廢鋁的液化分離是今后回收金屬鋁的發(fā)展方向,它將廢鋁雜料的預(yù)處理與重新熔鑄相結(jié)合,既縮短了工藝流程,又可以限度地避免空氣污染,而且使得凈金屬 的回收率大大提高。廢鋁液化分離裝置中有一個(gè)允許氣體微粒通過(guò)的過(guò)濾器,在液化層,鋁沉淀于底部,廢鋁中附著的油漆等有機(jī)物在450℃以上分解成氣體、焦 油和固體炭,再通過(guò)分離器內(nèi)部的氧化裝置完全燃燒。廢料通過(guò)旋轉(zhuǎn)鼓攪拌,與倉(cāng)中的溶解液混合,砂石等雜質(zhì)分離到砂石分離區(qū),被廢料帶出的溶解液通過(guò)回收螺 旋槳返回液化倉(cāng)。
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。
近幾十年來(lái),鋁廢雜料的回收量飛速增長(zhǎng),鋁二次資源在整個(gè)鋁工業(yè)原料中的比重也越來(lái)越大。從1950年開(kāi)始直到今天,再生鋁產(chǎn)量逐年遞增,發(fā)達(dá)國(guó)家原鋁與再生鋁的占有比已接近或超出1:1。一些發(fā)達(dá)國(guó)家如美國(guó)再生鋁的年均增長(zhǎng)率為6.2%,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于同期原鋁的0.1%的增長(zhǎng)。2000年度,全世界生產(chǎn)再生鋁及合金816萬(wàn)噸,占原生鋁產(chǎn)量的33%。其中美國(guó)93%,法國(guó)59%,德國(guó)89%,日本的再生鋁產(chǎn)量更是原生鋁的186倍。
美國(guó)是鋁回收利用數(shù)目的國(guó)家。二十年來(lái),其再生鋁在鋁總產(chǎn)量的比例已由1978年的22.65%上升到1997年的超過(guò)50%。而且,再生鋁增長(zhǎng)速度也逐年上升。1978年至1987年再生鋁/總產(chǎn)量的比例上升了11.6個(gè)百分比,而1988-1997十年左右的時(shí)間中,上升了16個(gè)百分點(diǎn)以上。這說(shuō)明了鋁再生資源利用發(fā)展越來(lái)越受到重視中國(guó)鋁工業(yè)正處于快速發(fā)展階段, 中國(guó)廢鋁回收率目前為32%,但不久將快速提升至70%。政府、 企業(yè)、公眾對(duì)于鋁回收業(yè)的重要性認(rèn)識(shí)都大大提高. 中國(guó)2001年回收廢鋁總計(jì)918,000。1998年為536,000。2001年中國(guó)原鋁產(chǎn)量為343萬(wàn),1998年為242萬(wàn)。同期的消費(fèi)分別為365萬(wàn)和242萬(wàn), 中國(guó)鋁回收潛力巨大。
工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家,由于發(fā)展較快,壽命的鋁材越來(lái)越多,回收工作引起重視較少勢(shì)在必然。各種用途的鋁材也就成了廢料的不同來(lái)源。前面介紹的鋁及鋁合金的用途中包含了廢鋁的來(lái)源。廢鋁來(lái)源大致是汽車交通、廢鋁飲料罐、廢建筑鋁材和電器鋁材(廢鋁電線、導(dǎo)電排等)。一些小廢鋁制品為家用電器、體育用品等級(jí)雜品隨著再生技術(shù)的發(fā)展利用率也不斷提高。
鋁合金的應(yīng)用已深入工農(nóng)業(yè),生活的各個(gè)領(lǐng)域。而其因性能不同成分極不相同,這對(duì)回收、再利用帶來(lái)極大困難。為了用盡量少的成本費(fèi)用再生鋁,保證再生鋁的質(zhì)量使其再用于各需要領(lǐng)域,對(duì)回收廢鋁的分類將是極端重要的。必須嚴(yán)格區(qū)分廢鋁的質(zhì)量,包括品種、牌號(hào)、制品性質(zhì)等?;祀s的廢料如果不加以分類清理、篩選而盲目重熔,則不僅使產(chǎn)品只能降級(jí)使用,甚至可能因無(wú)法使用而變成垃圾。為此,各先進(jìn)工業(yè)國(guó)家都制訂了相應(yīng)的廢鋁標(biāo)準(zhǔn)或?qū)I(yè)標(biāo)準(zhǔn)。