鋁渣回收處理技術及經濟分析

摘要:隨著世界能源供應的日趨緊張和環(huán)境壓力的增大，鋁工業(yè)面臨節(jié)能降耗的緊迫任務，對鋁的回收是其中一個重要環(huán)節(jié)。本文重點介紹了鋁爐渣的處理技術及裝備特點，并分析了設備投入所取得的經濟效益。

關鍵詞:鋁爐渣 回收處理 技術設備 節(jié)能

0 引言

近年來我國鋁工業(yè)發(fā)展迅速，原鋁產量和消耗量已穩(wěn)居世界第一位，然而，鋁工業(yè)又是典型的高能耗產業(yè)，且國內大部分的鋁加工企業(yè)的綜合成材鋁約在70%左右，與國際水平先進水平差距很大，如何節(jié)約能耗，降低成本顯得格外重要。

采用火焰反射爐熔煉鋁合金，由于爐料不同，渣量為爐料量的2%～5%，而渣中的含鋁量為渣量的40-60%左右。因此，正確的處理鋁渣，具有非常重要的意義。

我國每年產生的鋁渣量和從鋁渣中回收的金屬量，目前還沒有這方面準確資料。從日本1994年資料統計:所有鋁加工行業(yè)造渣量307Kt，回收金屬量88Kt，灰渣量219Kt，可見從鋁渣中回收率是很可觀的。同時，回收金屬后的渣灰又可用于鋼鐵造渣劑、電解鋁槽的覆蓋劑、水泥行業(yè)、研磨料、肥料及印刷等行業(yè)，也為鋁加工企業(yè)帶來不小的經濟效益。

1 鋁渣的組成性質及其處理措施

鋁渣的主要成分就是氧化鋁和一些非金屬夾雜，鋁渣通過扒渣工藝從爐內扒的同時會有夾雜的金屬鋁被帶出。

1.1 鋁渣基本組成及性質 基本組成:金屬鋁(占渣量的40-60%)，Al2O3，Fe/Si/Mg的氧化物及K/Na/Ca/Mg等的氯化物等;

基本性質:鋁渣的溫度較高，遇空氣可發(fā)生氧化反應，在鋁渣冷卻的過程中，會造成大量的金屬因為氧化燒損而損耗，同時鋁渣對接觸物腐蝕性強(吸入危害健康)。

1.2 減少鋁爐渣的措施 鋁合金熔煉過程中，隨著渣量增加，鋁熔損及扒渣時帶出的金屬鋁也會增多，我們進行鋁爐渣處理的目的不是造出大量的鋁渣進行回收處理，而是在保證鋁液品質的前提下減少鋁渣量，因此如何采取措施減少鋁渣量也是至關重要的。渣量多少與熔煉溫度、爐料狀態(tài)、生產工藝等因素有關。正常生產中可從以下幾方面減少渣量:①合理的爐子幾何尺寸及加料順序。②嚴格控制熔煉溫度，防止過熱，火焰噴射應有一定的角度，以便縮短熔煉時間。③合適的熔劑量和精煉時間，攪拌要平穩(wěn)，不破壞熔體表面氧化膜，適時對鋁熔體覆蓋。④對廢雜鋁分類、清洗，對比表面積大的細碎爐料用壓力機打包。⑤扒渣前對渣進行處理。如使用造渣劑使鋁熔體與渣中氧化物的濕潤性變小，使混在渣中的顆粒狀鋁滴脫離而出，回到熔體中。⑥合理掌握扒渣時機。熔體溫度低時渣與熔體的浸潤性較好，渣中混有相當數量的熔體，若此時扒渣，隨渣帶出的熔體重量約是渣重量的60%。⑦使用專業(yè)的扒渣工具及工藝。

2 鋁渣回收處理技術

我國的鋁渣回收處理技術工藝起步較晚，設備和工藝較為落后，很多企業(yè)僅僅采用手工分揀冷卻后直接低價外賣，不但工作勞動強度大，污染嚴重，回收率低浪費大，且對工人的健康造成很多傷害。

國外鋁渣處理技術經過多年發(fā)展和完善，已形成了比較有代表性的技術設備。

2.1 MRM方法 日本企業(yè)多數采用MRM方法處理鋁渣。該工藝是把熱鋁渣直接送入帶有攪拌裝置的設備中，使鋁液沉積于設備底部，這時要加入能產生放熱反應的熔劑，使渣保持所需溫度。剩下的鋁渣還可進一步進行篩選、粉碎、熔化回收鋁，為二次回收處理。

2.2 IGDC方法 從熔爐中取出熱鋁渣，放入冷卻渣盤內，通入氮氣防止金屬氧化。特點是氧化損耗少，操作環(huán)境好。缺點是渣量多時要使用多臺設備。金屬回收后的廢渣可進行二次回收。IGDC方法總金屬回收率相比MRM方法稍低。

2.3 AROS方法 將冷卻、破碎、篩選組合在一起，在低氧化氣氛中處理輸送渣部分要密封。滾筒中氧與熱渣中的金屬反應將氧消耗掉后，就能維持低氧狀態(tài)。設備緊湊、適合處理渣量較少的情況。

2.4 SPM法 是在熱鋁渣的上部施加壓力的方法。鋁的回收率在30%～50%，與MRM方法相比稍低些。此方法優(yōu)點是操作環(huán)境好，回收鋁后的渣餅通過破碎后作為鋼鐵用造渣劑。

3 國內代表性處理設備介紹

國內近些年也很多先進的工藝設備得以應用，較具代表性的有如下兩種:

3.1 壓渣機 壓渣機是一種IGDC技術改進的熱渣處理設備，其設計理念就是快速冷卻，從而減少金屬損耗，增加金屬回收量。

3.1.1 工作原理:就是將熱的鋁渣進行強制冷卻和隔離空氣。通過將剛扒出的鋁渣扒入專用壓渣箱內，及時壓制并強冷，加快渣中鋁液的凝固速度，同時阻止渣在熱空氣中繼續(xù)氧化，利用液體的收壓流動，部分鋁水會流入下層渣箱，殘余渣中的金屬回收率仍然較高，但需額外設備進行后續(xù)處理。

3.1.2 設備特點 設計緊湊、占地面積小、環(huán)境灰塵少、處理時間短、沒有易耗品，操作和維護的成本都很低。

3.2 熱渣處理回收裝置 熱渣處理回收裝置是一種在MRM技術改進的設備，其設計理念就是增加了冷卻、破碎、篩分組合，方便用戶最大限度的回收和處理鋁渣。

3.2.1 工作原理:該線由鋁液回收機和冷卻破碎機組合而成，通過對熱態(tài)鋁渣進行碾壓、攪拌來分離出液態(tài)鋁液，再對分離完鋁液后的灰渣進行冷卻、破碎、篩分，從而得到3種粒度的固體物質。

3.2.2 設備特點 通過該線的處理，共可得到4種回收物。鋁液-凝固后可作為原材料直接回爐重熔;大塊一般也可直接回爐(若是電解鋁，當電解質含量高時，可稍作分揀后回爐);中塊-作為攪拌時的降溫添加料循環(huán)使用;細灰-可售出他用(作為一種可再生的資源繼續(xù)利用，已經在回收鋁、生產硫酸鋁、棕剛玉、合成聚合氯化鋁、合成油墨用氧化鋁以及路用材料等領域得到了廣泛的應用)。

3.3 設備投用的經濟效益 某鋁加工企業(yè)熔鑄車間實際應用熱渣處理回收裝置所產生的經濟效益進行分析:

3.3.1 年投料量1900，00噸，按出渣率2.5%，渣中含鋁量42%、設備回收率80%計算，月出渣量約為395噸，月回收的鋁量約為190噸。

3.3.2 按現行鋁價及鋁渣的價格換算，其價值與單純賣渣產生的經濟價值差約在40～70萬元左右，除去設備的折舊，耗材，人工，能耗等約5萬元的成本，設備的投入回收期在3～6個月。

3.3.3 使用鋁渣處理設備，還可大幅降低勞動強度，灰渣分離后均可回爐或售出，避免了排放污染，社會效益顯著。

4 結語

隨著全球性能源匱乏及環(huán)境污染問題的凸顯，以及鋁加工行業(yè)日益激烈的競爭格局的形成，今后鋁加工行業(yè)必然向著降低能耗，減少排放方向發(fā)展，相信鋁渣的回收處理會顯得更加重要。

參考文獻:

[1]孫伯勤.鋁渣處理與回收技術.再生資源研究.1997(4).

[2]王震，孫強.降低鋁熔損的爐渣處理方法.輕合金加工技術.1999(9).