再生鋁加工生產(chǎn)技術(shù)與發(fā)展方向分析

林 濤

在對再生鋁的加工生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行研究的過程中，我們首先需要對其產(chǎn)業(yè)的主要特征及其在我國的發(fā)展現(xiàn)狀做到充分了解。然后以此為依據(jù)，對當(dāng)今我國再生鋁加工生產(chǎn)中比較適用且典型的技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行分析。最后再結(jié)合此類技術(shù)的應(yīng)用及其發(fā)展需求，對其發(fā)展方向做出科學(xué)預(yù)判。通過這樣的方式，才可以讓再生鋁的加工生產(chǎn)技術(shù)得以良好發(fā)展，進(jìn)一步促進(jìn)相關(guān)企業(yè)的發(fā)展和行業(yè)的進(jìn)步，在為再生鋁加工生產(chǎn)企業(yè)提供技術(shù)參考的同時(shí)帶動相關(guān)行業(yè)與整個(gè)社會的發(fā)展。

1 我國再生鋁產(chǎn)業(yè)特征及其發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 產(chǎn)業(yè)特征

隨著近年來我國再生鋁加工生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量的不斷增加，再生鋁材料的產(chǎn)量也實(shí)現(xiàn)了顯著增長。就目前來看，我國再生鋁加工生產(chǎn)方面的產(chǎn)業(yè)主要特征包括以下幾個(gè)方面：第一是起步比較小，規(guī)模比較小，相比較發(fā)達(dá)國家而言，我國的再生鋁產(chǎn)業(yè)依然處在發(fā)展的初期階段，雖然此方面的產(chǎn)量與消費(fèi)量都比較大，但是其產(chǎn)業(yè)規(guī)模依然比較小，生產(chǎn)效率也有待進(jìn)一步提升。第二是技術(shù)比較落后，雖然我國的再生鋁已經(jīng)經(jīng)歷了二十幾年的發(fā)展歷程，且一些加工生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)初具規(guī)模，但是其生產(chǎn)技術(shù)依然比較落后。在目前的一些再生鋁加工生產(chǎn)企業(yè)中，土法熔煉工藝依然在應(yīng)用，且單式反射爐以及感應(yīng)電爐也依然在應(yīng)用，在這樣的情況下，生產(chǎn)效率低、熱效應(yīng)低、回收率低等問題依然存在。第三是廢雜鋁原材料的進(jìn)口量依然比較大，且在近年來的再生鋁加工生產(chǎn)行業(yè)發(fā)展中呈現(xiàn)出了逐年上升趨勢，由此可見，我國的廢雜鋁材料回收體系依舊不夠健全，再生鋁加工生產(chǎn)中的原材料供應(yīng)存在不足。第四是環(huán)境污染比較嚴(yán)重，我國目前的再生鋁加工生產(chǎn)應(yīng)用的大多數(shù)技術(shù)都是火法冶煉，生產(chǎn)中會伴隨著大量的煙氣產(chǎn)生，而這些煙氣中又含有金屬氧化物和小顆粒金屬，這些物質(zhì)如果逸散到空氣中，便會對空氣環(huán)境造成污染。同時(shí)，再生鋁加工生產(chǎn)過程中也會伴隨著很多的廢水和廢渣產(chǎn)生，如果這些廢物得不到有效處理，同樣會對環(huán)境造成污染。尤其是其中的廢渣，更是對環(huán)境具有非常大的危害性。

1.2 發(fā)展現(xiàn)狀

近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)與科技的協(xié)同發(fā)展，再生鋁方面的生產(chǎn)加工技術(shù)也得到了不斷的改良，首先是金屬鋁原材料的開采技術(shù)水平得到了大幅度提升，可為再生鋁加工生產(chǎn)提供出更多的原材料；其次是再生鋁加工生產(chǎn)企業(yè)中的相應(yīng)技術(shù)與設(shè)備都得到了進(jìn)一步的發(fā)展，生產(chǎn)技術(shù)得以顯著提升，越來越多先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備開始投入應(yīng)用，傳統(tǒng)再生鋁加工生產(chǎn)過程中的很多問題都得到了有效解決。但是由于我國的再生鋁加工生產(chǎn)技術(shù)起步較晚，很多技術(shù)在當(dāng)今依然處于探索階段，所以其加工生產(chǎn)過程中的很多問題依然需要進(jìn)一步解決。比如產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)投資比較少、產(chǎn)業(yè)規(guī)模需要進(jìn)一步擴(kuò)大、原材料進(jìn)口量比例較大、環(huán)保方面的技術(shù)措施有待加強(qiáng)等。因此在后續(xù)的再生鋁加工生產(chǎn)中，相關(guān)企業(yè)乃至于整個(gè)行業(yè)都應(yīng)該對此做到足夠重視，對其加工生產(chǎn)技術(shù)加以深入研究，并使其在具體的再生鋁加工生產(chǎn)工作中得以良好應(yīng)用。

2 再生鋁加工生產(chǎn)中的主要技術(shù)

我國目前的再生鋁產(chǎn)業(yè)規(guī)模比較小，應(yīng)用到其中的加工生產(chǎn)技術(shù)也比較有限，很多技術(shù)依然處在試驗(yàn)甚至是理論階段。就目前來看，在我國的再生鋁加工生產(chǎn)過程中，比較成熟的技術(shù)主要有三種，第一是再生鋁熔煉技術(shù)，第二是再生鋁渣處理技術(shù)，第三是再生鋁鑄造技術(shù)。以下是對這三種主要技術(shù)及其設(shè)備應(yīng)用所進(jìn)行的分析。

2.1 再生鋁熔煉技術(shù)

在再生鋁的加工生產(chǎn)中，熔煉技術(shù)是一種典型且常用的技術(shù)形式，該技術(shù)的主要應(yīng)用目的是采用科學(xué)合理的熔煉工藝來獲得化學(xué)成分與生產(chǎn)要求相符且具有足夠高純度的鋁合金熔體。其主要加工生產(chǎn)過程是通過熔爐對廢鋁料以及鋁屑等材料重新進(jìn)行熔化，熔融過程中需要做好除氣、除渣、變質(zhì)以及精煉等處理，從而獲得到化學(xué)成分與要求相符的鋁液，然后將獲得到的鋁液澆筑成錠。

就再生鋁的熔煉技術(shù)而言，目前廣泛應(yīng)用的是脫氣技術(shù)，也就是將氣體噴射到鋁合金液體中，對分壓原理加以科學(xué)利用，讓鋁合金液體內(nèi)含有的氫以氣泡的形式擴(kuò)散出去，從而達(dá)到良好的脫氣效果。在噴射除氣的過程中，可通過真空技術(shù)來進(jìn)行脫氣，可通過電磁攪拌技術(shù)來進(jìn)行脫氣，也可以通過旋轉(zhuǎn)葉片、多孔耐火透氣磚、噴槍等工具來進(jìn)行脫氣。對于噴射的氣體，主要可選擇N2氣體、Cl2氣體、Ar氣體等。而在近年來的相關(guān)實(shí)踐研究中發(fā)現(xiàn)，將N2氣體、Ar氣體以及SF6氣體混合到一起用作噴射氣體，將會讓再生鋁液體獲得更好的脫氣效。

對于其加工生產(chǎn)設(shè)備而言，可供選擇的熔煉設(shè)備比較多，比如雙室熔化爐、井式加料熔化爐、旋轉(zhuǎn)式熔化爐、落差式熔化爐等。目前比較常用的設(shè)備是雙室熔化爐設(shè)備。在反煙技術(shù)被應(yīng)用到了雙室熔化爐中之后，其中的燃燒氣體有害物質(zhì)含量便可控制在對環(huán)境無害的水平，加之熔爐中屬于還原性氣氛，所以金屬的燒損率也非常低。同時(shí)雙室熔化爐在應(yīng)用中也具有裝料種類多和裝料范圍大等的優(yōu)勢，在不需要熔鹽的基礎(chǔ)上便可獲得較高的熱效應(yīng)，其能耗也比較低，操作方面具有較高的安全性。通過該熔爐的應(yīng)用，可熔煉出較高質(zhì)量的再生鋁金屬。

隨著再生鋁熔煉技術(shù)的發(fā)展，越來越多的熔煉設(shè)備也開始投入研究與應(yīng)用，且其熔煉技術(shù)與操作方法也越來越朝著自動化的方向發(fā)展。在此過程中，帶有電磁攪拌系統(tǒng)的熔爐開始投入應(yīng)用，將上世紀(jì)九十年代英國EMP公司所研發(fā)的電磁攪拌系統(tǒng)應(yīng)用其中，憑借著電磁泵結(jié)實(shí)堅(jiān)固、使用壽命長、金屬燒損率低等的諸多優(yōu)勢，可讓熔爐中的鋁熔體具有更加均勻的化學(xué)成分，讓廢鋁料回收率得以顯著提升。同時(shí)，通過此類熔爐設(shè)備的應(yīng)用，也可以進(jìn)一步提升熔煉過程中的自動化程度，讓工作人員的勞動強(qiáng)度得以減輕，并實(shí)現(xiàn)爐渣量的進(jìn)一步降低與車間環(huán)境的有效凈化。

2.2 再生鋁渣處理技術(shù)

在進(jìn)行再生鋁的加工生產(chǎn)過程中，將會伴隨著較多的爐渣產(chǎn)生，為實(shí)現(xiàn)金屬回收率的進(jìn)一步提升，加工生產(chǎn)企業(yè)就需要在熔煉的過程中對其爐渣進(jìn)行科學(xué)處理。就目前的再生鋁加工生產(chǎn)技術(shù)而言，其中的再生鋁渣主要可通過回轉(zhuǎn)爐以及熱軋爐來進(jìn)行處理。

在具體的再生鋁渣處理過程中，應(yīng)用到的回轉(zhuǎn)爐主要有兩種形式，第一種是水平式回轉(zhuǎn)爐，此類回轉(zhuǎn)爐的整體結(jié)構(gòu)比較簡單，操作比較便捷，運(yùn)行過程中的維護(hù)工作量也比較少。但是通過以往的實(shí)踐研究發(fā)現(xiàn)，在通過水平式回轉(zhuǎn)爐進(jìn)行再生鋁渣處理的過程中，需要投入大量的熔鹽，其比例可達(dá)到鋁材料的20%左右，且對環(huán)境的污染程度也比較嚴(yán)重。第二種是傾斜式回轉(zhuǎn)爐，此種回轉(zhuǎn)爐是將水平式回轉(zhuǎn)爐作為基礎(chǔ)發(fā)展而來的一種再生鋁渣處理回轉(zhuǎn)爐。在該回轉(zhuǎn)爐的具體應(yīng)用中，煙氣會在反向流動排煙中實(shí)現(xiàn)二次燃燒，且其爐體、燒嘴以及排煙管也都在水平式回轉(zhuǎn)爐的基礎(chǔ)上做出了進(jìn)一步的完善，從而使其燃燒熱效應(yīng)得到了顯著提升。另外，通過傾斜式回轉(zhuǎn)爐的應(yīng)用，也可以讓再生鋁渣處理工藝中的熔鹽投入量得以顯著降低，其煙氣對于環(huán)境的污染程度也實(shí)現(xiàn)了有效降低。

具體的再生鋁渣處理中，還需要應(yīng)用到熱軋壓制機(jī)，該裝置可將熱渣中的鋁就地扒出，并將其快速冷卻回收。經(jīng)實(shí)踐應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，熱軋壓制機(jī)的主要應(yīng)用優(yōu)勢包括以下兩個(gè)方面：第一，該設(shè)備在應(yīng)用過程中不會對環(huán)境產(chǎn)生任何的危害，并不需要進(jìn)行廢渣處理室的設(shè)置；第二，在通過該裝置對再生鋁渣進(jìn)行冷卻的過程中，其自動化冷卻系統(tǒng)的壓制周期僅僅在2min～15min之間，具有很低的操作成本。

2.3 再生鋁鑄造技術(shù)

對于再生鋁的加工生產(chǎn)而言，鑄造技術(shù)也是一項(xiàng)關(guān)鍵的技術(shù)形式。就目前的再生鋁鑄造技術(shù)來看，其主要的技術(shù)措施包括以下幾個(gè)方面：

第一是砂型鑄造技術(shù)，此項(xiàng)技術(shù)是一種新型的再生鋁鑄造技術(shù)，具體鑄造中，主要是通過計(jì)算機(jī)來進(jìn)行鑄件沖型以及凝固過程的模擬與優(yōu)化，從而獲得符合設(shè)計(jì)的鋁合金鑄造制品。

第二是金屬型構(gòu)造技術(shù)，該技術(shù)可通過自動化技術(shù)進(jìn)行大批量的鋁合金鑄造產(chǎn)品生產(chǎn)，或者是通過機(jī)械化技術(shù)來進(jìn)行小批量的鋁合金鑄造產(chǎn)品生產(chǎn)，將計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)應(yīng)用其中，可實(shí)現(xiàn)鑄件、鑄型以及澆注系統(tǒng)等各項(xiàng)參數(shù)的最佳獲取，同時(shí)也可以對整個(gè)的鑄造過程進(jìn)行控制。在此種鑄造技術(shù)模式下，鋁合金鑄件的拆卸過程主要通過機(jī)器人來進(jìn)行操作。

第三是低壓鑄造技術(shù)，在通過該技術(shù)進(jìn)行再生鋁產(chǎn)品的鑄造過程中，其鑄造壓力會在結(jié)晶期間增加，且具體的壓力和速度都可以根據(jù)實(shí)際情況與實(shí)際鑄造需求進(jìn)行調(diào)整。因此，此項(xiàng)技術(shù)在力學(xué)性能以及組織精密要求比較高的薄壁鋁合金鑄件鑄造中十分適用。

第四是擠壓鑄造技術(shù)，此項(xiàng)技術(shù)也叫做液態(tài)鑄造技術(shù)，其主要方法是在液態(tài)條件下讓鋁合金結(jié)晶成型。目前此項(xiàng)技術(shù)在對質(zhì)量具有較高要求的汽車用鋁合金鑄件鑄造中十分適用，尤其是在陶瓷纖維復(fù)合形式的鋁合金鑄件鑄造中，該技術(shù)更是具有十分顯著的應(yīng)用優(yōu)勢，從而在汽車殼體、車桿、活塞以及輪毅等鋁合金鑄件的鑄造加工中得到了廣泛應(yīng)用。

第五是壓力鑄造技術(shù)，該技術(shù)是目前的鋁合金缸蓋、殼體以及活塞等生產(chǎn)中最為常用的一種方法。具體應(yīng)用中，此項(xiàng)技術(shù)包括抽室以及冷室等的很多種技術(shù)形式。但是在該技術(shù)的具體應(yīng)用中，也存在著一定的問題，其中最為主要的問題是微氣孔以及顯微縮孔，由于這些問題的存在，使得該技術(shù)在熱處理中并不適用。

第六是噴射鑄造以及連續(xù)鑄造技術(shù)，這兩種再生鋁鑄造技術(shù)是近年來發(fā)展的新型再生鋁鑄造技術(shù)形式。其中的噴射鑄造技術(shù)又叫做物化沉積鑄造技術(shù)或者是噴射成型鑄造技術(shù)，它是將粉末冶金成型技術(shù)結(jié)合到傳統(tǒng)鑄造技術(shù)中，從而形成的一種快速凝固形式的鋁合金鑄造技術(shù)。而連續(xù)鑄造技術(shù)則是將連續(xù)擠壓成型技術(shù)作為基礎(chǔ)形成的一種新型技術(shù)形式，具體應(yīng)用中，將鋁合金液體共同送入到連續(xù)擠壓和連續(xù)鑄造設(shè)備中，便可實(shí)現(xiàn)各種類型的鋁合金鑄件及其材料鑄造。目前，該技術(shù)的產(chǎn)品已經(jīng)擴(kuò)展到了變形鋁合金鑄造制品的制作中，并在其中發(fā)揮出了顯著的應(yīng)用優(yōu)勢。

3 再生鋁加工生產(chǎn)技術(shù)的主要發(fā)展方向

通過上述的再生鋁產(chǎn)業(yè)特征、發(fā)展現(xiàn)狀以及主要的加工生產(chǎn)技術(shù)分析可知，在再生鋁未來的加工及其生產(chǎn)中，其主要的發(fā)展方向有三個(gè)方面，其一是原材料的有效保障，其二是成本的嚴(yán)格控制，其三是技術(shù)裝配的升級創(chuàng)新。以下是對這三個(gè)主要發(fā)展方向所進(jìn)行的分析。

3.1 原材料的有效保障

在當(dāng)今，世界各國對于廢鋁的資源都格外重視，在這樣的情況下，我國的廢鋁進(jìn)口所面臨的沖擊也將比較大。但是就目前我國的廢鋁資源發(fā)展來看，因?yàn)殇X的應(yīng)用量在不斷增加，所以其積蓄量也呈現(xiàn)出了日益增加的趨勢。在這樣的情況下，再生鋁加工生產(chǎn)行業(yè)便可將廢鋁資源的購買渠道轉(zhuǎn)向國內(nèi)，將原來的國外廢鋁采購渠道予以保持，并在此基礎(chǔ)上對國內(nèi)的廢鋁采購市場進(jìn)行拓展，逐漸提高國內(nèi)的廢鋁回收量，同時(shí)應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的回收網(wǎng)絡(luò)建立。通過這樣的方式，便可有效應(yīng)對當(dāng)今的廢鋁材料采購市場競爭問題，為再生鋁加工生產(chǎn)提供足夠的廢鋁資源，使其實(shí)際加工生產(chǎn)需求得以良好滿足。

3.2 成本的嚴(yán)格控制

就目前的再生鋁加工生產(chǎn)來看，成本的嚴(yán)格控制也是一個(gè)主要的發(fā)展方向。對于再生鋁產(chǎn)品的加工生產(chǎn)而言，其主要的成本有兩項(xiàng)，第一是廢鋁資源的購進(jìn)成本，第二是再生鋁產(chǎn)品的加工成本。其中，廢鋁資源的購進(jìn)成本可達(dá)到整體成本的80%甚至更多。之所以會出現(xiàn)這樣的情況，不僅僅是由于廢鋁資源自身具備很高的價(jià)值，同時(shí)也因?yàn)槲覈壳暗脑偕X行業(yè)廢鋁資源主要都是從國外進(jìn)口，沒有自主定價(jià)的權(quán)利，加之國內(nèi)廢鋁市場不夠完善，使得再生鋁加工行業(yè)中的廢鋁原材料購進(jìn)成本相當(dāng)高?；诖耍谖磥淼陌l(fā)展工程中，相關(guān)企業(yè)一定要對再生鋁的成本加以嚴(yán)格控制，在確保廢鋁原料質(zhì)量的基礎(chǔ)上盡最大限度降低其購進(jìn)價(jià)格。通過這樣的方式，才可以充分滿足再生鋁的實(shí)際加工及其生產(chǎn)需求，在滿足此類產(chǎn)品需求量的同時(shí)為其加工生產(chǎn)企業(yè)節(jié)約更多的經(jīng)濟(jì)成本，從而實(shí)現(xiàn)再生鋁加工生產(chǎn)技術(shù)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的良好發(fā)展。

3.3 技術(shù)裝備的升級創(chuàng)新

通過目前我國的再生鋁加工生產(chǎn)技術(shù)及其裝配方面的分析來看，無論是在再生鋁的技術(shù)方面還是在設(shè)備方面，我國都與國外的發(fā)達(dá)國家之間存在較大差距。因此，技術(shù)與設(shè)備的升級也成為了我國再生鋁加工生產(chǎn)技術(shù)的一個(gè)主要發(fā)展方向。隨著近年來產(chǎn)業(yè)之間的競爭日益激烈，加之我國相應(yīng)政策方面的影響，再生鋁企業(yè)也開始對先進(jìn)的技術(shù)以及裝配加以高度重視，并逐漸投入到了新技術(shù)與新設(shè)備的引進(jìn)與開發(fā)中。比如，將世界先進(jìn)級別的分選設(shè)備引入到再生鋁的預(yù)處理工藝中，便可使其機(jī)械化程度得以顯著提升，同時(shí)也可以進(jìn)一步提升再生鋁加工生產(chǎn)過程中的廢料分選效率，且能夠讓加工生產(chǎn)中的人力資源投入得以有效減少。再比如，將蓄熱形式的熔爐應(yīng)用到再生鋁的冶煉工藝中，便可實(shí)現(xiàn)其余熱回收系統(tǒng)能源利用效率的顯著提升。由此可見，技術(shù)與設(shè)備的不斷升級改造將會拉近我國再生鋁加工生產(chǎn)技術(shù)與發(fā)達(dá)國家技術(shù)之間的距離，從而實(shí)現(xiàn)此項(xiàng)技術(shù)的良好發(fā)展。因此，再生鋁產(chǎn)業(yè)以及相關(guān)企業(yè)一定要對其技術(shù)裝配的升級創(chuàng)新做到足夠重視，通過長時(shí)間的技術(shù)、裝配升級改造來實(shí)現(xiàn)再生鋁加工生產(chǎn)技術(shù)水平的不斷提升，為相關(guān)企業(yè)以及整個(gè)行業(yè)的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

4 結(jié)語

綜上所述，隨著當(dāng)今社會經(jīng)濟(jì)與科學(xué)技術(shù)的協(xié)同發(fā)展，以再生鋁為基礎(chǔ)的鋁合金材料在我國的諸多領(lǐng)域中都得到了廣泛應(yīng)用，且隨著各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展，其需求量也呈現(xiàn)出了不斷增加的趨勢。在這樣的情況下，再生鋁加工生產(chǎn)行業(yè)便迎來了更多的發(fā)展機(jī)遇。但是就此類行業(yè)目前的發(fā)展現(xiàn)狀來看，雖然再生鋁加工生產(chǎn)技術(shù)在傳統(tǒng)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了一定的進(jìn)步與優(yōu)化，但是其中依舊有很多的問題存在，與發(fā)達(dá)國家的技術(shù)之間也具有較大差距?；诖?，相關(guān)企業(yè)、研究者與技術(shù)人員 一定要加強(qiáng)此方面的技術(shù)研究，明確其發(fā)展趨勢，以此來實(shí)現(xiàn)再生鋁加工生產(chǎn)技術(shù)的良好應(yīng)用與發(fā)展。這對于社會再生鋁材料及其產(chǎn)品應(yīng)用需求的充分滿足、相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展以及整體社會經(jīng)濟(jì)與科技水平的提升都將具有非常深遠(yuǎn)的意義。