铝制易拉罐回收处理工艺

2010-08-03 17:07 来源: 我的钢铁

再生铝工业是一棵长青的摇钱树。废易拉罐是一种优质的再生资源,做好其回收与再生利用工作有着巨大的经济效益与社会效益。据笔者的调查与估算,全球再生铝产量在14000kt/a以上,其中中国超过1350kt/a。

中国废旧易拉罐的回收率在98%以上,是世界上回收率最高的国家,全球的平均回收率约58%。2006年以后中国可生产有国际市场竞争力的罐料,届时有建设废罐再生利用厂的必要。

世界再生铝行业是世界铝工业的必要组成部分,是世界铝工业可持续发展的不可缺少的资源,是有着巨大市场潜力和发展前景的行业。再生铝有着电解铝所不具备的优势,每吨再生铝和每吨电解铝相比节省能源达95%,CO2和有害排放物大大减少,有利于环保。

作为再生铝回收的一个重要组成部分,易拉罐由于成分组成复杂,回收难度大,一直是我国废铝回收行业中的短板。虽然我国的易拉罐回收率较高的,但对比世界上其它发达国家的回收技术,我国的回收技术手段极其落后,表现为熔炼回收率低(只能达到80%-90%),回收设备的技术水平低污染严重(仍以坩埚炉为主),这无形中造成了我国资源效用的极度浪费。易拉罐成分由于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。

易拉罐各部分成分用途:

各部分成分SiFeCuMnMgCrZnTi3004筒、底0.30.70.251.0-1.50.8-1.30.25/5182盖0.20.350.151.2-1.54.0-5.00.10.25/5042拉环0.20.150.150.2-0.53.0-4.00.10.250.1

1、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: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,且回收过程中容易产生污染,;

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、工艺流程针对以上的技术问题,现在国际上先进的工艺采用了破碎、预热处理脱漆、混合熔炼的方式,最终产品是生产易拉罐罐体的3004铝合金。其中核心的设备是采用了双室侧井熔化炉,极大的降低了熔化过程中的烧损提高了生产率。

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——磁选去除铁质物质——回转窑炭化油漆——回转筛分振动脱碳——双室反射炉熔化——除杂除镁——调整成分——精炼细化除气——过滤——铸锭工艺说明:

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、脱漆烘干: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*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*旋转过程的自身震动,漆层脱落。在此过程中易拉罐中的水分也得到烘干,消除了重熔过程中的水和铝水起反应的可能,生产的安全得到保证。回转窑的温度控制在500℃左右。

3、回转振动脱碳:经烘干碳化后的易拉罐碎片上还油漆碳粒经强搅拌后,通过震动筛分后使炭粒全部脱落分离。

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,采用先进的双室反射炉是目前国际上的首选。双室反射炉分为内外室(侧井),熔融的铝液在内室(加热室)被加热,被铝液泵泵入外室(侧井),并在侧井中形成一个向下吸铝水漩涡,易拉罐碎片被漩涡迅速的吸入铝液中,是碎片在铝液中融化,溶化后的铝水然后再进入内室加热。循环依*特制的铝液泵进行。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。双室炉的核心技术是铝液泵和侧井的制造技术,浙江省衢州市荣胜冶金设备有限公司作为世界上少数几家拥有此技术的公司,为国内双室反射炉的在中国的推广应用提供了技术保证。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合金的对比大致如下表:项目名称SiFeCuMnMgCrZnTi3004罐体0.30.70.251.0-1.50.8-1.30.25//混炼0.140.160.161-1.21.64///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。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、过滤:由于铝液中含有杂质,需要使用由陶瓷过滤板组成的过滤箱对铝水进行过滤除杂,达到净化铝液的目的。

9、铸锭:采用比较先进的半连续性铸锭机,将铝水固化成铝锭,做成产品。以上采用的工艺和技术已经过工业性实验,实验结果表明:铝净回收率达到97%,成分达到3004铝合金的标准。四、生产中的环保问题本工艺的主要污染物是来自回转窑的烟尘和熔炼炉的烟尘以及熔炼铝的浮渣。针对污染物的特点,本工艺对烟尘采用两次收尘,第一道采用旋风式收尘器,使大部分烟尘得到回收,第二道采用喷淋技术,在特制的喷淋塔中,烟尘得到彻底的回收,由于加入的精练剂中可能有酸性物质,因此,采用弱碱性喷淋,废水经过处理之后循环使用。熔炼过程中产生的浮渣经过回转窑的处理之后,进一步回收了其中的铝,弃渣主要成分是氧化铝和钙、镁的氧化物,由于主要成分是铝的化合物,并对废水有净化作用,因此对环境无污染。

易拉罐回收炼铝:

易拉罐的罐身、罐盖、拉环所含的元素成份均不同,如罐身含小于1%的镁而含铜、锰较少,罐盖含镁超过2%,铜、锰含量均超过1%,至于拉环,虽然在易拉罐中所占比例甚少,但含锰、铜量却也在1%以上。

目前还没有一种简单、经济的方法将易拉罐的三种不同成份的合金分开,只能采用全部重熔的方法回收易拉罐以得到含有较多合金成份的重熔铝锭,该种重熔铝锭的成份一般为:镁1~2%,铜0.2~0.3%锰0.4%左右,余量可为铝,但受到熔炼中其它杂质元素的污染而有所变化,如精炼剂的用量及成份。

易拉罐的回收,我所知的是朝二个方向发展,一个是生产合金铝锭,当然需要严格的化验手段和质量保证体系才可能使其升值,在你所说的“土法”情况下可能不大容易实施;另一个是重熔生产等外铝锭,这种铝锭可用于诸如铁合金、炼钢等行业,似乎这种模式比较合乎你的现状。

重熔法生产等外铝锭,在严格操作的情况下(不管是采用反射炉还是采用坩埚炉),铝的直收率最高只能达到83%左右,其中还包括了从铝渣中经精炼回收的次等铝。

国内重熔法回收易拉罐有两大基地,一在浙江永康,二在河北,当然目前还有不少地方在利用当地资源,但我觉得以上二个地区确实已经形成了某种“区域经济”的优势。如果你采用较简单的方法,这二个地区的处理技术可能对你会有帮助。

废铝回收急需分类:

再生铝由于其节能环保等优势,近年来成为各国关注发展的重点。中国作为缺少能源、资源的国家发展再生铝更是刻不容缓。近十几年来,再生铝随着铝工业的发展在中国也蓬勃发展起来。形成了上海新格、浙江万泰等一批再生铝企业,对于支持和促进我国的可持续发展也起到了一定的作用。但同时,再生铝发展过程中也出现了一些急需解决的问题,资源利用效率低就是目前存在的一个普遍的问题。

回收的废旧铝中大多为铝合金,主要有8个系列,其中4系列为铝硅系、5系列为铝镁系、6系列为铝镁硅系,是合金成分较高的系列,有较高的回收价值。但目前,国内许多再生企业,并没有考虑到回收废铝的合金成分组成,把所有的废铝全部放入熔炉,这样不仅会破坏合金成分,也降低了再生铝的品位,浪费了资源。

以易拉罐为例,易拉罐是一种常用的消耗品,用过即废,循环周期很短。而易拉罐所用材料是一种档次较高的铝合金,回收价值高,经过回收利用后,可再制成易拉罐,多次重复循环使用。同时,回收利用易拉罐可以节约大量电力,用废铝生产铝材所耗的电仅相当于从矿石中提炼铝耗电量的5%,回收利用一个易拉罐节约的电够20英寸电视用3个小时。因此,很多国家特别是发达国家,对废旧铝易拉罐的回收和利用都很重视,回收再利用率也不断提高。

目前,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。美国目前使用的易拉罐有2/3是用废旧易拉罐熔炼生产的,

而我国易拉罐再生利用在资源配置上存在问题,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。多数废铝易拉罐被作为添加料用于其它领域的生产,或作为非标铝锭使用。真正被还原生产的并不多。这是由于我国目前废铝易拉罐的回收、储运、分选、预处理以及熔炼加工过程还处于粗放式生产阶段,使易拉罐这个高价值的废铝资源被降级使用,特别是小企业普遍采用混炼的生产方式,从而造成了资源效用的浪费。

而随着经济的增长,人民消费水平的提高,对易拉罐的需求量也水涨船高。目前铝罐年消费量在300亿只左右,其中中国100多亿只,每年我国至少产生16万吨废易拉罐,据预测,2010年,全国易拉罐用铝更将达到29万吨。因此,如果能很好地回收利用这些废易拉罐,将会有很高的环境、资源和经济效益。

一直以来,在技术上阻碍着我国利用废易拉罐的主要是漆层问题,即废易拉罐的预处理。目前,上海新格在这方面进行了探索,正在兴建国际最先进的易拉罐及铝屑利用系统。这套系统是利用废铝预处理的“破碎设备”,先对废易拉罐进行破碎,然后从熔炼炉中接入温度在400~550度左右的废气,将破碎后的易拉罐进行高温处理,从而不需要新能源,便可彻底去除易拉罐表面的涂层。同时,上海新格又按国际标准设计了二次燃烧器,使高温后仍不完全燃烧的材料再次充分燃烧,当温度达到1200摄氏度时可将二恶英破坏,从而消除二恶英对环境的污染。相信随着这套系统投入使用,将会使中国废易拉罐的再生利用前进一大步。

常言道,“巧妇难为无米之炊”。现在中国的废易拉罐再生利用也存在着这样的问题。尽管目前中国大部分的易拉罐都可得到回收,但由于这种回收是自发的,没有形成科学的回收体系,造成市场分散,回收渠道不稳定,资源富集程度较低,进而影响了对废铝易拉罐的利用。

发达国家为了提高废铝易拉罐的回收率,进行了多种尝试。首先是回收易拉罐实行收取押金制度,美国、瑞典、丹麦、挪威、荷兰、加拿大、澳大利亚、日本、俄罗斯等国均实行这一制度。这一制度的实行,大大提高了易拉罐的回收效率。美国俄勒冈州实行押金制度后,饮料罐的回收率超过了90%,远远高于美国平均回收率。瑞典由于政府强令对所有包装容器收取押金,很短的时间内使回收利用率达到85%。

同时,这些国家还高度重视环保、回收和再利用的宣传工作,目前在巴西大中小学校中都展开了保护环境的课程,有40万学生利用课余时间收集废易拉罐。一些社会福利团体还与一些学校联合组织环保活动,学校用收集来的易拉罐可以换取电脑、教学设备或者食品等。瑞典也通过与所有有关的社会团体和机构建立合作关系,经常举办大型宣传活动,制作系列电影和电视宣传片及广告等活动,提高人们的环保意识。

而中国目前对易拉罐的回收没有专门的法规,仅按普通的废旧物资对待。因此,鉴于易拉罐再生的高价值,国家应该制定政策支持及扶持废旧易拉罐的回收利用,通过提高回收价格、立法专项回收处理废旧易拉罐等方式,使废旧金属得到更合理的利用,形成良性循环。

可见,废旧金属如果能够被集约型的、有区别地回收利用将会产生更可观的经济、社会效益,资源也将能够得到更有效地利用。因此,中国应该尽快出台措施,集约型地、有区别地回收废旧金属,让废旧金属这座“城市矿山”得到更有效的利用。


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