再生鋁加工生產(chǎn)技術與發(fā)展方向分析

林 濤

在對再生鋁的加工生產(chǎn)技術進行研究的過程中，我們首先需要對其產(chǎn)業(yè)的主要特征及其在我國的發(fā)展現(xiàn)狀做到充分了解。然后以此為依據(jù)，對當今我國再生鋁加工生產(chǎn)中比較適用且典型的技術應用進行分析。最后再結合此類技術的應用及其發(fā)展需求，對其發(fā)展方向做出科學預判。通過這樣的方式，才可以讓再生鋁的加工生產(chǎn)技術得以良好發(fā)展，進一步促進相關企業(yè)的發(fā)展和行業(yè)的進步，在為再生鋁加工生產(chǎn)企業(yè)提供技術參考的同時帶動相關行業(yè)與整個社會的發(fā)展。

1 我國再生鋁產(chǎn)業(yè)特征及其發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 產(chǎn)業(yè)特征

隨著近年來我國再生鋁加工生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量的不斷增加，再生鋁材料的產(chǎn)量也實現(xiàn)了顯著增長。就目前來看，我國再生鋁加工生產(chǎn)方面的產(chǎn)業(yè)主要特征包括以下幾個方面：第一是起步比較小，規(guī)模比較小，相比較發(fā)達國家而言，我國的再生鋁產(chǎn)業(yè)依然處在發(fā)展的初期階段，雖然此方面的產(chǎn)量與消費量都比較大，但是其產(chǎn)業(yè)規(guī)模依然比較小，生產(chǎn)效率也有待進一步提升。第二是技術比較落后，雖然我國的再生鋁已經(jīng)經(jīng)歷了二十幾年的發(fā)展歷程，且一些加工生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)初具規(guī)模，但是其生產(chǎn)技術依然比較落后。在目前的一些再生鋁加工生產(chǎn)企業(yè)中，土法熔煉工藝依然在應用，且單式反射爐以及感應電爐也依然在應用，在這樣的情況下，生產(chǎn)效率低、熱效應低、回收率低等問題依然存在。第三是廢雜鋁原材料的進口量依然比較大，且在近年來的再生鋁加工生產(chǎn)行業(yè)發(fā)展中呈現(xiàn)出了逐年上升趨勢，由此可見，我國的廢雜鋁材料回收體系依舊不夠健全，再生鋁加工生產(chǎn)中的原材料供應存在不足。第四是環(huán)境污染比較嚴重，我國目前的再生鋁加工生產(chǎn)應用的大多數(shù)技術都是火法冶煉，生產(chǎn)中會伴隨著大量的煙氣產(chǎn)生，而這些煙氣中又含有金屬氧化物和小顆粒金屬，這些物質如果逸散到空氣中，便會對空氣環(huán)境造成污染。同時，再生鋁加工生產(chǎn)過程中也會伴隨著很多的廢水和廢渣產(chǎn)生，如果這些廢物得不到有效處理，同樣會對環(huán)境造成污染。尤其是其中的廢渣，更是對環(huán)境具有非常大的危害性。

1.2 發(fā)展現(xiàn)狀

近年來，隨著我國經(jīng)濟與科技的協(xié)同發(fā)展，再生鋁方面的生產(chǎn)加工技術也得到了不斷的改良，首先是金屬鋁原材料的開采技術水平得到了大幅度提升，可為再生鋁加工生產(chǎn)提供出更多的原材料；其次是再生鋁加工生產(chǎn)企業(yè)中的相應技術與設備都得到了進一步的發(fā)展，生產(chǎn)技術得以顯著提升，越來越多先進的技術和設備開始投入應用，傳統(tǒng)再生鋁加工生產(chǎn)過程中的很多問題都得到了有效解決。但是由于我國的再生鋁加工生產(chǎn)技術起步較晚，很多技術在當今依然處于探索階段，所以其加工生產(chǎn)過程中的很多問題依然需要進一步解決。比如產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)投資比較少、產(chǎn)業(yè)規(guī)模需要進一步擴大、原材料進口量比例較大、環(huán)保方面的技術措施有待加強等。因此在后續(xù)的再生鋁加工生產(chǎn)中，相關企業(yè)乃至于整個行業(yè)都應該對此做到足夠重視，對其加工生產(chǎn)技術加以深入研究，并使其在具體的再生鋁加工生產(chǎn)工作中得以良好應用。

2 再生鋁加工生產(chǎn)中的主要技術

我國目前的再生鋁產(chǎn)業(yè)規(guī)模比較小，應用到其中的加工生產(chǎn)技術也比較有限，很多技術依然處在試驗甚至是理論階段。就目前來看，在我國的再生鋁加工生產(chǎn)過程中，比較成熟的技術主要有三種，第一是再生鋁熔煉技術，第二是再生鋁渣處理技術，第三是再生鋁鑄造技術。以下是對這三種主要技術及其設備應用所進行的分析。

2.1 再生鋁熔煉技術

在再生鋁的加工生產(chǎn)中，熔煉技術是一種典型且常用的技術形式，該技術的主要應用目的是采用科學合理的熔煉工藝來獲得化學成分與生產(chǎn)要求相符且具有足夠高純度的鋁合金熔體。其主要加工生產(chǎn)過程是通過熔爐對廢鋁料以及鋁屑等材料重新進行熔化，熔融過程中需要做好除氣、除渣、變質以及精煉等處理，從而獲得到化學成分與要求相符的鋁液，然后將獲得到的鋁液澆筑成錠。

就再生鋁的熔煉技術而言，目前廣泛應用的是脫氣技術，也就是將氣體噴射到鋁合金液體中，對分壓原理加以科學利用，讓鋁合金液體內含有的氫以氣泡的形式擴散出去，從而達到良好的脫氣效果。在噴射除氣的過程中，可通過真空技術來進行脫氣，可通過電磁攪拌技術來進行脫氣，也可以通過旋轉葉片、多孔耐火透氣磚、噴槍等工具來進行脫氣。對于噴射的氣體，主要可選擇N2氣體、Cl2氣體、Ar氣體等。而在近年來的相關實踐研究中發(fā)現(xiàn)，將N2氣體、Ar氣體以及SF6氣體混合到一起用作噴射氣體，將會讓再生鋁液體獲得更好的脫氣效。

對于其加工生產(chǎn)設備而言，可供選擇的熔煉設備比較多，比如雙室熔化爐、井式加料熔化爐、旋轉式熔化爐、落差式熔化爐等。目前比較常用的設備是雙室熔化爐設備。在反煙技術被應用到了雙室熔化爐中之后，其中的燃燒氣體有害物質含量便可控制在對環(huán)境無害的水平，加之熔爐中屬于還原性氣氛，所以金屬的燒損率也非常低。同時雙室熔化爐在應用中也具有裝料種類多和裝料范圍大等的優(yōu)勢，在不需要熔鹽的基礎上便可獲得較高的熱效應，其能耗也比較低，操作方面具有較高的安全性。通過該熔爐的應用，可熔煉出較高質量的再生鋁金屬。

隨著再生鋁熔煉技術的發(fā)展，越來越多的熔煉設備也開始投入研究與應用，且其熔煉技術與操作方法也越來越朝著自動化的方向發(fā)展。在此過程中，帶有電磁攪拌系統(tǒng)的熔爐開始投入應用，將上世紀九十年代英國EMP公司所研發(fā)的電磁攪拌系統(tǒng)應用其中，憑借著電磁泵結實堅固、使用壽命長、金屬燒損率低等的諸多優(yōu)勢，可讓熔爐中的鋁熔體具有更加均勻的化學成分，讓廢鋁料回收率得以顯著提升。同時，通過此類熔爐設備的應用，也可以進一步提升熔煉過程中的自動化程度，讓工作人員的勞動強度得以減輕，并實現(xiàn)爐渣量的進一步降低與車間環(huán)境的有效凈化。

2.2 再生鋁渣處理技術

在進行再生鋁的加工生產(chǎn)過程中，將會伴隨著較多的爐渣產(chǎn)生，為實現(xiàn)金屬回收率的進一步提升，加工生產(chǎn)企業(yè)就需要在熔煉的過程中對其爐渣進行科學處理。就目前的再生鋁加工生產(chǎn)技術而言，其中的再生鋁渣主要可通過回轉爐以及熱軋爐來進行處理。

在具體的再生鋁渣處理過程中，應用到的回轉爐主要有兩種形式，第一種是水平式回轉爐，此類回轉爐的整體結構比較簡單，操作比較便捷，運行過程中的維護工作量也比較少。但是通過以往的實踐研究發(fā)現(xiàn)，在通過水平式回轉爐進行再生鋁渣處理的過程中，需要投入大量的熔鹽，其比例可達到鋁材料的20%左右，且對環(huán)境的污染程度也比較嚴重。第二種是傾斜式回轉爐，此種回轉爐是將水平式回轉爐作為基礎發(fā)展而來的一種再生鋁渣處理回轉爐。在該回轉爐的具體應用中，煙氣會在反向流動排煙中實現(xiàn)二次燃燒，且其爐體、燒嘴以及排煙管也都在水平式回轉爐的基礎上做出了進一步的完善，從而使其燃燒熱效應得到了顯著提升。另外，通過傾斜式回轉爐的應用，也可以讓再生鋁渣處理工藝中的熔鹽投入量得以顯著降低，其煙氣對于環(huán)境的污染程度也實現(xiàn)了有效降低。

具體的再生鋁渣處理中，還需要應用到熱軋壓制機，該裝置可將熱渣中的鋁就地扒出，并將其快速冷卻回收。經(jīng)實踐應用發(fā)現(xiàn)，熱軋壓制機的主要應用優(yōu)勢包括以下兩個方面：第一，該設備在應用過程中不會對環(huán)境產(chǎn)生任何的危害，并不需要進行廢渣處理室的設置；第二，在通過該裝置對再生鋁渣進行冷卻的過程中，其自動化冷卻系統(tǒng)的壓制周期僅僅在2min～15min之間，具有很低的操作成本。

2.3 再生鋁鑄造技術

對于再生鋁的加工生產(chǎn)而言，鑄造技術也是一項關鍵的技術形式。就目前的再生鋁鑄造技術來看，其主要的技術措施包括以下幾個方面：

第一是砂型鑄造技術，此項技術是一種新型的再生鋁鑄造技術，具體鑄造中，主要是通過計算機來進行鑄件沖型以及凝固過程的模擬與優(yōu)化，從而獲得符合設計的鋁合金鑄造制品。

第二是金屬型構造技術，該技術可通過自動化技術進行大批量的鋁合金鑄造產(chǎn)品生產(chǎn)，或者是通過機械化技術來進行小批量的鋁合金鑄造產(chǎn)品生產(chǎn)，將計算機模擬技術應用其中，可實現(xiàn)鑄件、鑄型以及澆注系統(tǒng)等各項參數(shù)的最佳獲取，同時也可以對整個的鑄造過程進行控制。在此種鑄造技術模式下，鋁合金鑄件的拆卸過程主要通過機器人來進行操作。

第三是低壓鑄造技術，在通過該技術進行再生鋁產(chǎn)品的鑄造過程中，其鑄造壓力會在結晶期間增加，且具體的壓力和速度都可以根據(jù)實際情況與實際鑄造需求進行調整。因此，此項技術在力學性能以及組織精密要求比較高的薄壁鋁合金鑄件鑄造中十分適用。

第四是擠壓鑄造技術，此項技術也叫做液態(tài)鑄造技術，其主要方法是在液態(tài)條件下讓鋁合金結晶成型。目前此項技術在對質量具有較高要求的汽車用鋁合金鑄件鑄造中十分適用，尤其是在陶瓷纖維復合形式的鋁合金鑄件鑄造中，該技術更是具有十分顯著的應用優(yōu)勢，從而在汽車殼體、車桿、活塞以及輪毅等鋁合金鑄件的鑄造加工中得到了廣泛應用。

第五是壓力鑄造技術，該技術是目前的鋁合金缸蓋、殼體以及活塞等生產(chǎn)中最為常用的一種方法。具體應用中，此項技術包括抽室以及冷室等的很多種技術形式。但是在該技術的具體應用中，也存在著一定的問題，其中最為主要的問題是微氣孔以及顯微縮孔，由于這些問題的存在，使得該技術在熱處理中并不適用。

第六是噴射鑄造以及連續(xù)鑄造技術，這兩種再生鋁鑄造技術是近年來發(fā)展的新型再生鋁鑄造技術形式。其中的噴射鑄造技術又叫做物化沉積鑄造技術或者是噴射成型鑄造技術，它是將粉末冶金成型技術結合到傳統(tǒng)鑄造技術中，從而形成的一種快速凝固形式的鋁合金鑄造技術。而連續(xù)鑄造技術則是將連續(xù)擠壓成型技術作為基礎形成的一種新型技術形式，具體應用中，將鋁合金液體共同送入到連續(xù)擠壓和連續(xù)鑄造設備中，便可實現(xiàn)各種類型的鋁合金鑄件及其材料鑄造。目前，該技術的產(chǎn)品已經(jīng)擴展到了變形鋁合金鑄造制品的制作中，并在其中發(fā)揮出了顯著的應用優(yōu)勢。

3 再生鋁加工生產(chǎn)技術的主要發(fā)展方向

通過上述的再生鋁產(chǎn)業(yè)特征、發(fā)展現(xiàn)狀以及主要的加工生產(chǎn)技術分析可知，在再生鋁未來的加工及其生產(chǎn)中，其主要的發(fā)展方向有三個方面，其一是原材料的有效保障，其二是成本的嚴格控制，其三是技術裝配的升級創(chuàng)新。以下是對這三個主要發(fā)展方向所進行的分析。

3.1 原材料的有效保障

在當今，世界各國對于廢鋁的資源都格外重視，在這樣的情況下，我國的廢鋁進口所面臨的沖擊也將比較大。但是就目前我國的廢鋁資源發(fā)展來看，因為鋁的應用量在不斷增加，所以其積蓄量也呈現(xiàn)出了日益增加的趨勢。在這樣的情況下，再生鋁加工生產(chǎn)行業(yè)便可將廢鋁資源的購買渠道轉向國內，將原來的國外廢鋁采購渠道予以保持，并在此基礎上對國內的廢鋁采購市場進行拓展，逐漸提高國內的廢鋁回收量，同時應進行相應的回收網(wǎng)絡建立。通過這樣的方式，便可有效應對當今的廢鋁材料采購市場競爭問題，為再生鋁加工生產(chǎn)提供足夠的廢鋁資源，使其實際加工生產(chǎn)需求得以良好滿足。

3.2 成本的嚴格控制

就目前的再生鋁加工生產(chǎn)來看，成本的嚴格控制也是一個主要的發(fā)展方向。對于再生鋁產(chǎn)品的加工生產(chǎn)而言，其主要的成本有兩項，第一是廢鋁資源的購進成本，第二是再生鋁產(chǎn)品的加工成本。其中，廢鋁資源的購進成本可達到整體成本的80%甚至更多。之所以會出現(xiàn)這樣的情況，不僅僅是由于廢鋁資源自身具備很高的價值，同時也因為我國目前的再生鋁行業(yè)廢鋁資源主要都是從國外進口，沒有自主定價的權利，加之國內廢鋁市場不夠完善，使得再生鋁加工行業(yè)中的廢鋁原材料購進成本相當高?；诖?，在未來的發(fā)展工程中，相關企業(yè)一定要對再生鋁的成本加以嚴格控制，在確保廢鋁原料質量的基礎上盡最大限度降低其購進價格。通過這樣的方式，才可以充分滿足再生鋁的實際加工及其生產(chǎn)需求，在滿足此類產(chǎn)品需求量的同時為其加工生產(chǎn)企業(yè)節(jié)約更多的經(jīng)濟成本，從而實現(xiàn)再生鋁加工生產(chǎn)技術及相關產(chǎn)業(yè)的良好發(fā)展。

3.3 技術裝備的升級創(chuàng)新

通過目前我國的再生鋁加工生產(chǎn)技術及其裝配方面的分析來看，無論是在再生鋁的技術方面還是在設備方面，我國都與國外的發(fā)達國家之間存在較大差距。因此，技術與設備的升級也成為了我國再生鋁加工生產(chǎn)技術的一個主要發(fā)展方向。隨著近年來產(chǎn)業(yè)之間的競爭日益激烈，加之我國相應政策方面的影響，再生鋁企業(yè)也開始對先進的技術以及裝配加以高度重視，并逐漸投入到了新技術與新設備的引進與開發(fā)中。比如，將世界先進級別的分選設備引入到再生鋁的預處理工藝中，便可使其機械化程度得以顯著提升，同時也可以進一步提升再生鋁加工生產(chǎn)過程中的廢料分選效率，且能夠讓加工生產(chǎn)中的人力資源投入得以有效減少。再比如，將蓄熱形式的熔爐應用到再生鋁的冶煉工藝中，便可實現(xiàn)其余熱回收系統(tǒng)能源利用效率的顯著提升。由此可見，技術與設備的不斷升級改造將會拉近我國再生鋁加工生產(chǎn)技術與發(fā)達國家技術之間的距離，從而實現(xiàn)此項技術的良好發(fā)展。因此，再生鋁產(chǎn)業(yè)以及相關企業(yè)一定要對其技術裝配的升級創(chuàng)新做到足夠重視，通過長時間的技術、裝配升級改造來實現(xiàn)再生鋁加工生產(chǎn)技術水平的不斷提升，為相關企業(yè)以及整個行業(yè)的發(fā)展奠定堅實的技術基礎。

4 結語

綜上所述，隨著當今社會經(jīng)濟與科學技術的協(xié)同發(fā)展，以再生鋁為基礎的鋁合金材料在我國的諸多領域中都得到了廣泛應用，且隨著各個領域的發(fā)展，其需求量也呈現(xiàn)出了不斷增加的趨勢。在這樣的情況下，再生鋁加工生產(chǎn)行業(yè)便迎來了更多的發(fā)展機遇。但是就此類行業(yè)目前的發(fā)展現(xiàn)狀來看，雖然再生鋁加工生產(chǎn)技術在傳統(tǒng)的基礎上實現(xiàn)了一定的進步與優(yōu)化，但是其中依舊有很多的問題存在，與發(fā)達國家的技術之間也具有較大差距?；诖?，相關企業(yè)、研究者與技術人員 一定要加強此方面的技術研究，明確其發(fā)展趨勢，以此來實現(xiàn)再生鋁加工生產(chǎn)技術的良好應用與發(fā)展。這對于社會再生鋁材料及其產(chǎn)品應用需求的充分滿足、相關領域的發(fā)展以及整體社會經(jīng)濟與科技水平的提升都將具有非常深遠的意義。