再生鋁加工生產技術與發展方向研究

呂松 石志強

云南文山鋁業有限公司 云南文山 663000

1 再生鋁生產中存在的狀況

目前再生鋁行業幾乎所有爐前精煉，均采用人工扶著一條精煉管精煉的方式，由攪拌電機帶動精煉管旋轉來實現，精煉除氣作為在鋁錠澆鑄前極為關鍵的一步，精煉除氣做不好會直接影響鋁錠的產品質量，造成含氣、含渣等，影響后續產品的使用性能。人工精煉除氣方式存在以下缺點：①環境差。因鋁熔解屬于高溫操作，人工精煉除氣需在爐前操作，且精煉除氣時產生大量煙霧，因此工人的操作環境惡劣（高溫，煙塵）。②隨意性大。因不同的操作人員操作的方式，操作的時間均不一樣，所以生產的產品會有不同的結果；同時也造成一定的資源浪費[1]。

2 自動精煉機結構設計

2.1 設計方案

針對再生鋁生產中爐前精煉存在的問題，設計開發一種機械、電氣相結合的自動精煉方式，擬解決員工高溫、煙塵等的操作環境問題，還能對操作進行標準化，避免隨意性；以達到節約成本和綜合效益提高的目的。通過對現有人工精煉除氣方式的分析，以機械與電氣相結合的方式設計一種自動精煉機，其結構的主要組成為如圖1所示。該自動精煉機結構簡單、使用方便，可以通過安裝在機架1上面的旋轉馬達8帶動旋轉臂2左右旋轉；以及安裝在機架1上面的驅動馬達13驅動整機前后移動，替代人工完成精煉除氣操作。該結構主要有以下部件組成：①主體機架，安裝驅動馬達、旋轉馬達、電器控制箱等。②旋轉組件，包括旋轉馬達、旋轉軸承、旋轉支座、旋轉臂等。③驅動組件，包括驅動馬達、驅動鏈輪鏈條、驅動輪、從動輪等。④其他，電氣控制箱、氣管、精煉軟管等[2]。

2.2 安裝過程

如圖1所示，自動精煉機包括機架1，機架1的后方設置有用于控制旋轉馬達8和驅動馬達13運動的電氣控制箱7，機架1的上表面安裝有上下軸承座3，上下軸承座3內分別設置有軸承4，上下軸承座3中心位置垂直安裝有一根旋轉臂2，旋轉臂2貫穿上下軸承座3并伸入到機架1內部，旋轉臂2下方安裝有旋轉從動齒輪5，機架1內安裝有馬達安裝座，馬達安裝座上安裝有旋轉馬達8，旋轉馬達8的輸出軸上安裝有旋轉主動齒輪6，旋轉主動齒輪6與旋轉從動齒輪5連接，形成傳動結構，以帶動旋轉臂2左右旋轉。機架1內還設置有驅動馬達13，驅動馬達13位于旋轉馬達8的一側，驅動馬達13上安裝有驅動主動鏈輪10，機架1下方安裝有4個驅動輪9，驅動輪9上設置有驅動從動鏈輪12，驅動主動鏈輪10通過鏈條11連接驅動從動鏈輪12，實現對整機的前后驅動。

3 自動精煉機的工作原理

如圖1所示，自動精煉機在工作時，利用控制程序控制驅動馬達13運動，進而帶動機架1下方的驅動輪9轉動，實現整機1做前后移動，同時旋轉馬達8通過旋轉主動齒輪6和旋轉從動齒輪5帶動旋轉臂2做左右擺動，另外一端接入精煉用氮氣以及精煉用精煉劑；通過設備的運行及氮氣的壓力將精煉劑送入熔解完成的鋁液內，將鋁液中的氫氣及鋁渣等排除。工作中旋轉的旋轉臂2將吹入鋁水中的惰性氣體（氬氣或氮氣）破碎成大量的彌散氣泡，并使其分散在鋁液中；氣泡在熔液中靠氣體分壓差和表面吸附原理，吸收熔液中的氫，吸附氧化夾渣，并隨氣泡上升而被帶出熔液表面，使熔液得以凈化；由于氣泡細小彌散，與旋轉熔液均勻混合，并隨之轉動呈螺旋形緩慢上浮，與熔液接觸時不會形成連續直線上升產生的氣流，從而顯著提高了凈化效果（氬氣和氮氣都可以作為對鋁液進行除氣，惰性氣體純度須在99.99%以上）。最終實現通過自動化設備代替原有人工精煉除氣方式[3]。

4 改善效果分析

自動精煉機的設計方案采用機械與電氣相結合的方式，利用控制程序控制整機進行自動精煉除氣工序，最終通過測試和應用達到了以下的效果：①改善員工作業環境，員工不用再在高溫及煙塵中作業；②降低了作業時的隨意性，規范了作業流程，提高了產品質量；③采用自動化設備代替原有人工精煉，節約了人力成本，提高了生產效率。

5 再生鋁行業發展方向

①再生鋁企業主動發展，向電解鋁、鋁加工快速發展區域集結，利用鋁加工重點發展區域充沛的新廢料優勢及鋁加工技術優勢，回收鋁廢料，提供再生鋁錠。例如，2019年5月新格集團年產30萬t/a再生鋁項目落戶山東鄒平。該項目擬利用3104易拉罐廢鋁為重點，提供30萬t/a鋁水供應，并利用山東魏橋鋁電有限公司及其他企業鋁灰為重點，開發建設國內領先的循環經濟示范產業基地。②為應對國內日趨嚴格的環保政策和上升的人工成本，國內再生鋁企業開始“走出去”戰略，在東南亞地區開展國際產能合作。例如，肇慶市大正鋁業有限公司在泰國拉達格拉邦工業園區建廠生產再生鋁。

6 結語

再生鋁行業屬于國家鼓勵發展的循環經濟產業，是鋁行業發展的主要方向。隨著更多的含鋁產品進入報廢周期，國內回收舊廢鋁量將不斷增長，并將替代電解鋁成為我國鋁消費的主要供應來源，迎來再生鋁產業發展的繁榮期。