1.铸锻件加工废屑及废料前期预处理工艺
(1)预处理 铁屑或切屑在回收之前可能含有加工时所带进的水分和油脂,如果未经处理,在装炉和熔炼初期烟雾弥漫,铁液吸收大量气体,就会导致铁液中的气体含量增高,不仅影响铸件质量,而且熔炼过程中气体还会向炉衬内扩散,有可能导致感应线圈损坏。因此,铁屑绿色回收首先应进行预处理。一般情况下,预处理工艺首先通过脱油机,脱除加工时所带进的油脂;对于带有切削液的铁屑,也可直接采用焙烧处理,脱除加工时切削液所带进的水分和油脂。后经离心脱湿工艺和快速烘干工艺,使水分含量降至1%以内。
(2)压制团块 铸铁屑为铸铁件切削加工的下脚料,其碎末状外表含有氧化铁薄层,自然堆积密度为2g/cm3左右,相对磁导率为1.6左右,与空气的磁导率接近。块状铸铁的相对磁导率约600~1000,为了提高入炉料的磁导率,需要提高铸铁屑的整体密度。经过反复试验,对比数据,屑饼块的密度可达到5.2g/cm3左右,屑饼块的相对磁导率提高到300以上,入炉后坩埚内冷态(<700℃)整体导磁率明显增大,与直接填装铸铁屑相比冷态电磁加热效率明显提高,基于相应的分析计算,采用3000kN液压机和配套模具自主开发了专用屑饼机,将散状的铸铁屑通过压力成型为屑饼团块。
2.将工控机配料与光谱仪联网,调整配料
为提高了回收废铁屑、钢屑的熔炼铁液质量,通过工控机的硬件二次开发及软件的系统集成,我们研发了微机配料系统,包括起重电磁铁、无线遥控微机配铁仪、无线吊钩传感器、整流控制柜及配料操作器等。金属炉料按事先输入的配方自动配运,自动累计称量,数字化调校。同时采用工控机与光谱分析仪联网,数据即时交换,电炉成分控制模块,负责与光谱仪分析成分进行自动调整系统。工控机配料系统根据联网得到的分析的成分,反馈到自动上料设备上进行调整所需炉料的各组份,加料快速准确。配料数据可存储三个月,具备USB接口,读取数据并可传输到办公室电脑上管理、打印,也可与计算机联机将配料数据上传计算机并通过局域网发送到企业ERP,接受计算机发来的新配方。这样实现了电炉配料微机化,误差自动补偿、自动打印加料数据记录,降低了配料环节的盲目性。
3.电炉铸铁屑熔化在线监测系统,实现炉衬厚度在线监控
我们可以用干应电炉系统运行阻抗的变化曲线来描述炉衬厚度的变化。在电炉内铁液熔化条件下,运行阻抗随炉衬厚度减少而减小。通过在线检测运算出运行阻抗,就可在线检测炉衬厚度变化情况。分析炉衬厚监测的现状,通过建立感应电炉的数学模型,从理论上分析电炉的内部磁场分布,炉料阻抗、炉料感应电流与磁场强度及炉衬厚度的关系,炉料的感应电流与输入电流的关系及运行阻抗与炉衬厚度的关系等。
废铝铁回收再生加工,一般经过以下四道基本工序。
(1)废铝料的备制首先,对废铝进行初级分类,分级堆放,如纯铝、变形铝合金、铸造铝合金、混合料等。对于废铝制品,应进行拆解,去除与铝料连接的钢铁及其他有色金属件,再经清洗、破碎、磁选、烘干等工序制成废铝料。对于轻薄松散的片状废旧铝件,如汽车上的锁紧臂、速度齿轮轴套以及铝屑等,要用液压金属打包机打压成包。对于钢芯铝绞线,应先分离钢芯,然后将铝线绕成卷。
铁类杂质对于废铝的冶炼是十分有害的,铁质过多时会在铝中形成脆性的金属结晶体,从而降低其机械性能,并减弱其抗蚀能力。含铁量一般应控制在1.2%以下。对于含铁量在1.5%以上的废铅,可用于钢铁工业的脱氧剂,商业铝合金很少使用含铁量高的废铝熔炼。目前,铝工业中还没有很成功的方法能令人满意地除去废铝中过量铁,尤其是以不锈钢形式存在的铁。
再生铝的主要设备是熔炼炉和精炼净化炉,一般采用燃油或燃气的专用静置炉。我国的再生铝企业是位于上海市郊的上海新格有色金属有限公司,该公司有两组50t的熔炼静置炉,一组40t燃油熔炼静置炉;一台12t的燃油回转炉。小型企业可采用池窑、坩埚窑等冶炼。
近年来,发达国家在生产中不断推出了一系列新的技术创新举措,如低成本的连续熔炼和处理工艺,可使低品位的废杂铝升级,用于制造供铸造、压铸、轧制及作母合金用的再生铝锭。的铸锭重13.5t,其中,重熔的二次合金锭(RSI)可用于制造易拉罐专用薄板,薄板的质量已使每支易拉罐的质量下降到只有14g左右;某些再生铝,甚至用于制造计算机软盘驱动器的框架。
在废铝的再生过程中,对于再生铝的熔炼及熔体的处理是保证再生铝冶金质量关键工序。铝熔体的变质与精炼净化,不仅可以改变铝硅合金中硅的形态,净化了铝熔体,而且能够大大改善铝合金的性能。铝熔体的精炼变质与净化,目前多采用Nacl、NaF、KCI及Na3AIF6等氯盐和氟盐处理,也有的采用C12或C2C16进行处理。
采用含氯物质精炼废铝熔体,虽然效果较好,但其副产物AICI3、HCl和Cl等会对人体、环境及设备都造成严重损害。近年来,人们正在力图改进处理工艺,选用、低毒的精炼变质材料来解决环境污染问题,如选用N2、Ar等作为精炼剂,但效果不尽如人意。市售的所谓“无公害”精炼剂,其基本成分为碳酸盐、硝酸盐及少量的C2C16,因仍有少量氮氧化物、氯气排出,也不能完全消除环境污染。
近几年,新发展起来的用稀土合金对再生铝进行变质、细化和精炼的工艺,有望使废铝回收冶炼业的环境污染问题得到彻底解决。该工艺充分运用稀土元素与铝熔体相互作用的特性,发挥稀士元素对铝熔体的精炼净化和变质功能,能够实现对铝熔体的净化、精炼及变质的一体化处理,不仅简洁,而且能够有效地改善再生铝的冶金质量。在处理的全程中均不会产生有害的废气和其他副产品。
近几十年来,铝废杂料的回收量飞速增长,铝二次资源在整个铝工业原料中的比重也越来越大。从1950年开始直到今天,再生铝产量逐年递增,发达国家原铝与再生铝的占有比已接近或超出1:1。一些发达国家如美国再生铝的年均增长率为6.2%,远远高于同期原铝的0.1%的增长。2000年度,全世界生产再生铝及合金816万吨,占原生铝产量的33%。其中美国93%,法国59%,德国89%,日本的再生铝产量更是原生铝的186倍。
美国是铝回收利用数目的国家。二十年来,其再生铝在铝总产量的比例已由1978年的22.65%上升到1997年的超过50%。而且,再生铝增长速度也逐年上升。1978年至1987年再生铝/总产量的比例上升了11.6个百分比,而1988-1997十年左右的时间中,上升了16个百分点以上。这说明了铝再生资源利用发展越来越受到重视中国铝工业正处于快速发展阶段, 中国废铝回收率目前为32%,但不久将快速提升至70%。政府、 企业、公众对于铝回收业的重要性认识都大大提高. 中国2001年回收废铝总计918,000。1998年为536,000。2001年中国原铝产量为343万,1998年为242万。同期的消费分别为365万和242万, 中国铝回收潜力巨大。