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废易拉罐的回收利用

2022-04-29 来源:北京机械信息网

废易拉罐的回收利用

铝及其合金是经济建设的重要原料,广泛应用于机械、建筑、汽车、飞机、家电和包装材料等行业。80年代之后,全世界铝工业发展很快,产量已居有色金属之首,2001年原铝产量已达到2467万吨,消费量已达2352万吨。

原铝工业虽然发展很快,但也受到建设周期长、投资大、能耗高、污染严重等问题的约束。为弥补原生铝发展的不足,满足日益增长的市场需求,各国都非常重视再生铝的发展,再生铝及其产品已经广泛用于各工业领域。据悉,目前全世界再生铝产量已达800多万吨(其中不包括中国的产量),约占原铝产量的33%,并且发展势头迅猛。

中国铝工业发展很快,目前原铝产量达357万吨,居世界第一位。但由于中国人口众多,目前人均消费量仅为2.9KG,而美国人均消费铝为29KG,日本人均消费铝23.8KG,都远远高于中国的人均消费量,因此中国铝及其合金有广阔的消费前景。此外,中国再生铝工业最近几年发展较快,正处于腾飞阶段,随着汽车、摩托车、建筑和包装工业的发展,再生铝的用途及产量在逐年增加,再生铝工业将得到更快速的发展。

据了解,我国目前年产再生铝至少在100万吨以上,其中进口废铝在60万吨左右。在利用的废铝中,废易拉罐的利用还处在初级阶段。根据了解,我国年生产易拉罐100亿支,消耗3004合金18万吨。易拉罐是一种常用的消耗品,用过即废。据悉,我国每年至少产生8万吨废易拉罐,另外还进口一部分废易拉罐,总量可达20万吨以上。易拉罐所用材料是一种档次较高的铝合金,但由于技术落后,废易拉罐全部被降级使用。到目前为止,我国还没有利用废易拉罐生产原牌号铝合金的企业。开发废易拉罐生产3004铝合金的项目,将会有很高的环境、资源和经济效益。

最近几年,一些外商看准了中国废易拉罐回收利用的巨大潜力和广阔的市场前景,多次到中国进行考察,并有意在中国开发3004铝合金的市场。此外,京津地区是产生废易拉罐较多的地区,产生的废易拉罐大部分运往江浙,被降级利用。因此在天津建设该项目有多种优势。

二、国外废易拉罐的利用概况

发达国家废易拉罐的回收利用率较高,可以达到60-80%。国外废易拉罐的利用途径主要是:1、生产炼钢脱氧剂;2、生产再生铝锭;3、生产一种近似纯铝锭的产品,做合金配料的原料;4、熔炼成原牌号(3004)的铝合金,直接用于生产易拉罐。其中,利用废易拉罐生产原牌号的铝合金是最佳途径。

废易拉罐的回收利用始于上个世纪六十年代的美国,回收技术也经过了几个阶段,最早是将散装的废易拉罐加入炉中融化成再生铝锭,后来发现烧损较大,进而把废易拉罐打包,提高其密度,减少表面积,金属回收率显著提高,但仍然是再生铝锭。废易拉罐的利用最难的问题是漆层问题,一些国家采用在熔炼过程加入溶剂,使漆层与溶剂进行反应造渣,但难以控制技术条件,效果很差。上个世纪80年代之后,美国、加拿大以及西欧的一些国家开始利用废易拉罐生产原牌号的合金铝锭。利用废易拉罐生产3004铝合金的主要技术问题是预处理,这些国家都采用了比较先进的预处理技术和设备。首先,采用比较先进的自燃回转窑脱漆,使漆层炭化,并在无污染的情况下得到处理,由于脱掉了漆层,简化了熔炼程序,提高了产品质量。

三、国内废易拉罐回收利用情况

我国是世界上废易拉罐回收率最高的国家,几乎没有浪费,同时,我国又是世界上废易拉罐利用档次较低的国家,回收的废易拉罐(包括进口的废易拉罐)都被降低档次使用。同时,由于许多企业设备基础差,技术水平低,造成环境污染严重,成本高,产品质量差的状况。

目前国内对废易拉罐的利用途径有以下几种:

1.直接熔炼成粗铝锭:把废易拉罐在熔炼炉中混炼,最终得到一种类似于熟铝的金属锭,这种杂铝锭有时在市场上假冒纯铝锭,影响极坏;

2.用于冶炼某些牌号合金:一些比较规范的企业在熔炼铸造铝合金时,需要加入一些纯铝锭调整成分,但往往会增加合金的镁含量,此种办法对生产含镁较高的合金比较实用;

3.与其他废熟铝混炼,生产杂铝锭;

4.制造成炼钢的脱氧剂;

5.生产铝粉:将废易拉罐在旋转式回转窑中进行脱漆处理,然后进行加工,生产低级铝粉;

四、项目建设意义

本项目拟以废易拉罐为主要原料,借鉴国外成熟的经验,采用比较先进的技术和设备,生产3004铝合金,填补国内之空白。

五、 拟采用的工艺

(一)、废易拉罐成分分析

废易拉罐的成分比较复杂,除去废易拉罐中含的杂质之外,就易拉罐本身的成分看,主要由三种铝合金组成。易拉罐的罐体与罐底是3004铝合金,罐盖是5182铝合金,拉环是5042铝合金,成分及含量见表1。

表1:易拉罐各部分成分

用途

成分 Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti

3004 筒、底 0.3 0.7 0.25 1.0-1.5 0.8-1.3 0.25

5182 盖 0.2 0.35 0.15 0.2-0.5 4.0-5.0 0.1 0.25

5042 拉环 0.2 0.35 0.15 0.2-0.5 3.0-4.0 0.1 0.25 0.1

(二)、加工技术分析及存在的问题

废易拉罐理想的处理办法是将罐体与盖、拉环分离,然后分别进行熔炼,生产原牌号的合金。但由于各种原因,回收到的废易拉罐形态已经遭到破坏,有些还被挤压打包,因此,运到工厂的废易拉罐很难进行体、盖、环的分离。目前国际上通用的办法是不分离,直接生产3004铝合金。

目前利用废易拉罐生产3004铝合金主要存在以下问题:1.废易拉罐质地薄,表面积大,在熔炼过程中氧化烧损严重,金属回收率低;2.废易拉罐表面有漆层,对铝合金的质量有一定的影响,且容易产生污染;3.废易拉罐的形态受到破坏,一些已经打成包块,难以分离,预处理难度大;4.废易拉罐混炼之后,成分复杂调整难度加大。

(三)、拟采用的工艺流程

针对以上的技术问题,本工艺采用了破碎、预处理脱漆、压快处理、混合熔炼的方式,最终产品是生产易拉罐罐体的3004铝合金。

利用废易拉罐生产3004铝合金工艺流程如下:

废易拉罐

打包料破碎

破碎

磁选 铁质物质

回转窑炭化 烟气 二次燃烧 干法收尘

热能 喷淋塔 尾气排放

振动脱炭

炭粉 废水净化

压块

双室反射炉熔化 烟气

覆盖剂 熔炼

除镁等杂质 铝灰

熔融铝 烟尘

保温炉 回转窑回收铝 铝灰渣

调整成分 铝灰

静置

晶粒细化 添加剂

除气 除气剂

浇注成锭

工艺说明:

1、破碎:回收到的废易拉罐的形态已经被破坏,一些进口的废易拉罐已经打成包块,因此,在脱除漆皮之前,需进行破碎。

2、脱漆:松散的废易拉罐(含经过破碎的废易拉罐)直接进入脱漆窑进行脱漆。脱漆采用旋转式脱漆窑处理,开始时需要加一定的热能,达到一定温度之后,热能主要依靠易拉罐表面漆炭化过程的放热。在旋转式的脱漆窑中,易拉罐的漆层被炭化,依靠旋转过程的自身震动,漆层脱落,最后还要经过专门的震动设备,使炭粒全部脱落。回转窑的温度控制在500℃左右;

3、打包:废易拉罐很薄,在熔炼过程中烧损较大,有的可达10%以上。为提高铝的熔炼回收率,需尽量减小废易拉罐的表面积,降低烧损,因此,对松散的经过脱炭之后的废易拉罐要进行打包压实。打包设备采用国产的液压打包机;

4、熔炼:经过预处理的废易拉罐进入熔炼炉进行熔炼。再生铝熔炼炉的种类很多,在充分考察国内外熔炼炉的基础上,经过充分论证,本工艺拟采用先进的双室反射炉。双室反射炉分为内外室,熔融的铝液在内室被加热,流入外室,与固体的废铝接触,并使其熔化,温度随之降低,然后再进入内室加热,循环依靠特制的陶瓷泵进行。由于废铝不与火焰直接接触,直接加入熔融的铝液中,避免了废铝的烧损,使金属回收率提高。目前国外只有少数再生铝厂采用双室反射炉,该种熔炼炉的最大特点是金属回收率高,可达到97%以上;热效率高,能耗低,能耗可降低到30Kg/T油耗;

5、熔炼过程:废易拉罐熔融之后,经过除渣,得到的成分与生产罐体的3004合金的对比如下表:

成分牌号 Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti

3004 罐体 0.3 0.7 0.25 1.0-1.5 0.8-1.3 0.25

混炼 0.14 0.16 0.16 1-1.2 1.64

从表中的情况看,硅、铁、铜、锰等合金成分都低于标准,需要进行补充,其中硅直接加入工业硅,其它需要补充的合金成分均以合金的形式加入。熔融物中镁的含量超标,需要控制操作条件,并加入除镁的精练剂,使镁进入浮渣之中。

6、晶粒细化:为保证得到符合标准的铝合金锭,在熔炼的后阶段,要进行晶粒细化,加入晶粒细化剂。目前细化剂有几种效果较好的,本工艺拟采用两种,一种是Al-Tl-B,另一种是稀土元素细化剂。

7、除气:除气主要是除去熔融铝液中的氢气和钠、钙等。传统的除气剂是氯气或六氯乙烷,但都会对环境造成严重影响,为此,本工艺拟采用氮气或者氩气作为除气剂。除气剂在熔融的铝液中形成细小的气泡,气泡与铝液的接触,吸附了周围的氢气和钙、钠等的氧化物,然后飘逸到铝液的上方;

8、铸锭:本工艺采用比较先进的半连续性铸锭机,可以浇注600 X 1800 X 5500或者480 X 1350 X5000扁锭。为保证合金的质量,本工艺的铸锭机具有一些特殊的性能,A保持铸造速度恒定,铸造机起始运动平稳;B采用气滑成型技术,结晶器具有连续润滑系统,使润滑油与铸造气体通过石墨环渗透到结晶器表面,在熔融的金属和结晶器之间形成一层油气膜,使得铸锭的晶粒细小均匀,表面光滑;

该生产线部分采用加拿大铝业公司的技术和设备,除镁精炼剂已经研究成功,添加剂主要利用国内资源。以上采用的工艺和技术已经过工业性实验,实验结果表明:铝回收率达到97%,成分达到3004铝合金的标准。

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