大型鑄造企業(yè)每年可產(chǎn)生數(shù)萬噸的鑄鐵屑,回收利用鑄鐵屑,不僅關系到我國金屬資源的節(jié)約利用,而且與能源消耗和環(huán)境保護緊密相關,因面率和高質量的回收利用鑄鐵屑,意義重大。
鑄鐵屑是鑄鐵毛坯切削過程中的粉末狀下角料,約占鑄鐵毛坯重量的10%~30%,僅山東時風集團每年約有5萬t鑄鐵屑下角料,均以廢料低價處理,造成極大的浪費。目前鑄鐵屑的重復利用一般采用簡易壓塊成型后再熔化成鐵液,不僅鑄鐵屑利用率低,耗費焦煤,而且排放污染較大。國內用大容量感應電爐進行鑄鐵熔煉的企業(yè)還比較少,特別是大容量直接熔化鑄鐵屑的研究和應用就更少,雖然大容量感應電爐雖然效率很高,但存在熔化過程中的監(jiān)控差,爐襯浸蝕加快,感應電爐內低溫磁導率降低影響熔化效率等技術瓶頸,研制一個完整的鑄鐵屑綠色回收及熔煉技術方案,實現(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、技術難點和關鍵技術
1.技術難點
(1)鐵液的氧化,鐵屑在熔化時與空氣中氧發(fā)生化學反應形成穩(wěn)定的氧化物,將嚴重危害鐵液的質量,包括元素燒損、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,爐襯過薄易產(chǎn)生漏爐事故,熔化過程中的監(jiān)控技術顯得尤為關鍵。
(3)各種牌號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.關鍵技術
(1)研制專用的屑餅機,將散裝密度僅為2g/cm3的鑄鐵屑壓成餅塊,以提高熔化效率,即降低氧化面積和提高爐內導磁性。
(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變化關系,采用計算機技術來計算顯示爐襯厚度,以防爐襯過薄產(chǎn)生漏爐事故。
(3)優(yōu)化設計電源配置和爐體結構,提高電能利用率,提高熔化效率和質量,嚴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方式及控制方法。
再生鋁的主要設備是熔煉爐和精煉凈化爐,一般采用燃油或燃氣的專用靜置爐。我國的再生鋁企業(yè)是位于上海市郊的上海新格有色金屬有限公司,該公司有兩組50t的熔煉靜置爐,一組40t燃油熔煉靜置爐;一臺12t的燃油回轉爐。小型企業(yè)可采用池窯、坩堝窯等冶煉。
近年來,發(fā)達國家在生產(chǎn)中不斷推出了一系列新的技術創(chuàng)新舉措,如低成本的連續(xù)熔煉和處理工藝,可使低品位的廢雜鋁升級,用于制造供鑄造、壓鑄、軋制及作母合金用的再生鋁錠。的鑄錠重13.5t,其中,重熔的二次合金錠(RSI)可用于制造易拉罐專用薄板,薄板的質量已使每支易拉罐的質量下降到只有14g左右;某些再生鋁,甚至用于制造計算機軟盤驅動器的框架。
在廢鋁的再生過程中,對于再生鋁的熔煉及熔體的處理是保證再生鋁冶金質量關鍵工序。鋁熔體的變質與精煉凈化,不僅可以改變鋁硅合金中硅的形態(tài),凈化了鋁熔體,而且能夠大大改善鋁合金的性能。鋁熔體的精煉變質與凈化,目前多采用Nacl、NaF、KCI及Na3AIF6等氯鹽和氟鹽處理,也有的采用C12或C2C16進行處理。
采用含氯物質精煉廢鋁熔體,雖然效果較好,但其副產(chǎn)物AICI3、HCl和Cl等會對人體、環(huán)境及設備都造成嚴重損害。近年來,人們正在力圖改進處理工藝,選用、低毒的精煉變質材料來解決環(huán)境污染問題,如選用N2、Ar等作為精煉劑,但效果不盡如人意。市售的所謂“無公害”精煉劑,其基本成分為碳酸鹽、硝酸鹽及少量的C2C16,因仍有少量氮氧化物、氯氣排出,也不能完全消除環(huán)境污染。
近幾年,新發(fā)展起來的用稀土合金對再生鋁進行變質、細化和精煉的工藝,有望使廢鋁回收冶煉業(yè)的環(huán)境污染問題得到徹底解決。該工藝充分運用稀土元素與鋁熔體相互作用的特性,發(fā)揮稀士元素對鋁熔體的精煉凈化和變質功能,能夠實現(xiàn)對鋁熔體的凈化、精煉及變質的一體化處理,不僅簡潔,而且能夠有效地改善再生鋁的冶金質量。在處理的全程中均不會產(chǎn)生有害的廢氣和其他副產(chǎn)品。
鋁及鋁合金塊狀廢料、廢件廢型材 變形鋁及鋁合金 GB3190。1級:同一牌號,表面無油污,無夾雜;2級:不同牌號,表面無油污,無夾雜;3級:同一牌號,夾雜物、表面油污及氧化物〈2%;4級:不同牌號,夾雜物、表面油污及氧化物〈2% 1、廢建筑型材,如門窗、裝飾材料等;2、辦公用品、家具中的型材;3、機械交通設備中的廢型材4、鋁型材加工過程中產(chǎn)生的邊角料和廢品;廢料的幾何尺寸應>200毫米。
廢電纜、電線鋁線錠 GB1197。1級:新的純鋁裸線(或電纜),同一規(guī)格,無銹蝕、無毛絲及合金絲、無絕緣材料和其它雜質;2級:新的純鋁裸線(電纜),不同規(guī)格,無銹蝕、無毛絲及合金絲、無絕緣材料和其它雜質;3級:舊的鋁線(或電纜),同一規(guī)格,無毛絲及合金絲,無絕緣材料和其它夾雜;4級:舊鋁裸線(或電纜),不同規(guī)格,無毛絲及合金絲,無絕緣材料和其它夾雜物; 1、各種光亮的廢鋁線和電纜;2、 電纜廠產(chǎn)生的廢電纜;廢料的幾何尺寸>200毫米。電纜中如有鋼心和夾雜物以及表面銹蝕等,由供需雙方協(xié)商扣雜。
帶絕緣皮的廢電線鋁線錠 GB119。1級:同一規(guī)格的鋁線或帶皮的電纜,不含其它金屬電線和電纜,無夾雜物;2級:不同規(guī)格的鋁線和帶皮的電纜,不含其它金屬電線和電纜,無夾雜物; 1、各種廢電線、電纜;2、 電線廠產(chǎn)生的廢品; 絕緣皮的扣雜由供需雙方商定或經(jīng)檢測確定。
廢易拉罐 1級:由清潔的易拉罐組成,表面上涂漆無漆均可,不含鐵等其它夾雜物;2級:易拉罐壓塊,不允許含夾雜物,密度在0.5—0.75之間;3級:易拉罐包,不允許含夾雜物,密度在0.22—0.35之間; 包塊中不能含有其它夾雜物,罐中不可含有殘留的液體
廢機器零部件 變形鋁及鋁合金、鑄造鋁合金、鋁硅合金 GB3190GB8733GB8734 。1級:同一牌號無銹蝕無油污、無夾雜;2級:混合廢料無銹蝕無油污,無夾雜;3級:同一牌號,表面油污及夾雜物〈2%;4級:不同牌號,表面油污及夾雜物〈2%; 1、 加工制造廠產(chǎn)生的殘次品;2、 廢汽車零部件,如發(fā)動機機體、汽缸蓋、減速機殼、活塞、輪轂;3、摩托車零件;4、 泵殼、電機殼、葉輪;5、 廢家用電器零部件;6、 廢發(fā)動機零件;7、 其它廢機器零件,夾雜物的含量由供需雙方商定