大型鑄造企業(yè)每年可產(chǎn)生數(shù)萬(wàn)噸的鑄鐵屑,回收利用鑄鐵屑,不僅關(guān)系到我國(guó)金屬資源的節(jié)約利用,而且與能源消耗和環(huán)境保護(hù)緊密相關(guān),因面率和高質(zhì)量的回收利用鑄鐵屑,意義重大。
鑄鐵屑是鑄鐵毛坯切削過(guò)程中的粉末狀下角料,約占鑄鐵毛坯重量的10%~30%,僅山東時(shí)風(fēng)集團(tuán)每年約有5萬(wàn)t鑄鐵屑下角料,均以廢料低價(jià)處理,造成極大的浪費(fèi)。目前鑄鐵屑的重復(fù)利用一般采用簡(jiǎn)易壓塊成型后再熔化成鐵液,不僅鑄鐵屑利用率低,耗費(fèi)焦煤,而且排放污染較大。國(guó)內(nèi)用大容量感應(yīng)電爐進(jìn)行鑄鐵熔煉的企業(yè)還比較少,特別是大容量直接熔化鑄鐵屑的研究和應(yīng)用就更少,雖然大容量感應(yīng)電爐雖然效率很高,但存在熔化過(guò)程中的監(jiān)控差,爐襯浸蝕加快,感應(yīng)電爐內(nèi)低溫磁導(dǎo)率降低影響熔化效率等技術(shù)瓶頸,研制一個(gè)完整的鑄鐵屑綠色回收及熔煉技術(shù)方案,實(shí)現(xiàn)清潔化生產(chǎn),變廢為寶,提升資源利用率顯得尤為迫切和重要。
一、技術(shù)難點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)
1.技術(shù)難點(diǎn)
(1)鐵液的氧化,鐵屑在熔化時(shí)與空氣中氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成穩(wěn)定的氧化物,將嚴(yán)重危害鐵液的質(zhì)量,包括元素?zé)龘p、氣孔夾渣、白口傾向等。
(2)由于鑄鐵屑為碎末狀,外表含有氧化鐵薄層,散裝密度僅為2g/cm3,氧化鐵含量較高,易使酸性爐襯侵蝕加快,不能顯示爐襯厚度,爐襯過(guò)薄易產(chǎn)生漏爐事故,熔化過(guò)程中的監(jiān)控技術(shù)顯得尤為關(guān)鍵。
(3)各種牌號(hào)鑄鐵件需的爐前配料,確保所需爐料的各組份的配比合理。
2.關(guān)鍵技術(shù)
(1)研制專(zhuān)用的屑餅機(jī),將散裝密度僅為2g/cm3的鑄鐵屑?jí)撼娠瀴K,以提高熔化效率,即降低氧化面積和提高爐內(nèi)導(dǎo)磁性。
(2)由于鑄鐵屑熔化溫度比普通面包鐵高100℃左右,為了保證熔化,利用電爐中頻電流和電壓的相對(duì)變化關(guān)系,采用計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)計(jì)算顯示爐襯厚度,以防爐襯過(guò)薄產(chǎn)生漏爐事故。
(3)優(yōu)化設(shè)計(jì)電源配置和爐體結(jié)構(gòu),提高電能利用率,提高熔化效率和質(zhì)量,嚴(yán)格按鑄造線(xiàn)的要求有節(jié)奏地供給鐵液。
(4)為提高鑄鐵屑、廢鋼屑的抗氧化率,研究電爐熔煉氣體保護(hù)方式及控制方法。
廢鋁鐵回收再生加工,一般經(jīng)過(guò)以下四道基本工序。
(1)廢鋁料的備制首先,對(duì)廢鋁進(jìn)行初級(jí)分類(lèi),分級(jí)堆放,如純鋁、變形鋁合金、鑄造鋁合金、混合料等。對(duì)于廢鋁制品,應(yīng)進(jìn)行拆解,去除與鋁料連接的鋼鐵及其他有色金屬件,再經(jīng)清洗、破碎、磁選、烘干等工序制成廢鋁料。對(duì)于輕薄松散的片狀廢舊鋁件,如汽車(chē)上的鎖緊臂、速度齒輪軸套以及鋁屑等,要用液壓金屬打包機(jī)打壓成包。對(duì)于鋼芯鋁絞線(xiàn),應(yīng)先分離鋼芯,然后將鋁線(xiàn)繞成卷。
鐵類(lèi)雜質(zhì)對(duì)于廢鋁的冶煉是十分有害的,鐵質(zhì)過(guò)多時(shí)會(huì)在鋁中形成脆性的金屬結(jié)晶體,從而降低其機(jī)械性能,并減弱其抗蝕能力。含鐵量一般應(yīng)控制在1.2%以下。對(duì)于含鐵量在1.5%以上的廢鉛,可用于鋼鐵工業(yè)的脫氧劑,商業(yè)鋁合金很少使用含鐵量高的廢鋁熔煉。目前,鋁工業(yè)中還沒(méi)有很成功的方法能令人滿(mǎn)意地除去廢鋁中過(guò)量鐵,尤其是以不銹鋼形式存在的鐵。
再生鋁由于其節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢(shì),近年來(lái)成為各國(guó)關(guān)注發(fā)展的重點(diǎn)。中國(guó)作為缺少能源、資源的國(guó)家發(fā)展再生鋁更是刻不容緩。近十幾年來(lái),再生鋁隨著鋁工業(yè)的發(fā)展在中國(guó)也蓬勃發(fā)展起來(lái)。形成了上海新格、浙江萬(wàn)泰等一批再生鋁企業(yè),對(duì)于支持和促進(jìn)我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展也起到了一定的作用。但同時(shí),再生鋁發(fā)展過(guò)程中也出現(xiàn)了一些急需解決的問(wèn)題,資源利用效率低就是目前存在的一個(gè)普遍的問(wèn)題。
回收的廢舊鋁中大多為鋁合金,主要有8?jìng)€(gè)系列,其中4系列為鋁硅系、5系列為鋁鎂系、6系列為鋁鎂硅系,是合金成分較高的系列,有較高的回收價(jià)值。但目前,國(guó)內(nèi)許多再生企業(yè),并沒(méi)有考慮到回收廢鋁的合金成分組成,把所有的廢鋁全部放入熔爐,這樣不僅會(huì)破壞合金成分,也降低了再生鋁的品位,浪費(fèi)了資源。
廢鋁切片回收的預(yù)處理方法:
(1)次切片 檔次較高的廢鋁切片主要成分有鑄造鋁合金、合金鋁、純鋁等,其中前兩項(xiàng)的牌號(hào)眾多,目前還很難按牌號(hào)分類(lèi),在大型再生鋁廠(chǎng),一般只經(jīng)過(guò)篩分除去混入的泥土等,即可直接入爐熔煉。在小再生鋁企業(yè),對(duì)此類(lèi)廢鋁則要人工將其分成鑄造鋁合金、合金鋁和純鋁,然后分別利用。
(2)低檔次切片 對(duì)于低檔次的切片和焚燒過(guò)的碎廢鋁料(后者大型再生鋁廠(chǎng)一般不用)要進(jìn)行較復(fù)雜的分選,因其成分極為復(fù)雜,除廢鋁之外還含有廢鋼、廢銅、廢鉛等金屬,并含有其他廢棄物。對(duì)此類(lèi)廢料的分選主要靠人工,首先篩出泥土和垃圾,然后用手工分選。手工分選大都在操作臺(tái)上進(jìn)行,主要靠工人目測(cè)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行挑選,先分選出非金屬?gòu)U料,然后分選廢金屬,其中對(duì)廢銅和廢純鋁的挑選格外精心,因廢銅可增加產(chǎn)值,純鋁廢料如廢鋁線(xiàn)等,都是再生鋁熔煉中調(diào)整成分的原料。分出的廢鋁是混雜的,一般不再細(xì)分。