北京瀚川鑫冶工程技術(shù)有限公司 張建國

加快發(fā)展廢鋁再生 促進(jìn)資源循環(huán)利用

Accelerate the development of waste aluminum recycling and promote the recycling of resources

北京瀚川鑫冶工程技術(shù)有限公司 張建國

本文簡單介紹了鋁的發(fā)展過程及其優(yōu)勢特點(diǎn)，對大力發(fā)展再生鋁產(chǎn)業(yè)的好處和意義進(jìn)行了比對；并分析了我國再生鋁行業(yè)存在的諸多問題及和世界發(fā)達(dá)國家再生鋁產(chǎn)業(yè)方面的差距，進(jìn)而提出了一些建議觀點(diǎn)；同時指明再生鋁是鋁工業(yè)持續(xù)發(fā)展實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)不可缺少的資源，應(yīng)快速高效率的發(fā)展我國的廢鋁回收與再生行業(yè)，全面打造綠色產(chǎn)業(yè)。

原鋁 再生鋁 廢鋁回收 循環(huán)經(jīng)濟(jì)

1886年，美國的豪爾和法國的海朗特，分別獨(dú)立地電解熔融的鋁礬土和冰晶石的混合物制得了金屬鋁，從此開始了大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。隨后，經(jīng)過兩次世界大戰(zhàn)，很快將金屬鋁的生產(chǎn)推動到與銅、鉛、鋅等有色金屬比肩的地位，這時的鋁早已不單屬于皇家貴族所有。

近一個世紀(jì)的歷史進(jìn)程中，鋁的產(chǎn)量急劇上升，到了20世紀(jì)60年代，鋁在全世界有色金屬產(chǎn)量上超過了銅而位居首位，成為僅次于鋼鐵的第二大常用金屬。鋁及鋁合金由于其密度小、比強(qiáng)度高、耐腐蝕性和抗氧化性好，易于加工和可再生利用，因而被廣泛應(yīng)用于建筑、運(yùn)輸、國防、包裝等行業(yè)和日常生活領(lǐng)域。它的化合物用途非常廣泛，不同的含鋁化合物在醫(yī)藥、有機(jī)合成、石油精煉等方面發(fā)揮著重要的作用。

隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，中國鋁產(chǎn)量突飛猛進(jìn)，消費(fèi)量也隨之迅速增加，已成為全球最大鋁消費(fèi)國。許多人認(rèn)為我國地大物博，鋁礦儲藏豐富，而實際情況并非如此，我國鋁土礦資源并不樂觀。目前世界已探明的鋁土礦為250億噸，我國有 23 億噸，將近占世界鋁土礦總儲量的10%， 但這些鋁土礦很多品位相對較低，沒有開采價值，真正可開采且具有一定競爭力的儲量也僅為1.5億噸左右，以致我國氧化鋁的缺口較大，每年約 30%到50%依賴進(jìn)口，我國人均鋁土礦儲量遠(yuǎn)低于世界平均水平。隨著人們生活水平的提高，人們對鋁的需求日益增大，加上鋁資源開采的盲目性，鋁資源已經(jīng)趨于貧瘠，因此，廢鋁回收再生利用的意義及重要性日益顯現(xiàn)。

一、發(fā)展再生鋁是時代必然

和發(fā)達(dá)工業(yè)國家相比，我國再生鋁的產(chǎn)量差距很大。再生鋁產(chǎn)業(yè)作為綠色產(chǎn)業(yè)可以成為發(fā)展中國循環(huán)經(jīng)濟(jì)的突破口，應(yīng)作為我國鋁行業(yè)下一步發(fā)展的重點(diǎn)。大力發(fā)展再生鋁產(chǎn)業(yè)是順應(yīng)歷史潮流，實現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)及循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要舉措，而發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)是可持續(xù)發(fā)展的唯一選擇。大力發(fā)展再生鋁產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢和意義主要體現(xiàn)在：

1.節(jié)能環(huán)保，對環(huán)境污染小。生產(chǎn)1噸原鋁的直流電耗為13000～14500kw.h,而廢鋁再生的能耗不到原鋁的5%，即廢鋁再生與原鋁生產(chǎn)相比節(jié)能達(dá)95%～97%，具體數(shù)據(jù)見表-1所示。

鋁容易回收利用，是最有再生價值的工程金屬。與原鋁生產(chǎn)相比，每生產(chǎn)1噸再生鋁不僅可以節(jié)約95%的能源，同時可節(jié)水10噸，少用固體材料11噸，少排放二氧化碳0.8噸、二氧化硫0.6噸，少處理廢液廢渣1.9噸，免剝離地表土石0.6噸，免采掘脈石6.1噸，對我國節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境具有不可估量的現(xiàn)實意義。

2.投資少、成本低、經(jīng)濟(jì)效益高。發(fā)展再生鋁生產(chǎn)設(shè)備簡單，投資少，成本低，經(jīng)濟(jì)效益顯著。生產(chǎn)1噸再生鋁與生產(chǎn)1噸原鋁相比，可以節(jié)約投資87.5%，節(jié)約生產(chǎn)費(fèi)用40～50%。

表-1 原鋁生產(chǎn)和再生鋁生產(chǎn)能耗比較

二、我國再生鋁行業(yè)的技術(shù)發(fā)展情況

世界再生鋁行業(yè)是世界鋁工業(yè)的必要組成部分，是世界鋁工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的不可缺少的資源，是有著巨大市場潛力和發(fā)展前景的行業(yè)。再生鋁在主要發(fā)達(dá)國家鋁的生產(chǎn)中地位日益突出，發(fā)達(dá)國家再生鋁占原鋁的比率已接近或超出50%，其中日本為99.5%，意大利為 75.6%，美國為52.4%，德國為50.6%。 綜合挪威海德魯鋁業(yè)公司與英國商品研究所的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，到2015年為止的這段時間內(nèi)，世界原鋁產(chǎn)量的年平均增長率約為4.2%，2015年的產(chǎn)量是73000千噸；再生鋁的年平均增長率為4.7%，2015年的產(chǎn)量為26000千噸，再生鋁占到原鋁產(chǎn)量的35.6%。廢棄鋁的回收再生已成為世界各國十分重視的工作，并已成為一項重要的產(chǎn)業(yè)。

再生鋁在主要發(fā)達(dá)國家鋁生產(chǎn)中的地位備顯突出，發(fā)達(dá)國家再生鋁和原鋁之比例都超過50%，世界平均比例也達(dá)到35.6%。雖然再生鋁產(chǎn)量超過原生鋁產(chǎn)量的只有少數(shù)發(fā)達(dá)國家，但已成為世界鋁工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一種必然趨勢。

表-2 近幾年我國原鋁及再生鋁產(chǎn)量及增長率 單位：萬噸

我國鋁再生起步較晚，目前還處在初中級階段。雖然我國是鋁生產(chǎn)和消費(fèi)大國，可達(dá)世界的50%左右，但廢鋁的回收利用并未標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，從全國再生鋁企業(yè)的現(xiàn)狀看，再生鋁生產(chǎn)還存在許多問題。我國2015年原鋁產(chǎn)量達(dá)到了3167萬噸，但再生鋁卻僅有區(qū)區(qū)620萬噸的產(chǎn)量，占比更是僅有19.6%，近幾年的原鋁、再生鋁的產(chǎn)量及增長率的具體數(shù)據(jù)見表-2所示，此數(shù)據(jù)形成的直方圖見圖-1所示。

圖-1 近幾年我國原鋁和再生鋁產(chǎn)量直方圖

由表-2可以看出，2008年以來，即使在國際金融危機(jī)的影響，我國整體經(jīng)濟(jì)長期低迷不振的情況下，我國的原鋁年平均增長率都達(dá)到了驚人的14%以上，而再生鋁的年平均增長率也達(dá)到了11.6%，2015年的產(chǎn)量是2008年的兩倍之多，達(dá)到了620萬噸。

由圖-1可以明顯看出，我國原鋁的增長態(tài)勢成快速增長型，而再生鋁的增長態(tài)勢成平緩型，再生鋁與原鋁的產(chǎn)量之比基本在20%略多，2015年甚至下降到了15.57%，兩者的產(chǎn)量絕對值差距越來越大，這與國家所倡導(dǎo)的循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求無疑是背道而馳的，必須下決心下大力氣，想辦法改變這種發(fā)展態(tài)勢。我國的再生鋁行業(yè)之所以發(fā)展緩慢，致使再生鋁與原鋁的比值長期徘徊不前，兩者的差值越來越大，與以下存在的問題分不開。

1.再生鋁企業(yè)規(guī)模小

據(jù)調(diào)查，目前我國大大小小的再生鋁企業(yè)約有2000多家，主要集中在珠江三角洲、長江三角洲和環(huán)渤海地區(qū)。大部分再生鋁企業(yè)是家庭作坊式小企業(yè)，再生鋁企業(yè)規(guī)模小，過于分散，沒有形成規(guī)模化的產(chǎn)業(yè)群。同國外再生鋁企業(yè)平均年產(chǎn)5萬噸的規(guī)模相比，中國目前再生鋁企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模確實小，平均年產(chǎn)只有500噸左右。由于經(jīng)營分散，生產(chǎn)規(guī)模較小，我國的再生鋁企業(yè)在激烈的市場競爭中難以取得長久的競爭優(yōu)勢。

2.技術(shù)力量薄弱

裝備陳舊，工藝落后，技術(shù)力量薄弱，我國好多廢鋁回收企業(yè)采用“土法”熔煉，技術(shù)含量低，工人勞動強(qiáng)度大，生產(chǎn)率低，鋁燒損大，實收率低。鋁的實際收得率只有70—80%，有的還不足60%，而發(fā)達(dá)國家則在90%以上，有的高達(dá)98%。因此，我國再生鋁嚴(yán)重浪費(fèi)了寶貴的鋁資源。另外，我國在再生鋁技術(shù)方面科研方面投入甚少，專門從事這方面的技術(shù)研究人員較少，有些企業(yè)，特別是規(guī)模小的企業(yè)只重視眼前利益不注重技術(shù)投資，使我國再生鋁技術(shù)長期處于落后狀態(tài)。

3.裝備水平低，生產(chǎn)成本相對較高’

盡管再生鋁生產(chǎn)的技術(shù)工藝并不是十分復(fù)雜，但由于人類對于再生鋁產(chǎn)品的質(zhì)量要求越來越嚴(yán)，相應(yīng)對再生鋁的生產(chǎn)、技術(shù)管理要求也越來越高。目前，我國大多數(shù)再生鋁生產(chǎn)企業(yè)普遍采用的鋁熔煉設(shè)備是普通的反射爐(燃油或燃?xì)?。由于此類設(shè)備使用明火對鋁進(jìn)行接觸式的加熱熔化，熔煉過程中金屬燒損現(xiàn)象嚴(yán)重.特別是熔煉薄壁、廢屑等廢鋁金屬，鋁的回收率相當(dāng)?shù)?普遍低于90%)。由于熔煉技術(shù)落后，產(chǎn)品能耗很高，以燃輕柴油為例，目前國內(nèi)的再生鋁企業(yè)其噸產(chǎn)品油耗一般在80 kg以上，有的甚至超過100 kg(目前世界先進(jìn)水平在45～50 kg左右)。另外，由于設(shè)備自動化程度不高，勞動強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，生產(chǎn)成本高，因此產(chǎn)品的市場競爭力大受影響。

4.預(yù)處理技術(shù)水平很低，產(chǎn)品質(zhì)量較差

目前我國尚沒有形成比較完善的廢鋁回收系統(tǒng)，廢鋁的回收處理很原始，管理比較混亂，不同品質(zhì)、不同類型的廢舊金屬材料相互混雜的現(xiàn)象十分普遍。我國目前廢鋁破碎、篩分、挑選、分類等預(yù)處理技術(shù)水平很低。大部分靠人工挑選與分類，甚至有些鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)和個體企業(yè)，不挑選，不分類，只要是鋁廢料就一起往爐子里裝。這使再生鋁的成分變的極為混雜，污染嚴(yán)重，大大降低了再生鋁的利用價值，其鋁合金產(chǎn)品質(zhì)量往往達(dá)不到要求。

5.生產(chǎn)過程污染較為嚴(yán)重

由于在熔煉生產(chǎn)過程中，企業(yè)沒有對廢鋁進(jìn)行科學(xué)的預(yù)處理，加上熔煉設(shè)備及煙塵處理技術(shù)落后，對于鋁廢料所攜帶的油污、塑料、包裝紙等外來雜物的處理能力不強(qiáng)。廢料中的油污、塑料等雜質(zhì)在高溫下裂解，產(chǎn)生大量有毒物質(zhì)，不僅造成對鋁液的二次污染，同時也對周邊環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。

三、我國再生鋁產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和技術(shù)策略

目前國內(nèi)回收與再生利用廢舊鋁在技術(shù)上還缺乏系統(tǒng)的研究與開發(fā)，特別是廢鋁的分揀、預(yù)處理、提高金屬的回收率以及控制雜質(zhì)元素等方面與國外相比還存在明顯的差距，因此我國的再生鋁產(chǎn)品基本上都是要求不高的鑄造件，而變形產(chǎn)品基本上還是空白。我國再生鋁企業(yè)應(yīng)重視技術(shù)方面的研究與開發(fā)，特別應(yīng)該在廢鋁破碎、分選、表面除漆等預(yù)處理技術(shù)方面，在提高裝備水平以降低鋁的燒損率為目標(biāo)的熔煉設(shè)備，熔煉過程中的雜質(zhì)元素分離技術(shù)等方面開展廣泛的技術(shù)研究，實現(xiàn)廢鋁再生過程中的基本化學(xué)成分控制和無污染生產(chǎn)，為廢鋁再生工藝生產(chǎn)高性能產(chǎn)品打下良好的技術(shù)基礎(chǔ)，實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)、綠色發(fā)展的生產(chǎn)方式。

1.實現(xiàn)廢鋁回收與再生的規(guī)?；l(fā)展

再生鋁企業(yè)具有固定投資相對較小、工藝流程相對簡單、原材料來源較為廣泛、連續(xù)性生產(chǎn)較強(qiáng)等特點(diǎn)。其行業(yè)特點(diǎn)決定了再生鋁企業(yè)必須向著規(guī)?；l(fā)展，把企業(yè)的規(guī)模做大，在廢料的采購上以有利的條件建立穩(wěn)定的廢料采購渠道，最大程度地降低原材料成本；規(guī)?；a(chǎn)將大大提高生產(chǎn)效率，實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)條件下的良好經(jīng)濟(jì)效益；也有利于與汽車工業(yè)等大的企業(yè)建立穩(wěn)固的合作伙伴關(guān)系，有利于企業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)定與發(fā)展。

2.加強(qiáng)預(yù)處理、熔煉技術(shù)及設(shè)備的研究開發(fā)

廢鋁的預(yù)處理是再生鋁生產(chǎn)過程中的一個重要環(huán)節(jié)，使非鋁物質(zhì)與廢鋁及其合金完全分離，減少非鋁物質(zhì)的影響，提高熔煉效率，是再生鋁預(yù)處理技術(shù)研究的發(fā)展方向。在生產(chǎn)前做好廢鋁材料的預(yù)處理，對廢鋁中不同品種、不同合金成份的雜鋁進(jìn)行分選、分類、去除廢雜鋁表面所附的如油、漆等有害污染物以及廢鋁中含有的水分等有害雜質(zhì)，有利于生產(chǎn)配料及合金成份的控制，確保生產(chǎn)過程的安全，并獲得質(zhì)量達(dá)到規(guī)定要求的產(chǎn)品。而目前國內(nèi)的很多再生鋁生產(chǎn)企業(yè)尤其是小企業(yè)在對廢鋁進(jìn)行預(yù)處理時主要還是采用簡單的人工拆解與分揀，難以達(dá)到廢鋁預(yù)處理的效果。盡管近幾年在再生鋁工業(yè)爐的設(shè)計、制造等方面取得了很大的進(jìn)步，但由于起步較晚，還需要大力推進(jìn)發(fā)展。要達(dá)到良好的預(yù)處理目的，還需加強(qiáng)預(yù)處理設(shè)備技術(shù)的研究，如：鋁塊破碎機(jī)、磁選機(jī)、分選機(jī)、烘干機(jī)、除漆機(jī)等。

為獲得高質(zhì)量的鋁液，對其熔煉的工藝就必須嚴(yán)格把關(guān)，并采取措施從多方面加以控制。廢雜鋁的主要來源是工業(yè)廢料、回收料、以及鑄造澆冒等，其組成比較復(fù)雜。其中含有較多的外來雜質(zhì)，包括各種有機(jī)質(zhì)（塑料類）物質(zhì)、水分等，這類物質(zhì)在熔煉過程進(jìn)行之前如果不清理干凈，會造成合金熔體嚴(yán)重吸氣，在隨后的凝固過程中產(chǎn)生氣孔、疏松等缺陷。有些非鋁金屬的混入會使材料的性能惡化，使材料的綜合性能下降。因此，在再生鋁生產(chǎn)流程中一個重要環(huán)節(jié)就是廢雜鋁的熔體處理，去除雜質(zhì)元素，控制合理的化學(xué)成分，把不利于再生鋁質(zhì)量的因素減少到最低程度。

3.積極采用先進(jìn)的再生鋁生產(chǎn)技術(shù)。

針對廢鋁再生工藝過程中原料雜、化學(xué)成分不穩(wěn)定等特點(diǎn)，需要深入研究鋁液中各種元素的存在方式，通過分析其物理與化學(xué)特性，進(jìn)而研究與開發(fā)雜質(zhì)元素的分離技術(shù)，達(dá)到利用廢鋁再生工藝生產(chǎn)高質(zhì)量、高性能鋁合金鑄錠的目的。

提高再生鋁產(chǎn)品的深加工能力，向終端產(chǎn)品靠攏成為發(fā)達(dá)國家企業(yè)的追求目標(biāo)。如日本新菱鋁回收公司建成了從廢鋁罐到扁坯的聯(lián)合工廠，該廠年生產(chǎn)能力為6萬噸，可以將廢易拉罐直接變成生產(chǎn)易拉罐用的板卷。美國通用汽車公司和加鋁建立起鋁廢料回收再生系統(tǒng)，將汽車沖壓件廠6111鋁合金廢料全部送到加鋁在美國Oswego鋁加工廠直接入爐重熔，再軋制汽車用板返回至汽車沖壓件廠使用。通過這種方式，通用汽車公司沖壓件廠每年可節(jié)省資金250萬美元。

由于廢鋁回收系統(tǒng)不完善，我國的再生鋁資源浪費(fèi)比較嚴(yán)重。主要體現(xiàn)在廢鋁材料的混雜程度比較高，造成廢鋁材料的分離及預(yù)處理難度增大，而且化學(xué)成分無法控制，只能作為輔料或做成要求不高的鑄件。再生罐料的生產(chǎn)在西方發(fā)達(dá)國家已經(jīng)比較普遍，如美國目前使用的易拉罐有2/3是用廢舊易拉罐熔煉的生產(chǎn)的。我國應(yīng)借鑒歐美國家廢鋁再生的生產(chǎn)運(yùn)營經(jīng)驗，加強(qiáng)企業(yè)間的合作與交流，將廢鋁材料更加單一化，實現(xiàn)循環(huán)使用的良好基礎(chǔ)，提高廢鋁材料的利用率和產(chǎn)品質(zhì)量，以獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益。

四、結(jié)束語

盡管我國的再生鋁產(chǎn)業(yè)還存在方方面面的不足，但取得的成績也是可喜的。再生鋁產(chǎn)業(yè)經(jīng)過近十年的快速發(fā)展，規(guī)模不斷擴(kuò)大，工藝技術(shù)及裝備水平在不斷提高，再生鋁產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已經(jīng)成為循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重要組成部分。未來較長一段時間我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對鋁的需求仍將持續(xù)高位，再生鋁作為鋁工業(yè)重要的組成部分，對節(jié)約資源，保護(hù)環(huán)境具有不可替代的作用。

我國的再生鋁生產(chǎn)和經(jīng)營企業(yè)要加快推進(jìn)技術(shù)進(jìn)步加大，資源高效綜合利用力度，積極做好再生鋁生產(chǎn)技術(shù)升級，減少能源消耗和降低生產(chǎn)成本，開發(fā)新產(chǎn)品，優(yōu)化工藝流程，提高再生鋁產(chǎn)品的技術(shù)含量，不斷改進(jìn)內(nèi)部管理，以獲取更大的經(jīng)濟(jì)效益，我國再生鋁生產(chǎn)企業(yè)必將實現(xiàn)快速、健康、持續(xù)地發(fā)展，再生鋁工業(yè)也將在國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中發(fā)揮更重要的作用。