废铝再生利用技术的发展与应用

废铝再生利用技术的

发展与应用

■ 文/孙德勤

常熟理工学院

铝及铝合金密度小、比强度高、耐腐蚀性和抗氧化性好，易于加工和再生利用，被广泛应用于建筑、运输、国防、包装等行业和日常生活领域。近年来中国铝产量突飞猛进，消费量以年平均增长率为7.2%的速度增加，已成为全球最大铝消费国。然而，我国的铝土矿资源却很匮乏，目前铝土矿可开采年限不足30年[1]。因此，不断扩大的市场需求

与相对贫乏的铝矿资源已成为我国铝

业未来发展的瓶颈环节，这一矛盾促进

了中国再生铝工业的迅速发展。

随着对资源的需求越来越大，发

展循环经济、提高再生铝的利用率，

已成为世界发达国家铝生产的必然

趋势。日本、意大利、美、德等国再生铝

占原生铝的比例已超过50%。2007年，

我国再生铝产量达到275万t，比2006

年增长了17%，但只占原生铝产量的

21.9%，远远低于发达国家平均水平[2]。

发展循环经济是可持续发展的必然选

择，再生铝产业作为绿色产业可以成为

发展中国循环经济的突破口，

应作为我国铝行业下一步发展的重点。

一、废铝回收与再生技术的发展现状

1.世界铝再生的现状

再生铝行业是世界铝工业的必要组成部分，是世界铝工业可持续发展不可缺少的资源，是有着巨大市场潜力和发展前景的行业，正因如此，废旧铝的回收与再生已成为世界各国十分重视的工作，并已成为一项重要的产业。再生铝在主要发达国家铝生产中的地位日益突出，发达国家原铝与再生铝的占有比已接近或超出1:1[3]，如美国2001年的再生铝为298.2万t，已超过了原铝产量。目前，美国、日本、德国、法国、英国、意大利等工业发达国家，平均再生铝消费量为铝总消费量的50%以上，日本高达90%以上。以废旧易拉罐回收为例，2007年全球罐料带材消费量为375万t，回收量为200万t，回收率平均为53.3%，其中美国约为51%、日本60%、巴西94%[4]。

为了提高铝再生的经济效益，世界上先进发达国家的企业不断研究回收率高、烧损少、节约能源、污染小、产品质量好的、先进的铝再生工艺，其中比较有代表性的有流化床法和脉冲雾化回收法[5]。流化床法是由加拿大铝业公司开发的，它可以处理各种废杂铝，并且回收效率高、节约能源、排放物少。脉冲雾化回收法主要用于回收废汽车件，其优点是成本低廉、能耗与雾化气体消耗量低，适合用于高合金化的复杂铝合金再生。

目前，世界再生铝行业的主要产品主要是铸造件，而对于利用废铝再生技术生产变形铝合金的技术也是目前各国重点研究与开发的方向。国外大型的铝业集团公司正在加大对高品质再生铝材料、再生铝工艺和新技术新设备的研究与开发，如海德鲁北美公司对其再生变形铝合金生产厂进

行技术改造后，再生铝的质量已达到

原生铝的水平。业内人士预测，到2030

年，将会有15%～20%的再生铝应用于

高端科技领域[6]。

采用先进生产工艺、提高技术水

平是世界再生铝行业的主要发展趋

势。目前发达国家已形成完善的废杂

铝收集、管理、分检系统，适应不断扩

大的市场需求，发达国家在生产中不

断推出新的技术创新举措，如低成本

的连续熔炼和处理工艺、使低品位废

杂铝升级的工艺等，已能大量制造供

铸造、压铸、轧制及作母合金用的再生

铝锭，最大的铸锭重13.5t。这对我们

国家应该是一个非常好的启示。

2.我国再生铝的技术现状

我国铝再生起步较晚，目前还处

在初级阶段。虽然我国是铝生产和消

费大国，但废铝的回收利用并未标准

化、规范化[7]，再生铝生产还存在许多

问题。

(1)再生铝企业规模小，技术力量薄弱

据调查，目前我国大大小小的再

生铝生产厂约有2000多家，大部分铝

再生企业是家庭作坊式小企业，规模

小，没有形成规模化的产业群。同国

外再生铝企业平均年产5万t的规模

相比，中国目前再生铝企业的生产规

模确实小，平均年产只有50t左右；我

国好多废铝回收企业采用 “土法”熔

炼，工艺落后、技术力量薄弱、技术含

量低、工人劳动强度大、生产率低、铝

烧损大，铝的实际收得率只有70%～

80%，有的还不足60%，而发达国家则

在90%以上，有的高达98%；另外，在

再生铝科研方面投入少，从事这方面

的研究人员少。生产规模较小、技术实

力不足，造成我国再生铝行业竞争力

弱、经济效益差[8]。

(2)装备水平低，生产成本相对较高

尽管再生铝生产的技术工艺并

不是十分复杂，但由于人类对于再生

铝产品的质量要求越来越严，相应地

对再生铝的生产、技术管理要求也越

来越高。目前，我国大多数再生铝生产

企业所普遍采用的铝熔炼设备是普

通的反射炉 （燃油或燃气），由于此类

设备使用明火对铝进行接触式的加

热熔化，熔炼过程中金属烧损现象严

重，特别是熔炼薄壁、废屑等废铝金

属，铝的回收率相当低。同时由于熔炼

技术落后，产品能耗高，以燃轻柴油

为例，目前国内再生铝企业的吨产品

油耗一般在80k g以上，有的甚至超

过100k g （目前世界先进水平在45～

50k g左右）[9]。另外，由于设备自动化

程度不高，劳动强度大，生产效率低，

生产成本高，因此产品的市场竞争力

大受影响。

(3)预处理技术水平很低，产品质量较差

目前我国尚没有形成比较完善

的废铝回收系统，废铝的回收处理很

原始，管理比较混乱，不同品质、不同

类型的废旧金属材料相互混杂的现

象十分普遍。我国目前废铝破碎、筛

分、挑选、分类等预处理技术水平很

低，大部分靠人工挑选与分类，甚至

有些乡镇企业和个体企业不挑选、不

分类，只要是铝废料就一起往炉子里

装，这使再生铝成分变的极为混杂，

污染严重，大大降低了再生铝的利用

价值。条件好一些的再生铝生产企业

也只是对铝废料进行简单的人工拆

解、分拣后就进行熔炼生产，成分难

以控制，导致其铝合金产品质量往往

达不到要求。

(4)生产过程污染较为严重

由于在熔炼生产过程中企业没有

对废铝进行科学的预处理，加上熔炼