面向循环经济的电解铝和再生铝生产与技术李世俊

面向循环经济的电解铝和再生铝生产与技术李世俊

李世俊

广西百矿铝业有限公司广西百色533000

摘要：本文概述了我国再生铝工业发展中尚存在的问题，主要包括废铝回收体系、工艺技术、装备、环保和研发创新能力等方面；着重指出了我国再生铝工业在生产技术方面进一步发展的趋势，尤其是对废铝的预处理技术、高效节能熔炼技术、在线除杂技术、环保新技术和铸造技术等进行了特别阐述。

关键词：再生铝；废杂铝；工艺技术；熔炼；环保

1前言

清洁生产是指不断采取改进设计、使用清洁的能源和原料、采用先进的工艺技术与设备、改善管理、综合利用等措施，从源头削减污染，提高资源利用效率，减少或者避免生产、服务和产品使用过程中污染物的产生和排放，以减轻或者消除对人类健康和环境的危害。

2我国再生铝工业发展中存在的问题

尽管我国再生铝工业取得了突飞猛进的发展，已成为世界第一大再生铝生产国，但与发达国家相比，我国在再生铝工业的发展上存在着很大的差距。体现在：

2.1废铝回收体系方面的差距

（1）电解铝厂、铝加工厂、再生铝厂对炉渣处理不到位，铝的烧损过大，造成浪费；

（2）废铝的全流程回收管理不完善，各种废铝混杂现象严重，造成分拣难度大；

（3）废铝来源不稳定，生产难以组织有效生产；

（4）小作坊式的废铝回收依然存在。

2.2我国的再生铝工业整体上的生产技术落后

尽管个别再生铝厂引进世界先进的再生铝成套生产设备与技术，但因废铝的来源及生产成本高等原因，至今没有发挥应有的作用。

2.3整体装备水平落后

从预处理、熔炼、精炼，到铸造，基本上都是单打独凑设备，相当一部分再生铝工厂的分拣全靠人工完成；熔炼炉采用国产的矩形反射炉，其能耗高、烧损大，在废铝的熔炼铸造的再生过程中，因废铝料形态、尺寸的差异，再生装备、工艺技术的不同，我国的再生铝企业的铝烧损可产生2％～10％烧损；这种烧损主要是指在熔炼铸造的高温作用下，铝因氧化作用变成Al2O3，无法再生了；铸造设备就是简单的连续铸造机或半连续铸造机等等；规模较大的再生铝企业在装备水平上比较良好，但在实现精细化、自动化、清洁化方面尚有较大差距。

2.4我国再生铝工业整体研发技术力量不足，人才缺乏

我国没有一家专业研究再生铝的研究机构，个别高等院校近年才开设了再生有色金属的课程，不仅师资不足，学习的人员也很少。在从设备、工艺技术的研究到生产实践应用过程中，人才缺乏，基础研究薄弱，科技力量明显不足。

2.5环境保护意识薄弱

环境保护措施不完善或没有现象大有企业存在。认为再生铝工业污染小，为节省投资，淡化环境保护意识，国内相当一部分熔炼炉无烟气净化装置等；对噪音的处理更是淡化，几乎就没有噪音的控制与保护措施；环境保护的技术不足，废铝再生利用过程中的烟气净化技术都是借用其它行业成熟的技术，针对性较弱，盐渣处理更是落后等等。

3再生铝生产技术发展趋势

3.1研制开发先进的预处理工艺技术

铝及铝合金在加工制造过程中，为了提高产品的使用性能，会对铝合金表面进行处理，喷涂各种涂料或包覆各种有机或无机材料等。此外，铝及铝合金废料来源广泛，种类繁多，在使用、回收和拆解的过程中会受到不同程度的污染，会夹杂各种非铝物质及油污等。铝及铝合金废料中这些夹杂物会在熔炼过程中发生物理和化学反应，对再生铝质量和环境产生较大的影响。针对复杂的各种废铝的实际情况，为了减少铝及铝合金废料中夹杂物对再生铝质量和环境的影响，尽可能根据原有的化学组成实现生产成本低、产品附加值高的生产模式，特别在高效拆解方面、高效破碎方面、混杂废铝的分拣方面，在废铝中有机物和非金属的分拣与处理方面，在预处理过程中的环保技术方面等等，需要加强进一步的研究和开发应用，在我国尚存在很大的发展空间。

3.2高效、节能型熔炼炉的开发与应用

研究开发适合于各种废铝熔炼要求的高效、节能、快速熔铝炉是发展的趋势，我国相当一部分再生铝企业仍应用较落后的矩形反射炉、敞开式坩埚炉等落后装备和技术。进一步节能降耗，提高熔铝炉热效率，延长炉子寿命，减少铝的烧损，提高铝的回收率等，需要综合开发研究新型废铝熔炼炉，以适应我国再生铝生产规模的扩大和高效、节能、环保等的需要。国外先进的再生铝工厂较普遍采用了侧井炉、双室熔铝炉和倾斜式回转炉熔炼等熔炼废铝装备与技术。

3.3先进的在线除杂技术的创新与应用

如何将废铝以最低的生产成本变成高附加值产品，关键是在废铝的预处理、熔炼和精炼过程中除杂技术。特别是对铝合金熔体中氢、钠、钾、锂、钙等轻金属及非金属的除杂净化技术。铝及铝合金熔体内含氢、钠、钾、锂、钙等轻金属量的高低和非金属夹杂物的多少对再生铝产品的质量有着重要的影响，因此必须对铝及铝合金熔体进行净化处理。铝及铝合金熔体净化过去常用的方法是在保温炉内使用惰性气体对熔体进行精炼分批处理和在转注过程中采用玻璃丝布对熔体进行过滤。一般而言，炉内熔体净化处理对铝及铝合金熔体的净化效果是相当有限的。随着对再生铝产品质量要求的不断提高，这种铝及铝合金熔体处理方式已不能满足要求。国外先进再生铝厂家相继开发出MINT法、SNIF旋转喷头法、Alpur旋转除气法、LARS旋转除气法、DBF深床过滤法、陶瓷管过滤法和CFF泡沫陶瓷板过滤法等铝及铝合金熔体在线净化技术。在线净化技术在再生铝工业的成功应用对降低铝及铝合金熔体内含氢、钠、钾、锂、钙等轻金属及去除非金属夹杂物，提高铝及铝合金熔体的纯净度和再生铝产品的质量提供了可靠的技术保障。Fe、Mg、Zn、Pb等是再生铝及铝合金熔体中常见的非铝金属杂质。非铝金属杂质的存在，不仅破坏了再生铝铸锭的加工性能，而且增加了生产成本。如何高效、低成本的去除Fe、Mg、Zn、Pb等非铝金属杂质成为研究再生铝熔体净化技术的重要课题之一。

3.4智能控制铸造工艺技术的研制与应用

现代再生铝工厂已不仅仅限于生产初级再生铝产品，随着科技的不断进步，除杂技术的应用，利用再生铝为原料，采用智能化的控制技术和装备，对生产工艺参数和设备运转全部实现控制，铸造出大规格、高强度、高性能的铝合金棒材、板材等，产品质量得到有效控制和提高，产品可以满足航空、军事、交通等领域里的铝材质量要求，这也是我国再生铝工业努力的方向。

3.5高效率的烟气净化技术的应用

废铝预处理、熔炼过程中，产生的烟气中除含有SO2、NOX、CO、CO2等外，还含有有机污染物等剧毒物质以及非金属氧化物、氟化物等烟尘等等，研究高效、投资省、节能环保的新的净化技术，满足再生铝工业发展的需要，有效保护环境，实现清洁生产和可持续发展是再生铝工业发展必有之路。

4结束语

传统的电解铝生产方法，容易产生高污染、高耗能，有关科研院所和企业，应该积极研发和推广使用低污染、低耗能的生产技术，如“基于新型阳极与异型阴极联合应用的超低能耗电解铝新技术”、“控制电解铝用碳阳极焙烧的新技术”等，来提高企业产能，降低运营成本和环境污染等。

参考文献：

[1]佘海波，张廷安.面向循环经济的电解铝和再生铝生产与技术[J].过程工程学报，2010，10（S1）：283-287.

[2]陈英发.我国再生铝生产的现状及发展思路[J].世界有色金属，2005，（08）：10-12+9.[2017-08-23].

[3]张言璐.我国电解铝与再生铝生产的生命周期评价[D].山东大学，2016.