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1、国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库,废铝的资源化利用,国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库,一、概述二、再生铝的分类三、国内外再生铝的生产工艺,国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库,一、概述,铝是目前世界上除钢铁外用量最大的金属；在有色金属中，铝无论在储量、产量、用量方面均属前位铝的保用范围十分广泛，民用、军用、建筑交通等各行各业中铝及合金几乎无所不在；随着产量、使用量的增加，废弃铝制品量也越来越大，而且，许多铝制品都是一次性使用，从制成产品至产品丧失使用价值较短。,国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库,铝从矿石到金属，再到成品成本很高，仅电解一道工序耗电就达
2、13000-15000度/吨铝；电解铝再生，能使能耗、辅料消耗大大降低，节约资源、成本。与生产原铝相比，生产再生铝在环境保护方面有显著优点。从废铝料生产再生铝，CO2排放量比用水电生产原铝减少91%，比用燃油发电生产铝的建厂投资仅仅为生产原铝的10%；因此，废弃铝的回收、再利用，无论从节约地球上资源、节约能耗、成本、缩短生产流程周期都具有十分巨大的意义。,二、废铝的分类,国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库,废铝的来源,铝质饮料罐,报废的铝板材，线材，型材铝制品,铝渣,铝屑,废旧的飞机，船舶，汽车零件,废杂铝，铸造铝合金废铝等,国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库,铝废料可分为
3、“新废料”和“旧废料”两类。新废料又称为“过程废料”在冶炼和加工产生的废料，这类废料在大冶练厂和加工厂现场重熔回收是很普遍的；独立的重熔厂也回收生产铝板和挤压件等时产生的边角料和切屑，,国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库,“旧废料 产品使用期结束和报废后产生的废料，这类废料可获量与产品使用期限有关，如汽车中铝制品件使用期限12年，建筑业中为30年。“旧废料”一般都在独立再生铝厂中处理和重熔，大部分转化成铸件的铸锭，常常加入合金添加剂的硅、铜、镁；也有一部分转化钢铁工业用的铝脱氧剂。“旧废料”在今后10年甚至更长时间将继续增长，目前占总废料量的50%。,由含铝矿物电解或其他方法制得的金
4、属铝称为原铝，又称一次铝。由含金属铝的废旧材料熔炼回收所得的金属铝或铝合金称为二次铝。意义：大幅度地降低电能消耗大幅度地节约基建费用大大地减少环境污染,国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库,铝工业之所以能成为一种可持续发展的工业，不仅在于铝具有良好的性能（密度小、塑性变形性能好等），而且由于它是最具有可回收性与再生利用价值的工程金属，其回收节能效果甚佳，能够多次反复循环利用。再生铝的能耗仅为制取原铝的3%-5%。铝的回收和再生利用不仅节能效果显著，而且可以减免铝生产中和发电工业生产中的CO2和CO排放量。这对于防治大气污染有重要意义，所以铝的再生被称誉为一种“绿色金属”生产。,三、再生
5、铝的生产,国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库,美国,美国早在1987年就通过了铝饮料罐回收法，对废铝罐的回收起到积极推动作用。美国设有废铝回收专业公司，回收网点遍布全国，而且还有许多民间团体专门开展易拉罐的回收积聚，人们普遍接受铝罐回收法案。目前，美国除回收中心外，还有1万多个方便的铝罐回收站和遍布各角落的回收机，还在车站、码头、机场等公共场所设立饮料回收机，目前已有1200多台这样的机器在运转,1995年共回收铝罐92万t，可用来再制造184亿个新铝罐，可使废铝及早回收，循环周期最短时不超过两星期，回收率达到62.1。1995年美国再生铝产量为318.6万t，约为其原铝产量380万
6、t的84。,国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库,日本,日本对资源的再生利用尤为重视。日本成立了全国性的铝罐回收协会，专门从事铝罐回收宣传和组织利用工作。现今，铝罐回收协会设有回收点400余处，他们还打算进一步增加回收点。1997年，日本国内产生的废铝为170万t左右，回收约140万t铝，回收率高达82。目前，日本每年使用的再生铝量达到150万t,这对于原铝产量很少的日本来说，具有重要的意义。,国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库,德国,德国的铝公司对废铝的回收极为重视，建有各自的处理基地。如德国阿卢比列兹公司于1996年在开普顿市建立了一家新铸造厂，其主要原料就是废旧的606
7、3合金，占80以上，设计生产能力为6万t/a,极大地缓解了原铝资源的供需矛盾。目前德国每年生产的原铝和再生铝的水平大体持平，各为55万t。,国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库,我国,目前，我国铝的再生利用属于初级阶段。虽然我国是铝生产和消费大国，但对其回收利用尚未引起公众的充分重视。我国至今还没有一家有一定规模、专门收购和熔炼铝易拉罐的国营铝厂，基本上由分散的小熔炼点经营，金属实收率很低，只有70%-80，有的不足60，而发达国家则在90以上，有的高达98。再者，由分散厂家生产的再生铝，规模小、质量不稳定，得不到社会的承认。这是当前函待解决的一个重要问题。,国家职业教育环境监测与治理
8、技术专业教学资源库,1997-2001年世界原铝和再生铝产量,国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库,再生铝生产工艺,废铝的品种繁多，而且成分各异，实际上不能用单一的方法加以处理，所以生产再生铝只能是因材而异。一般的处理流程是：废铝的分类；预处理熔炼净化和铸造,国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库,废铝的分类,(1)铝质饮料罐。下图表示每吨铝、钢与玻璃所能制造等容积饮料罐的数量比较。,国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库,（2）铝和铝合金机械加工(车、铣、刨、磨)时产生的铝屑，可直接加入熔炉中。（3）报废的铝板材、线材、型材制品；铸造、锻造铝制品时的废件、边角余料及其他日
9、用品废料。（4）废旧的飞机、汽车、船舶上的含铝部件。（5）废杂铝（6）铝渣,国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库,废铝的再生铝循环,含铝废料包括铝及铝合金加工厂的废料、机器零部件、飞机船舶以及日用品等。含铝废料的组成十分复杂，化学成分极不均匀，物理形态也很不规整。,再生铝熔体精炼是高效高质量再生利用铝的关键。,国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库,废铝的再生铝循环,国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库,首先，对废铝进行初级分类，分级堆放，如纯铝、变形铝合金、铸造铝合金、混合料等。对于废铝制品，应进行拆解，去除与铝料连接的钢铁及其他有色金属件，再经清洗、破碎、磁选、烘干等
10、工序制成废铝料。,再生铝生产工艺,根据废铝料的备制及质量状况，按照再生产品的技术要求，选用搭配并计算出各类料的用量。,用废铝合金可生产的变形铝合金有3003、3105、3004、3005、5050 等，其中主要是生产3105合金。,废铝料只有一小部分再生为变形铝合金，约 14 再生成炼钢用的脱氧剂，大部分用于再生铸造用铝合金。,废铝料的备制,配料,再生变形铝合金,再生铸造铝合金,国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库,熔炼炉和精炼净化炉，一般采用燃油或燃气的专用静置炉。,国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库,废铝的再生除杂,再生铝精炼方法有过滤、通气精炼、盐类精炼、真空精炼、氧化
11、精炼等。前四种方法用于去除非金属杂质，后一种方法用于去除金属杂质。,国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库,实例1-国外的废铝再生,于1993年建成的阿卢马克斯废铝再生公司(A1umax Recycling)位于荷兰和克拉得镇(Kerkrade)。它用废幕墙型材、商店门宙型材、门窗废料、废型材等为原料，经再生处理后铸成挤压建筑型材用的锭坯。回收的这类废料被称为“污染的废铝”。所谓“污染”，就是指废铝上有涂层或铝塑混合物。门窗与幕墙废型材上不但有涂层，还往往混有作为密封的聚酰胺条。阿卢马克斯废铝再生公司是当前全球最先进的这类企业之一，在对环境无害的清洁条件下回收此种废铝，熔铸成优质6063
12、合金锭坯，链坯直径145254mm，长度不大于6m。在生产这类锭坯时使用少量的原铝、纯镁与纯硅，以及作为晶粒细化剂的A1TiB丝中间合金。,国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库,为了形成一“个有效的废建筑铝型材“链”，欧洲六家大的铝建筑装修企业组建了一个废铝回收公司，将收集的废建筑型材全部集中到科克拉得厂再生，这既有利于环境保护，又保证了科克拉得厂有足够的原料。,国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库,专为熔化废料的熔炼炉其容量为50t，用天然气加热。炉内有两个室预热室与熔化室，被气冷悬挂隔板一分为二。只有熔炼室受到直接加热，而预热室受熔炼室流出的烟气间接加热。此烟气经隔板上的孔
13、流人预热室，其量受到严格控制，以便达到所需的预热温度，使污染物发生部分燃烧与熔化。预热废料时，从污染物热分解出来的气体由再循环风机打入熔炼室，同时混入一定量的空气，使它们发生完全燃烧，形成对环境无害的燃烧产物。,国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库,熔炼炉有两个出铝口，上口供铝液流入铸造机，下口供炉膛清理用。静置炉用天然气加热有两个燃烧嘴，在此炉内调整所配合金成分，同时能精确地控制铸造温度在730。炉门的开闭与炉体倾斜均由液压系统控制。由于炉体倾斜角度控制精确，能保持熔液流量与水平稳定，可铸出高质量的锭坯。为此，需要添加合金元素、搅拌与扒渣，采用气体来净化铝液，还用AlTiB晶粒细化剂
14、添加于流槽内的铝液中。,国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库,该厂的主要特点是；在再生处理废建筑铝材时，不经脱漆与粉碎处理，不用任何盐类物质做熔剂，烟气经过严格的净化处理，不排出对环境有害的气体与固态物质，能源利用效率高，只有5MJkg，仅相当于原铝生产能耗(148MJkg)的3.4。,国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库,我国再生铝厂利用的废铝主要来源于两方面，一是从国外进口废杂铝，二是国内产生的废铝。1、进口废杂铝近几年国内大量从国外进行废杂铝。就进口废杂铝成分而言，除少数分数清晰外大多数是混杂的。一般分为以下几大类：（1）单一品种的废铝（2）废杂铝切片（3）混杂的废铝料（
15、4）焚烧后的含铝碎料（5）混杂的碎废铝料,实例2-废杂铝的预处理,国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库,2、国内回收的碎废铝料 我国，铝废料中，约20%来自于包装行业，40%来自于运输业，30%来自建筑业。报废汽车中铝废料的回收和废铝饮料罐的回收是两个主要途径。国内回收的废杂铝大多纯净，所含杂质较少，基本分为三大类：即回收部门常说的废熟铝、废生铝和废合金铝。废生铝主要是废铸造铝和废合金铝，多以废机器零件（废旧汽车、废模具、内燃机活塞）。废合金铝（废飞机铝、铝框架等）。就生产部门而言，可分为生活废铝和工业废铝。,国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库,（1）生产于生活领域的废铝：如
16、废家用餐具、水壶废铸铝锅盆、废家用电器中的废铝零件、废导线、废包装物等。（2）生产企业产生的废铝料：此种废铝一般称为新废料，主要包括铝及其合金在生产过程中生产的废料，主要包括铝及其合金在生产过程中生产的废铝，铝材在加工过程 中产生的边角料，废次材等（3）熔炼铝和铝合金生产过程中产生的浮渣；此种废料即常说的铝灰，凡是有熔融铝的地方就会有铝灰产生，例如在铝的生产、熔炼、加工笔废铝再生 过程中产生的铝灰多，尤其以废杂铝再生熔炼过程中产生的铝灰多，废杂铝的成分复杂，杂质赵多，表面污染就越严重，铝灰就越多,国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库,废杂铝预处理的目的,（1）除去废杂铝中夹杂的其它金属
17、和杂质；（2）把废杂铝管按其成分分类，使其中的合金成分分得到最大程度的利用；（3）将废杂铝的表面的油污、氧化物及涂料等处理掉。预处理最终的结果是将废铝处理成符合入炉条件的炉料；（4）使含铝废料中的铝得到最经济的的利用,国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库,（1）品种单一或基本不含其它杂质的废杂铝一般不作复杂预处理，只是按废料的品种和成分分类，单独堆放，单一品种的废铝在利用时只要抽查化验出一个成分，即可知晓批量的成分，是优质的再生铝原料，一般不作任何预处理即可入炉熔炼。在熔炼划某一合金时，往往选用相应成分和品种的废铝直接加入大型反射炉熔炼是，这样可很容易的熔炼成相应品的铝合金。,国家职业
18、教育环境监测与治理技术专业教学资源库,（2）对于档次较高的废铝切片，其中主要成分的铸造合金、合金铝、纯铝等，其中前两项牌号众多，在大型再生铝厂，一般只经过筛分除去混入的泥土等，即直接入炉熔炼。小型再生铝厂，对于此类废铝则要人工将其分成铸造铝合金、合金铝和纯铝，然后分别利用,国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库,（3）对于低档次的切片和焚烧过的碎废铝料要进行复杂的分选，因其成分复杂，除废铝之外还含有废铜、废钢等其他金属，对此类废料的分选主要靠人工，一是筛分筛出泥土和垃圾，然后手工分选。手工分选大多都在操作台进行，主要靠人工目测进行挑选，先分选出非金属废料，然后分选废金属,国家职业教育环境
19、监测与治理技术专业教学资源库,废杂铝预处理过程及方法1、对废铝进行初级分类、分级堆放；如纯铝、变形合金、铸造铝合金、混合料等。2、拆解、清洁、捆扎 对于废铝制品，须进行拆解，去除与铝料连接的钢铁及其他有色金属，再经清洗破碎、磁选等工序制成废铝料。对于轻薄松散的片状旧铝件，则要用液压金属打包机打压成包。对于铜芯铝绞线，先应分享钢芯，然后将铝线绕成卷。,国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库,3、除杂、脱漆、油脂等 铁类杂质对于废铝的冶炼是十分有害的，铁质多会在铝中形成脆性金属结晶体，从而降低其机械性能，减弱其抗蚀能力。铝废料含铁量一般控制在1.2%以下。废铝中经常含有油漆、塑料、橡胶等有机
20、非金属杂质。在回炉前，必须清除。采用低温烘烧与机械剥离相结合的办法，先通过热能使绝缘体软化，机械强度降低，然后通过机械揉搓剥离下来。,国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库,1、再生铝熔炼（1）用反射炉熔炼：反射炉主要熔炼杂铝原料，该炉适应性强，主要处理铝屑、旧飞机、带钢铁可构件的块状废杂铝。目前我国多采用单室反射炉，以卧室火焰炉为主，熔池容铝量为4-8吨。反射炉热效率25%-30%,实例3-熔炼设备,国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库,（2）用感应电炉熔炼 该炉子适合于熔化铝屑，可减少氧化损失，提高回收率。其中感应坩锅处理废铝屑的回收率达91%左右，处理废铝和高品级的废铝料回
21、收率可达93%-98%。,感应电炉结构图,感应电炉,国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库,（3）干燥床式炉熔炼 这种炉子能熔炼各种废铝。由于火焰直接冲击废料，因此对厚型、大块状废料较为适宜，回收率高。,铝合金双膛双向熔炼炉结构图,干燥床式炉,国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库,（1）泡沫铝是一种铝或铝合金基本体中含 大量结构及分布可控的孔洞，以孔洞作为复合相的新型复合材料。（2）将铝或铝合金熔化后，向熔融的液态铝内吹入气体而使铝液发泡，同时对铝液进行搅拌使气泡细小并均匀分布，含有气体的铝液将浮出兴衰液面，用转动的皮带将表面半固态的泡沫拉出就得到泡沫铝板。,吹气发泡法制泡沫铝原理图,废铝再生制备泡沫铝工艺流程图,实例4-泡沫铝的制备,
