淺析鋁合金鑄錠生產鋁損的現狀及影響因素

張強 潘忠寶 石晨泰 王亞軍

摘 要 在鋁合金熔煉過程中，由于操作過程長時間與空氣接觸，導致產生大量氧化，或由于部分原材料或操作等因素，造成大量的鋁材損耗，習慣上都把它列為鋁損[1-2]。它不僅白白損失了大量的鋁材，且造成了許多能源損耗，加上大量熔煉氧化物的產生也會影響鋁液的質量，嚴重影響了鑄錠產品質量，增加了鑄錠生產成本。按廠情不同，我國使用鋁水鑄錠行業通常以6‰～8‰的熔煉鋁損率，作為成本核算或統計原料實際需要量。這就意味著，對一個年產幾十萬噸鑄錠品企業來說，每年將白白送掉1000～2000t的鋁材，即使按1.4萬元/噸單價計算，也得付出1400～2800萬元/年的材料損耗代價，以全國同行業累計，損失將是一個驚人的天文數字。為此，對于鑄錠企業來說，如何最大限度地減少這種鋁損，是一個十分重要的戰略課題。

關鍵詞 鋁合金鑄錠;熔煉;鋁損

引言

由于鑄錠生產企業屬于勞動密集型企業，多采用粗放式生產管理，各項生產管理不合理，生產采用原輔料不符合生產需求，導致鋁損居高不下，付出了大量材料損耗代價。以國內一鑄錠企業為例，自建廠六年來共計鋁損8143.287噸，按照正常鋁損6‰計算，造成直接鋁損量達到982.42噸，即使按1.4萬元/噸單價計算，造成直接經濟損失1375.4萬元，如此數據展開至整個行業將是一個驚人的天文數字。

1鋁損原因及去向

1.1 熔煉氧化鋁損

鋁合金熔煉過程需在大氣條件下，其中的各種元素都要經過高溫條件下的氧化作用，形成各種金屬氧化物，從而造成鋁液的損耗，根據合金中不同的成分而生成各種不同的氧化物，從而使鋁材受到損耗。鋁合金中常見元素燒損率從大到小的排序為：Mg>Al>Si>Mn>Zn>Cu[3]，合理控制元素的添加時機和熔煉時間，對熔煉鋁損也有重要影響。

1.2 精煉鋁損

鋁合金在熔化完成后的鋁液，還需進行精煉作業，而精煉使用精煉劑主要成分以氯鹽為主，許多氯化物在高溫下易與鋁發生反應，生成揮發性的AlCl3而起到凈化作用（見式1）[3]，導致了大量鋁元素鋁損。精煉劑中添加的熔劑又因高溫分解發熱，進一步促使鋁液中各元素的氧化鋁損，質量好的精煉劑熔煉過程會形成致密氧化膜，有效減少鋁氧化，從而降低鋁渣量。

1.3 鋁渣中殘鋁損失

更使人注目的是，精煉完成后，很多完好的鋁珠，由于界面張力的作用被黏附在渣中，成為渣鋁混合物，一起被當作渣扒出爐外。盡管這種混合物還可以使用鋁灰分離機進行分離回收，但畢竟又需消耗許多能源，回收過程中又會遇到各種元素的氧化鋁損問題，且回收率受到人員操作的影響。這種“再氧化”的結果，使不少鋁成為無法再回收的鋁灰。根據數據統計，傳統工藝條件下，鋁灰中鋁回收最多也只有40%～50%，出灰率高達1.2%，其余無法回收的均被作為危廢儲存，出灰量和出灰率的高低直接影響了鋁損（見圖1）。

1.4 冷料回爐鋁損

在正常生產鑄錠過程中，自產冷料占比10%左右，其中頭尾料占比6%，鋸屑和井渣占比0.5%。使用傳統工藝回爐，頭尾料回爐鋁損基本在1.5%;鋸屑中含有大量水分，回爐時易造成氧化燒損，鋁損達到40%以上;井渣中含有大量滑石粉雜質和水分，其鋁損更是在50%以上。根據回爐冷料種類進行回爐，優化生產流程，提高生產成品率，減少冷料回爐，可有效降低回爐鋁損。

1.5 陶瓷過濾板中殘鋁

在鑄錠生產中，爐前各工序結束后，為進一步保障鑄錠純凈度，鑄造工序需采用陶瓷過濾板進行過濾，但在過濾雜質的同時會將部分殘鋁留在過濾板中，過濾板中的含鋁很難回收，對鋁損有直接的影響。根據數據統計，過濾板過水后會將8～10kg鋁留在其中，對于年產幾十萬噸的鑄錠品企業來說，每年將白白送掉130～170t的鋁。所以，回收過濾板中含鋁將是一項重大課題。

綜上所述，鋁材熔煉過程中損耗的主要去向為：①熔煉過程中，各種元素在高溫條件下的氧化鋁損;②精煉過程中，被混在渣中扒出爐外的鋁，部分無法回收造成鋁損;③回爐冷料造成的回爐鋁損;④過濾板中含鋁造成的鋁損。

2結束語

綜上所述，降低熔煉損耗的基本出發點可歸納為：

減少熔煉過程中一切促進氧化激烈進行的各種因素，其中包括：①嚴格使用經過處理、表面清潔干燥的爐料;②選擇采用爐氣氛好（氧濃度低）的熔爐和熔鋁條件，制造降低氧濃度的爐氣措施;③盡量提高生產效率，縮短熔煉時間。

嚴格控制精煉過程中的添加劑熔劑種類和加入量。

使用惰性氣體精煉法，選用精煉效果好且不燒灰的精煉劑，可減少精煉過程中的氧化鋁損。

采用良好的打渣劑促進渣液分離，加強打灰操作，加強鋁回收效率。

提高生產成品率，盡量減少自產冷料的回爐，改進易損料回爐方式，降低回爐燒損。

改進過濾板回收方式，盡可能多地從過濾板中回收殘鋁。

采用精細化管理模式，主抓關鍵點，采用一點蓋面的模式生產。

參考文獻

[1] 潘增源.減少鋁合金“熔煉燒損”對策探討[J].特種鑄造及有色合金，1995（2）：22.

[2] 李曉鵬，陳拂曉，周利明.影響再生鋁熔煉燒損的因素及控制措施[J].資源再生，2007（6）：28-30.

[3] 肖亞慶，謝水生，劉靜安，等.鋁加工技術實用手冊[M].北京：北京冶金工業出版社，2005：1078.