19

September

2012

再生铝产业面面观

发布时间:2012/9/19 15:42:361032次

据中国有色金属报报道:

  铝作为国民经济发展的第二大金属材料,可分为两大类:原铝与再生铝。

  原铝(Primary aluminium)是指采用霍尔-埃罗法(Hall-Heroult)即钠冰晶石(Na3AlF6)-氧化铝(Al2O3)熔盐电解法生产的,温度约950℃的液态铝是用虹吸法从电解槽中吸注到抬包内,过秤后注入混合炉。

  2011年全世界原铝产量43000kt,中国的产量19650kt,占全球总产量的45.7%;预计2012年全世界原铝产量约44720kt,中国的产量约21550kt,占全球总产量的48.2%,在2015年以前会继续保持这种态势。

  再生铝是指用75%以上的铝及铝合金废料(Scraps of aluminium and alminium alloys)经重熔与调整成分后供铸造用的铸块或熔体铝,再生铝(Secondary aluminium)又称二次铝,2011年全世界再生铝产量约14000kt。

  

  废铝分类

  废铝可分为两大类:工艺废料,工厂在生产与加工半成品铝材与加工件时各道工序产生的废料及废品,它们大都在工厂就地用于配制合金消费掉了,很少流入社会或卖给别的企业;废铝是指使用期满后报废的铝及铝合金零部件或整个产品,收集与分类后卖给铝加工厂、铸造厂或再生铝厂,通常所说的废铝就是指的这一类。

  

  按国家GB/T13586-2006,将废铝分为变形铝及铝合金废料、铸造铝合金废料、铝及铝合金屑、铝及铝合金碎片、铝灰渣。

  每一类又分为若干组,如变形铝及铝合金废料有8组:铝电线、铝电缆、铝导电板,包括光亮铝线、混合光亮铝线、旧铝线、旧混合铝线、废电线、新钢芯铝绞线、旧钢芯绞线、导电板;铝箔,包括新铝箔与旧铝箔;铝易拉罐,含新易拉罐、旧易拉罐、易拉罐压块、易拉罐碎片、打捆易拉罐;铝板含新PS基板、旧PS基板、涂漆铝板、飞机铝板、低铜铝板、同类铝板、混合新铝板、杂旧铝板;散热器片即铝散热器片;边角料指新边角料与混合边角料;器具即铝器具,指锅、盆、瓶等构成的废铝。

  

  铸造铝合金废料有5组:铸锭,指杂铝铸锭,是以废铝熔铸成的锭或块;活塞包括无拉杆铝活塞(由不含拉杆的洁净铝活塞构成的废铝),带拉杆铝活塞以及夹铁铝活塞(由含铁铝活塞构成的废铝);汽车铝铸件;飞机铝铸件;其他包括同类铝铸件(同种牌号的、新的、洁净的、无涂层的铝铸件、锻件和挤压件构成的废铝)与混合铝铸件,它包含各种洁净的铝铸件(可包括汽车或飞可铝铸件)混合构成的废铝。

  

  第3类为铝及铝合金屑,有同类铝屑(同种牌号的、洁净的铝合金屑构成的废铝)与混合铝屑(多种牌号的、洁净的、未腐蚀的铝合金混合构成的废铝)两组。

  

  第4类为铝及铝碎片,有铝碎片与混合碎片两组,前者指含有铝及铝合金的干燥切片构成的废铝,后者是由铝、铜、铅、锌、不锈钢、镍、锡等有色金属(其中可能混带有石块、玻璃、橡胶、塑料和木料)构成的废铝。

  

  第5类为铝灰渣,分为三组:熔渣(撇渣),是铝及铝合金在熔炼过程中产生的松散状或块状撇渣构成的废铝;炉底结块,是由铝及铝合金炉底结块构成的废铝;第三组为铝及铝合金熔铸过程中产生的铝灰。

  

  废铝中不允许混有易燃、易爆、有毒、有腐蚀性或带有放谢性的物品,不允许混有医疗废物或密封容器。

  废铝表面的杂物应尽量清除。

  块状废铝单件的最大外形尺寸由供需双方商定。

  废铝的进出口

  中国是全球最大的废铝净进口国,与进口量相比,出口量可忽略不计。

  根据海关的历年年报,中国从1990年起进口量超过5kt(进口5.490kt)到2011年进口2685.733kt止,这22年共进口废铝 21134.609kt,平均进口量960.66kt/a;出口140.016kt,平均出口6.364kt/a,净进口总量20994.593kt;平均净进口量954.3kt/a。

  这期间净进口量的年平均增长率为70.69%。

  

  在1990~2011年期间废铝净进口量的年平均率这么大,说明中国对铝的需求旺盛,说明中国经济处于持续高速发展期。

  2011年废铝的净进口量呈负增长(-5.90%),这也是一个标志性的数字,至少说明两点:一是中国GDP上升速度开始放缓,二是中国可回收的废铝增加。

  可回收的废铝知多少

  铝及铝合金废料通称废铝。

  在国民经济建设用的金属中,铝的可回收性是最高的,这有四方面的意思,一是说铝有很强的抗腐蚀性能,在大气中几乎不发生腐蚀,仅在其表面形成一层薄若蝉翼的氧化铝膜,实际上这层氧化铝膜比蝉翼还薄,其厚度仅约5nm(纳米),其质量可忽略不计,同时它很致密,氧透不过,既能阻挡氧进入,也就是说一旦形成就会保护铝不再发生氧化反应,它的形成速度极快,“新鲜”的铝一暴露于大气中,就会立马与氧发生氧化反应,形成氧化膜。

  如果铝上的氧化膜被破坏,会在瞬间形成如故的新膜,这就是说铝及铝合金的表面氧化膜有很强的“自愈”能力;二是说废铝在复化的重熔过程中的能耗低,烧损少,废铝在重熔过程中的能耗相当于原铝提取总能耗(铝土矿开采、氧化铝提取、原铝生产能耗总和)的5%左右,即约870kWt(t再生铝);排放的废弃物还不到原铝提取的1/25,社会效益十分显著,提取1t氧化铝需要2t铝土矿,产生固态废弃物——赤泥约1t,赤泥虽不是有毒物质,却是有害的,是一种碱性物质,含碱物渗入农田进入水系,会造成危害,污染环境,同时存放它需要很大空间,需要筑坝围堵,一旦溃坝,后果不堪设想,同时需占有大片宝贵的农田资源,在氧化铝提取过程中需消耗大量的水,排出的水都受到不同程度的污染,电解铝时,生产1t原铝需消耗约450kg炭素,炭变成CO2与CO,以温室气体形式排入大气,电解生产铝时还会排放含氟气体,虽然这些氧化物大部分得到回收,但是还有不可忽视的量排入大气,会造成危害,因为氟化物有毒,而废铝以天然气或柴油重熔时仅放出CO2,若燃烧不完全还会释放少量的CO,但它们的量比电解时排放的少得多;四是用现代化技术与装备生产的再生铝品质可完全与原铝的品质相当,例如用废建筑铝材熔炼的6063合金锭完全可用于挤压新的6063合金建筑型材,用废旧电线熔炼的导电铝合金压各项指标方面与用Al99.7E重熔用锭生产的无任何差别。

  

  铝材投入使用后的服役期限长短不一,长的如建筑及结构的使用期限可长达五六十年或更长时间,短的如啤酒及饮料罐投入市场四五十天就可开始逐渐得到回收。

  如果中国的平均回收期按18年计算,同时可回收率按72%估算,则1t铝在使用500年后还剩约100g,可见铝是“生命周期最长的金属,是可回收最强的金属,是再生效益最大的金属,真不愧是“寿比南山的”最长寿的金属。

  

  铝的可回收率为什么按72%计算呢?这是笔者长期工作得出的一个数字,虽不能很精确,但作为估算与作为宏观监控还是不离谱的。

  因为有些铝的投入使用后就烟消云散,再也收不回来了。

  那些铝无法收回呢?做鞭炮、燃料、油漆等的铝粉;制造药品、化工产品、净水剂等的铝;炼钢作为脱氧剂的铝;冶金中作为合金元素的铝,在制备镁合金、铝青铜、钛合金、高温钢、锌合金时都要消费相当多的铝;包装药物与食品、有些饮料(啤酒封等)、化妆品等用的双零铝箔等;制造炮弹、燃烧弹等用的铝;制造航天器用的一部分铝;三片罐的是拉盖与易撕盖;与钢铸铁及其他材料连接无法拆卸的小铝件;熔炼过程烧损的铝;铝材加工过程中损耗的铝,如平轧时磨下的铝粉,挤压煮模损失的铝,表面处理蚀洗的铝与转化、阳极氧化的铝,钢板、钢带镀铝或铝-锌合金消费的铝等等。

  笔者经过细致的处理与评估之后得出铝在一次使用周期可回收的铝为72%的可供参考与使用的数据。

  

  这72%的废铝是指可以回收的并不是实际回收率,实际回收率比此数小得多,笔者认为全世界的实际回收率为60%。

  实际回收率依时间、地区、国家与地点而定,发达国家的回收率对某一种产品的可能高一些,而对另一种产品又可能低一些,总体来说,发展中国家较高。

  例如就全铝易拉罐的回收率来说,美国的只不过60%左右(2011年),巴西的80%以上,瑞典的92%,中国的则在99%左右。

  据笔者调查,在中国有四五道回收关,家庭回收、小孩回收、拾荒者回收(拾荒者至少有三拨)。

  从理论上讲,易拉罐的可回收率应为98%以上,可是实际回收率不会超过75%,因为美国消费了全球50%以上的易拉罐,而它的实际回收率甚低。

  

  建筑铝废料的实际回收率95%,汽车用铝的实际回收率90%,轨道车辆铝件的在95%以上,航空航天器报废与退役后铝的回收价值比其使用价值低得多,因为它们使用的是2XXX系及7XXX系合金,这两系合金的废料不相容,拆解时很难将其分开,混料的使用价值大大降低。

  美国将退役的飞机保存于干燥沙漠中,而不拆解,以后如何处理不知道,俄罗斯曾一度将报废的飞机卖给中国。

  

  自1888年开始生产原铝以来,至2011年全球共生产了约8.6×105kt原铝,社会上积蓄的铝约6×105kt。

  再生铝生产工艺

  中国近期及今后相当长的时期内,生产再生铝及铝合金用的废铝来源有两方面,一是从国外进口的,这是主要方面,进口废铝就是进口资源与能源,就是在节能减排,就是在保护环境,何乐而不为呢!二是国内回收的废铝,由于社会上积蓄的铝还不多,铝制零部件的报废高潮期尚未到来,所以回收的废铝还远不能满足国内经济建设的需要。

  

  由于废铝的成分复杂,还受到不同程度的污染,因此再生铝的生产工艺与以重熔用铝锭为原料生产变形铝合金与铸造铝合金的工艺有很大不同,更要复杂些,生产流程也更长一些。

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