质量不断改善的今天，产品更新换代频率加快，废旧产品的回收及综合利用已成为人类持续发展的重要课题，再生铝生产也就是在这样的形式下应运而生并具有极好的前景。由于再生铝的原材料主要是废杂铝料，废杂铝中有废铝铸件（以Al-Si合金为主）、废铝锻件（Al-Mg-Mn、Al-Cu-Mn等合金）、型材（Al-Mn、Al-Mg等合金）废电缆线（以纯铝为主）等各种各样料，有时甚至混杂入一些非铝合金的废零件（如Zn、Pb合金等），这就给再生铝的配制带来了极大的不便。如何把这种多种成分复杂的原材料配制成成分合格的再生铝锭是再生铝生产的核心问题，因此，再生铝生产流程的第一环节就是废杂铝的分选归类工序。分选得越细，归类得越准确，再生铝的化学成分控制就越容易实现。废铝零件往往有不少镶嵌件，这些镶嵌件都是些以钢或铜合金为主的非铝件，在熔炼过程中不及时地扒出，就会导致再生铝成分中增加一些不需要的成分（如Fe、Cu等）因此，在再生铝熔炼初期，即废杂铝刚刚熔化时就必须有一道扒镶嵌件的工序（俗称扒铁工序）。把废杂铝零件中的镶嵌件扒出，扒得越及时、越干净，再生铝的化学成分就越容易控制。扒铁时熔液温度不宜过高，温度的升高会使镶嵌件中的Fe、Cu元素溶入铝液。各地收集来的废杂铝料由于各种原因其表面不免有污垢，有些还严重锈蚀，这些污垢和锈蚀表面在熔化时会进入熔池中形成渣相及氧化夹杂，严重损坏再生铝的冶金质量。清除这些渣相及氧化夹杂也是再生铝熔炼工艺中重要的工序之一。采用多级净化，即先进行一次粗净化，调整成分后进行二级稀土精变，再吹惰性气体进一步强化精炼效果，可有效的去除铝熔液中的夹杂。废铝料表面的油污及吸附的水分，使铝熔液中含有大量气体，不有效的去除这些气体就使冶金质量大大下降，强化再生铝生产中的除气环节以降低再生铝的含气量是获得高质量再生铝的重要措施。2再生铝原材料组成及预处理2.1再生铝原材料组成2.1.1废杂铝来源目前我国再生铝厂利用的废杂铝主要来源于两方面，一是从国外进口的废杂铝，二是国内产生的废杂铝。1、进口废杂铝最近几年国内大量从国外进口废杂铝。就进口废杂铝的成分而言，除少数分类清晰外大多数是混杂的。一般可以分为以下几大类：①单一品种的废铝此类废铝一般都是某一类废零部件，如内燃机的活塞，汽车减速机壳、汽车轮毂、汽车前后保险栓。铝门窗等。这些废铝在进口时已经分类清晰，品种单一，且都是批量进口，因此是优质的再生铝原料。②废杂铝切片废杂铝切片又简称切片，是档次较高的废杂铝。之所以称之为切片，是因为许多发达国家在处理报废汽车、废设备和各类废家用电器时，都采用机械婆娑的方法将其破碎成碎料，然后再进行机械化分选，分选出的废铝就是废铝切片。另外，回收部门再处理一些较大体积的废铝部件时也采用破碎的方法将其破碎成碎料，此类碎料也称之为废铝切片。废铝切片运输方便，且容易分选，质地也比较纯净，也是优质废铝料。目前再国际市场的废铝贸易中，切片的占有量最大，各类切片正向标准化发展。就切片的成分而言，一般分为几个档次，其中档次高的切片都是比较纯净的各种废铝及其合金的混合物，绝大部分不用任何处理即可入炉熔炼，少量的档次较低的切片含不同数量的其他杂质，一般含废铝再80%～90%以上，其中杂质主要时废钢铁和废铜等有色金属，还含有少量的废橡胶等，经人工挑选之后，得到纯净的废铝料。废铝切片冶炼也比较容易，熔炼时入炉方便，容易除杂，熔剂消耗少，金属回收率高，能耗低，加工成本亦低，很受用户欢迎，一般大型再生铝厂均以切片为主要原料。优质的废铝切片比其他废铝价格贵，适应大规模的现代化企业，且在国际市场上很难购到，因此我国除独资或合资企业自己进口外，一般再生铝厂很少用此种废料。③混杂的废铝料此类废杂铝成分复杂，物理形状各异，除废杂铝之外，还含有一定数量的废钢铁、废铅、废锌等金属和废橡胶、废木料、废塑料、石子等，有时部分废铝和废钢铁机械结合在一起，此类废料成分复杂，少量废铝块度较大，表面清晰，便于分选。此类废料在冶炼之前必须经过预分选处理，即人工挑出废钢和其他杂质。④焚烧后的含铝碎铝料此种铝料是档次较低的一种含铝废料，主要是各种报废家用电器等的粉碎物，分选出一部分废钢后再经焚烧形成的物料。焚烧的目的是除去废橡胶、废塑料等可燃物质。这类含铝废料一般铝含量在40%～60%左右，其余主要是垃圾（砖块石块）、废钢铁、极其少量的铜（铜线）等有色金属。铝的块度一般在10厘米以下，在焚烧的过程中，一些铝和熔点低的物质如锌、铅、锡等都熔化，与其他物料形成表面玻璃状的物料，肉眼难以辨别，无法分选。⑤混杂的碎废铝料此种废料是档次最低的废铝，其成分十分复杂，其中含各种废铝在40%～50%，其余是废钢铁、少量的铅和铜，大量的垃圾、石子和土、废塑料、废纸等，泥土约占25%，废钢占10%～20%，石子占3～5％。2、国内回收的碎废铝料国内回收的废杂铝大多纯净，基本不含杂质（人为掺杂除外），基本可分为三大类，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（如废汽车零件、废模具、废铸铝锅盆、内燃机活塞等）。废熟铝一般指铝含量在99%以上的废铝（如废电缆、废家用餐具、水壶等）。废合金铝（如废飞机铝、铝框架等）。就生产部门而言，可分为生活废铝和工业废铝。①产生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。报废机电设备中的铝及其合金的废机器零件（如废汽车零部件、废飞机铝、废模具、废内燃机活塞、废电缆、废铝管等。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的废铝，铝材在加工过程中产生的边角料、废次材；机械加工系统产生的铝及其合金的边角料、铝屑末及废产品；电缆厂的废铝电缆以及铸造行业产生的浇冒口和废铸件等，新废料除粘有油污的屑末之外，都是档次较高的废铝料，如果在企业产生废料时能清晰的分类保存，利用价值极高。③熔炼铝和铝合金生长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、加工和废铝再生过程中都会产生大量铝灰，尤其以废杂铝再生熔炼过程中产生的铝灰为多，废杂铝的成分复杂、杂质越多，表面污染越严重，铝灰就越多。铝灰的含铝量与所选用的覆盖剂和熔炼技术有关，一般含铝量在10%以下，高的可达20%以上。2.1.2废杂铝的组成特点废杂铝的主要来源是工业废料、回收料、以及铸造浇冒系统。其组成相对比较复杂。多数情况下，其中含有较多的外来杂质，包括各种有机质如塑料类物质、水分等，这类物质在熔炼过程进行之前如果不清理干净，会造成合金熔体严重吸气，在随后的凝固过程中产生气孔、疏松等缺陷。此外一些非铝金属的混入同样会使材料的成分不合格，性能恶化。各种非金属矿物的混入造成的非金属夹杂，也会使材料的性能品质下降。正因这样的特点，在再生铝生产流程中第一个重要环节就是废杂铝的预处理，以尽可能地净化原料，把不利于再生铝质量的因素减少到最低程度。2.2废杂铝的预处理2.2.1国内废杂铝预处理基本原则由于废杂铝的组成相当复杂，因此以其作为主要原料进行合金的二次加工必须对原材料进行必要的预处理。理论上讲所有杂质均应该全部去除，实际工业过程中考虑到成本因素，只能解决主要矛盾。通常的处理原则是：对原材料按照材料成分进行大的分类，分类依据是使其接近某种牌号铝合金的成分。对已经分类的铝合金废料进行必要的拆解，去除大块的非铝金属或有机杂质。对原材料进行必要的清洁，包括用水或有机溶剂清洗，喷砂等。经过以上处理的废杂铝就可以作为合金熔炼的基本原料进行使用。2.2.2废杂铝预处理现状废杂铝的预处理目的一是去除废杂铝中夹杂的其他金属和杂质，二是把废杂铝按其成分分类，使其中的合金成分得到最大程度的利用。三是将废杂铝表面的油污、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，四是使含铝废料中的铝（含氧化铝）得到最经济最合理的利用。国内废杂铝预处理技术还十分简单和落后，即使在大型的再生铝厂，对废杂铝的预处理也没有比较先进的技术。从目前来看，主要采用以下几种预处理技术。①品种单一或基本不含其他杂质的废杂铝一般不作复杂的预处理，只是按废料的品种和成分分类，单独堆放，单一品种的废铝在利用时只要抽查化验出一个成分，即可知晓批量的成分，是优质的再生铝原料，一般不作任何预处理即可入炉熔炼。在熔炼某一合金时，往往选用相应成分和品种的废铝直接加入大型反射炉熔炼，这样可很容易的熔炼成相应牌号的铝合金。一些含铜、含锌高的废铝，还可作为调整成分用的中间合金。在采用小型反射炉或坩埚炉的企业，则要根据需要对体积大的废铝破碎成符合入炉规格的料块。②对于档次较高的废铝切片，其中主要成分有铸造铝合金、合金铝、纯铝等，其中前两项的牌号众多，目前还很难按牌号分类，在大型再生铝厂，一般只经过筛分除去混入的泥土等，即直接入炉熔炼。小型再生铝厂，对此类废铝则要人工将其分成铸造铝合金、合金铝和纯铝，然后分别利用。③对于低档次的切片和焚烧过的碎废铝料（后者大型再生铝厂一般不用）要进行复杂的分选，因其成分复杂，除废铝之外还含有废铜、废钢、废铅等金属，并含有其他废弃物。对此类废料的分选主要靠人工，一是筛分筛出泥土和垃圾，然后用手工分选。手工分选大多都在操作台进行，主要靠工人目测和经验进行挑选，先分选出非金属废料，然后分选废金属，其中对废铜和废纯铝的挑选格外精心，因废铜可增加产值，纯铝废料例如废铝线等，都是再生熔炼中调整成分的上等原料。分出的废铝是混杂的，一般不再细分。目前国内废铝的预处理基本上还没有实现机械化和自动化，主要靠人工，使用的工具是磁铁、钢锉，凭的是经验，这种分选方法效率低、质量差、成本高，且废铝中的铜等有色金属大部分都被污染，手工分选难度大，已远远落后。急需研究先进的废铝预处理技术。2.3先进的废杂铝预处理技术先进的废杂铝预处理技术的目的是实现废杂铝分选的机械化和自动化，最大限度地去除金属杂质和非金属杂质，并使废杂铝有效地按合金成分分类分选，最理想的分选方法是按主合金成分把废铝分成几大类，如合金铝，铝镁合金、铝铜合金、铝锌合金、铝硅合金等。这样可以减轻熔炼过程中的除杂技术和调整成分的难度，并可综合利用废铝中的合金成分，尤其是含锌，铜，镁高的废铝，都要单独存放，可作为熔炼铝合金调整成分的中间合金原料。目前先进的废杂铝预处理技术主要有：①风选法分离废纸、废塑料和尘土。各种废铝或多或少地含有废纸、废塑料薄膜和尘土，较为理想的工艺是风选法。风选法的工艺简单，能够高效率地分离出大部分轻质废料，但采用风选法需要配备较好地收尘系统，避免灰尘对环境的污染，分选出地废纸，废塑料薄膜一般不宜再继续分选，可作燃料用。②采用磁选设备分选出废钢等磁性废料。铁是铝及其合金中的有害物质，对铝合金的机械性能的影响最大，因此应在预处理工序中最大限度地分选出杂铝中的废钢铁。对废铝切片和低档次地废铝料。分选废钢铁的较为理想地技术是磁选法。这种方法在国外已经被大量采用，磁选法的设备比较简单，磁源来自电磁铁或永磁铁，工艺的设计有多种多样，比较容易实现地是传送带的十字交叉法。传送带上的废铝沿横向运动，当进入磁场之后废钢铁被吸起而离开横向皮带，立即被纵向带带走，运转的纵向皮带离开磁场之后，废钢铁失去了引力而自动落地并被集中起来。磁选法的工艺简单，投资少，很容易被采用。磁选法处理的废铝料的体积不宜过大，一般的切片和碎铝废料都比较适合，大块的废料要经过破碎之后才能进入磁选工艺。磁选法分选出的废钢铁还要进一步处理，因有一些废钢铁器件中有机械结合的以铝为主的有色金属零部件，很难分开，如废铝件上的螺母、电线、键、水暖件、小齿轮等，对这部分的分选是十分必要的，因为分选出的有色金属可以提高价值并提高废钢铁的