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铝渣回收处理技术及经济分析

作者:user 来源:  日期:2019-09-27 22:12

 摘要:随着世界能源供应的日趋紧张和环境压力的增大,铝工业面临节能降耗的紧迫任务,对铝的回收是其中一个重要环节。本文重点介绍了铝炉渣的处理技术及装备特点,并分析了设备投入所取得的经济效益。 
 0 引言 
  近年来我国铝工业发展迅速,原铝产量和消耗量已稳居世界第一位,然而,铝工业又是典型的高能耗产业,且国内大部分的铝加工企业的综合成材铝约在70%左右,与国际水平先进水平差距很大,如何节约能耗,降低成本显得格外重要。 
  采用火焰反射炉熔炼铝合金,由于炉料不同,渣量为炉料量的2%~5%,而渣中的含铝量为渣量的40-60%左右。因此,正确的处理铝渣,具有非常重要的意义。 
  我国每年产生的铝渣量和从铝渣中回收的金属量,目前还没有这方面准确资料。从日本1994年资料统计:所有铝加工行业造渣量307Kt,回收金属量88Kt,灰渣量219Kt,可见从铝渣中回收率是很可观的。同时,回收金属后的渣灰又可用于钢铁造渣剂、电解铝槽的覆盖剂、水泥行业、研磨料、肥料及印刷等行业,也为铝加工企业带来不小的经济效益。 
  1 铝渣的组成性质及其处理措施 
  铝渣的主要成分就是氧化铝和一些非金属夹杂,铝渣通过扒渣工艺从炉内扒的同时会有夹杂的金属铝被带出。 
  1.1 铝渣基本组成及性质 基本组成:金属铝(占渣量的40-60%),Al2O3,Fe/Si/Mg的氧化物及K/Na/Ca/Mg等的氯化物等; 
  基本性质:铝渣的温度较高,遇空气可发生氧化反应,在铝渣冷却的过程中,会造成大量的金属因为氧化烧损而损耗,同时铝渣对接触物腐蚀性强(吸入危害健康)。 
  1.2 减少铝炉渣的措施 铝合金熔炼过程中,随着渣量增加,铝熔损及扒渣时带出的金属铝也会增多,我们进行铝炉渣处理的目的不是造出大量的铝渣进行回收处理,而是在保证铝液品质的前提下减少铝渣量,因此如何采取措施减少铝渣量也是至关重要的。渣量多少与熔炼温度、炉料状态、生产工艺等因素有关。正常生产中可从以下几方面减少渣量:①合理的炉子几何尺寸及加料顺序。②严格控制熔炼温度,防止过热,火焰喷射应有一定的角度,以便缩短熔炼时间。③合适的熔剂量和精炼时间,搅拌要平稳,不破坏熔体表面氧化膜,适时对铝熔体覆盖。④对废杂铝分类、清洗,对比表面积大的细碎炉料用压力机打包。⑤扒渣前对渣进行处理。如使用造渣剂使铝熔体与渣中氧化物的湿润性变小,使混在渣中的颗粒状铝滴脱离而出,回到熔体中。⑥合理掌握扒渣时机。熔体温度低时渣与熔体的浸润性较好,渣中混有相当数量的熔体,若此时扒渣,随渣带出的熔体重量约是渣重量的60%。⑦使用专业的扒渣工具及工艺。 
  2 铝渣回收处理技术 
  我国的铝渣回收处理技术工艺起步较晚,设备和工艺较为落后,很多企业仅仅采用手工分拣冷却后直接低价外卖,不但工作劳动强度大,污染严重,回收率低浪费大,且对工人的健康造成很多伤害。 
  国外铝渣处理技术经过多年发展和完善,已形成了比较有代表性的技术设备。 
  2.1 MRM方法 日本企业多数采用MRM方法处理铝渣。该工艺是把热铝渣直接送入带有搅拌装置的设备中,使铝液沉积于设备底部,这时要加入能产生放热反应的熔剂,使渣保持所需温度。剩下的铝渣还可进一步进行筛选、粉碎、熔化回收铝,为二次回收处理。 
  2.2 IGDC方法 从熔炉中取出热铝渣,放入冷却渣盘内,通入氮气防止金属氧化。特点是氧化损耗少,操作环境好。缺点是渣量多时要使用多台设备。金属回收后的废渣可进行二次回收。IGDC方法总金属回收率相比MRM方法稍低。 
  2.3 AROS方法 将冷却、破碎、筛选组合在一起,在低氧化气氛中处理输送渣部分要密封。滚筒中氧与热渣中的金属反应将氧消耗掉后,就能维持低氧状态。设备紧凑、适合处理渣量较少的情况。 
  2.4 SPM法 是在热铝渣的上部施加压力的方法。铝的回收率在30%~50%,与MRM方法相比稍低些。此方法优点是操作环境好,回收铝后的渣饼通过破碎后作为钢铁用造渣剂。 
  3 国内代表性处理设备介绍 
  国内近些年也很多先进的工艺设备得以应用,较具代表性的有如下两种: 
  3.1 压渣机 压渣机是一种IGDC技术改进的热渣处理设备,其设计理念就是快速冷却,从而减少金属损耗,增加金属回收量。 
  3.1.1 工作原理:就是将热的铝渣进行强制冷却和隔离空气。通过将刚扒出的铝渣扒入专用压渣箱内,及时压制并强冷,加快渣中铝液的凝固速度,同时阻止渣在热空气中继续氧化,利用液体的收压流动,部分铝水会流入下层渣箱,残余渣中的金属回收率仍然较高,但需额外设备进行后续处理。 
  3.1.2 设备特点 设计紧凑、占地面积小、环境灰尘少、处理时间短、没有易耗品,操作和维护的成本都很低。 
  3.2 热渣处理回收装置 热渣处理回收装置是一种在MRM技术改进的设备,其设计理念就是增加了冷却、破碎、筛分组合,方便用户最大限度的回收和处理铝渣。 
  3.2.1 工作原理:该线由铝液回收机和冷却破碎机组合而成,通过对热态铝渣进行碾压、搅拌来分离出液态铝液,再对分离完铝液后的灰渣进行冷却、破碎、筛分,从而得到3种粒度的固体物质。 
  3.2.2 设备特点 通过该线的处理,共可得到4种回收物。铝液-凝固后可作为原材料直接回炉重熔;大块一般也可直接回炉(若是电解铝,当电解质含量高时,可稍作分拣后回炉);中块-作为搅拌时的降温添加料循环使用;细灰-可售出他用(作为一种可再生的资源继续利用,已经在回收铝、生产硫酸铝、棕刚玉、合成聚合氯化铝、合成油墨用氧化铝以及路用材料等领域得到了广泛的应用)。 
  3.3 设备投用的经济效益 某铝加工企业熔铸车间实际应用热渣处理回收装置所产生的经济效益进行分析: 
  3.3.1 年投料量1900,00吨,按出渣率2.5%,渣中含铝量42%、设备回收率80%计算,月出渣量约为395吨,月回收的铝量约为190吨。 
  3.3.2 按现行铝价及铝渣的价格换算,其价值与单纯卖渣产生的经济价值差约在40~70万元左右,除去设备的折旧,耗材,人工,能耗等约5万元的成本,设备的投入回收期在3~6个月。 
  3.3.3 使用铝渣处理设备,还可大幅降低劳动强度,灰渣分离后均可回炉或售出,避免了排放污染,社会效益显著。 
  4 结语 
  随着全球性能源匮乏及环境污染问题的凸显,以及铝加工行业日益激烈的竞争格局的形成,今后铝加工行业必然向着降低能耗,减少排放方向发展,相信铝渣的回收处理会显得更加重要。

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