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废铝回收后恢复纯铝几乎不可行,如何配制合格再生铝锭?

废铝回收后,由于废品中铝的含量参差不齐,若要将其重新炼制成纯铝,几乎是不可能实现的。即便有可能实现,所需的成本也会相当高昂。相比之下,我们通常所说的铝锭,主要是指用于重熔的铝锭,其铝含量高达99.7%,可以被视为纯净物质。因此,废铝通常在调质处理后,会直接用于生产铝合金或铸造成铝棒。

再生铝的生产主要依赖于废杂铝料,这些废杂铝料包括废铝铸件(主要成分为Al-Si合金)、废铝锻件(如Al-Mg-Mn、Al-Cu-Mn等合金)、型材(如Al-Mn、Al-Mg等合金)以及废电缆线(以纯铝为主)。此外,有时还会混入一些非铝合金的废零件,例如Zn、Pb合金等,这些成分的多样性给再生铝的配制过程带来了不小的困扰。

将含有多种复杂成分的原材料加工成符合标准的再生铝锭是再生铝产业的关键所在,所以,再生铝的生产流程中,首要步骤便是进行废杂铝的精细分选和精确归类。分选越细致,归类越精准,对再生铝化学成分的控制也就越加简便。

废铝部件中常常含有许多嵌入的部件,这些部件主要由钢或铜合金构成,不属于铝材质。若在熔炼阶段未能及时将这些镶嵌件取出,便会在再生铝的成分中混入不必要的杂质(例如铁、铜等)。鉴于此,在再生铝熔炼的初始阶段,也就是废杂铝刚开始熔化的时候,必须进行一个专门去除镶嵌件的步骤(通常称作扒铁工序)。从废弃的铝制部件中取出镶嵌部分,动作越迅速且清洁度越高,对于再生铝的化学成分的调控便会更加简便。

在扒取铁质材料时,熔融物的温度不宜太高,因为温度的上升会导致镶嵌件中的铁和铜元素溶解到铝液中。各地收集的废弃铝材,由于各种原因,其表面难免会有污渍,部分甚至严重生锈,这些污渍和锈蚀的表面在熔化过程中会进入熔池,形成杂质和氧化物,严重影响了再生铝的冶金品质。清除这些杂质和氧化物是再生铝熔炼工艺中不可或缺的一道工序。

通过多级净化工艺,首先进行初步净化,随后调整成分进行稀土精炼,再通过吹入惰性气体来增强精炼效果,从而有效清除铝熔液中的杂质。废铝料表面的油脂和吸附的水分导致铝熔液中气体含量增加,若不彻底去除这些气体,将显著降低冶金品质。因此,强化再生铝生产过程中的除气步骤,以减少再生铝的含气量,是确保再生铝质量的关键举措。

我国再生铝厂所使用的废杂铝主要依赖两个渠道获取,一方面是进口自国外的废杂铝,另一方面则是国内产生的废杂铝。近几年来,我国大量引进了来自海外的废杂铝。在进口的废杂铝中,尽管有一部分分类较为明确,但大部分却是杂乱无章的。

再生铝锭生产流程_废铝加工_废铝回收分选技术

废杂铝的再生加工,一般经过以下四道基本工序。

(1) 废铝料的备制

对废铝进行初步分类,并按级别分门别类堆存,包括纯铝、变形铝合金、铸造铝合金以及混合料等。针对废铝制品,需进行拆分处理,剥离与铝材相连的钢铁及其他有色金属部件,随后经过清洗、破碎、磁选、烘干等步骤加工成废铝材料。对于那些轻薄且松散的铝制废件,例如汽车上的锁紧臂、速度齿轮轴套以及铝屑等,需利用液压金属打包机将其压制成包装。对于钢芯铝绞线,应先分离钢芯,然后将铝线绕成卷。

废铝的冶炼过程中,铁类杂质的存在极为不利,尤其是当铁含量过高时,会在铝中产生易碎的金属晶体,这会削弱铝的机械强度和耐腐蚀性。通常情况下,铁的含量应保持在1.2%以下。而对于含铁量超过1.5%的废铅,它们可以作为钢铁工业中的脱氧剂使用,但在商业铝合金的生产中,很少会采用含铁量较高的废铝进行熔炼。截至目前,在铝业领域,尚无高效手段能够彻底去除废旧铝材中过多的铁元素,尤其是那些以不锈钢形态存在的铁杂质。

废铝材料常混有油漆、油脂、塑料、橡胶等有机和非金属杂质。在重新熔炼之前,必须采取措施将这些杂质去除。对于电线废铝,通常可以采取机械磨碎、剪切去皮、加热去皮或化学去皮等方法来移除绝缘层。目前,我国企业普遍采用高温灼烧的方法来去除绝缘材料,但在这一过程中会释放出大量有害气体,对空气质量造成严重污染。

采用低温烘烤与机械剥离的复合技术,首先利用热量使绝缘材料变得柔软,降低其机械强度,随后通过机械揉搓将其剥离,此方法不仅能够实现净化效果,还能实现绝缘材料的回收。对于废铝容器表面的涂层、油渍及其他杂质,可以使用丙酮等有机溶剂进行清洗,若清洗后仍有残留,则需借助脱漆炉进行脱漆处理。脱漆炉的温度上限不宜超过五百六十六摄氏度,只要废物料在炉内逗留的时间足够长,通常的油质和涂层都能被彻底清除。

针对铝箔纸的回收,传统的废纸造浆设备往往难以将铝箔层与纸纤维层彻底分开。要想实现有效分离,首先需将铝箔纸置于水溶液中,对其进行加热和加压处理。随后,迅速将其转移至低压环境中进行减压操作,并辅以机械搅拌。此法不仅有助于回收纤维纸浆,还能实现铝箔的再利用。

废铝的液化分离技术将成为金属铝回收领域未来的主流趋势,这一技术将废铝杂质的预处理与再熔炼过程融合,不仅简化了生产步骤,还显著降低了空气污染的风险,同时大幅提升了纯净金属的回收效率。

设备内设有能过滤气体颗粒的装置,在液化区域,铝质物质沉积于容器底部;同时,废铝上的油漆等有机物质在超过450℃的高温下分解,生成气体、焦油和固体炭,随后这些物质在分离器内部的氧化装置中完全燃烧。废料在旋转鼓的作用下进行搅拌,并与仓库内的溶解液混合;砂石等杂质则被分离至专门的砂石分离区,而溶解液则通过回收螺旋桨回流至液化仓。

(2) 配料

依据废铝料的准备情况和质量好坏,依照再生产品的技术规范,挑选合适的材料并计算所需各类材料的数量。在配料过程中,需关注金属的氧化损耗情况,硅和镁的氧化损耗相较于其他合金元素更为显著,各类合金元素的损耗率需通过预先的实验来准确测定。废铝料的物理性能和表面清洁程度会直接对再生产品的品质以及金属回收率造成影响,若废铝在除油过程中未能彻底清洁,其有效成分中高达20%的部分可能会被混入熔渣中。

(3) 再生变形铝合金

废铝合金能够制造出多种变形铝合金,包括3003、3105、3004、3005、5050等型号,其中3105合金尤为常见。为了确保合金材料的化学成分满足技术规范以及压力加工工艺的需求,在必要时需添加一定比例的原生铝锭。

(4) 再生铸造铝合金

废铝材料中,仅有少量被转化为用于制造变形铝合金,大约四分之一被用作炼钢时的脱氧剂,而绝大多数则被用于生产再生铸造铝合金。在美国、日本等国家,广泛使用的压铸铝合金,如A380、ADCl0等,其主要来源均为废铝的再生利用。

再生铝生产的核心设备包括熔炼炉和精炼净化炉废铝加工,通常使用燃油或燃气驱动的专用静置炉。在我国,规模最大的再生铝企业是设于上海郊区的天源二手物资公司,该企业配备了两组容量为50吨的熔炼静置炉,其中一组为40吨燃油熔炼静置炉,还拥有一台12吨的燃油回转炉。而对于小型企业来说,则可以选择使用池窑、坩埚窑等设备进行冶炼。

近期,众多发达国家在生产领域持续推出了众多创新技术措施,包括低成本的连续熔炼与处理技术,这些技术能够将低品质的废旧铝合金进行升级,进而制造出适用于铸造、压铸、轧制以及作为母合金使用的再生铝锭。铸锭的最大重量为13.5吨,其中,经过重熔的二次合金锭(RSI)适用于生产易拉罐专用薄板,这种薄板的质量使得每支易拉罐的重量降至大约14克;此外,某些再生铝还被用于制作计算机软盘驱动器的框架。

在废铝再生流程中,确保再生铝熔炼和熔体处理的质量至关重要,这是决定再生铝冶金品质的关键环节。通过改善铝硅合金中硅的形态,净化铝熔体,不仅能够提升铝熔体的质量,还能显著提高铝合金的性能。铝熔体的精炼过程中,其变质与净化通常依赖于多种化学物质,如NaCl、NaF、KCl等氯盐和氟盐,此外,也有部分工艺选用C12或C2C16进行相应的处理。

使用含氯化合物对废铝进行提炼,虽然这种方法效果尚可,然而其副产品,包括AICI3、HCl以及Cl等,对人体健康、自然环境以及设备均可能造成极大的危害。近期,研究者们正致力于优化处理流程,尝试采用无毒性或低毒性的精炼介质来减轻环境污染,例如采用N2、Ar等气体作为精炼介质,但实际效果并未达到预期。市面上所谓的“无公害”精炼剂,其主要成分包括碳酸盐、硝酸盐以及微量的C2C16,尽管如此,由于仍会有少量氮氧化物和氯气排放,因此这类产品并不能彻底解决环境污染问题。

近年来,新兴的利用稀土合金对再生铝实施改性、细化及精炼的技术废铝加工,有望根本解决废铝回收冶炼过程中产生的环境污染问题。该技术充分利用稀土元素与铝熔体之间相互作用的特性,通过稀土元素对铝熔体的精炼和净化作用,以及其变质功能,实现了对铝熔体的净化、精炼和变质的一体化处理。这一过程不仅操作简便、效率高,还能显著提升再生铝的冶金品质。在整个处理过程中,不会产生任何有害废气或副产品。来源:新泊地

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