大型铸造企业每年可产生数万吨的铸铁屑,回收利用铸铁屑,不仅关系到我国金属资源的节约利用,而且与能源消耗和环境保护紧密相关,因面率和高质量的回收利用铸铁屑,意义重大。
铸铁屑是铸铁毛坯切削过程中的粉末状下角料,约占铸铁毛坯重量的10%~30%,仅山东时风集团每年约有5万t铸铁屑下角料,均以废料低价处理,造成极大的浪费。目前铸铁屑的重复利用一般采用简易压块成型后再熔化成铁液,不仅铸铁屑利用率低,耗费焦煤,而且排放污染较大。国内用大容量感应电炉进行铸铁熔炼的企业还比较少,特别是大容量直接熔化铸铁屑的研究和应用就更少,虽然大容量感应电炉虽然效率很高,但存在熔化过程中的监控差,炉衬浸蚀加快,感应电炉内低温磁导率降低影响熔化效率等技术瓶颈,研制一个完整的铸铁屑绿色回收及熔炼技术方案,实现清洁化生产,变废为宝,提升资源利用率显得尤为迫切和重要。
一、技术难点和关键技术
1.技术难点
(1)铁液的氧化,铁屑在熔化时与空气中氧发生化学反应形成稳定的氧化物,将严重危害铁液的质量,包括元素烧损、气孔夹渣、白口倾向等。
(2)由于铸铁屑为碎末状,外表含有氧化铁薄层,散装密度仅为2g/cm3,氧化铁含量较高,易使酸性炉衬侵蚀加快,不能显示炉衬厚度,炉衬过薄易产生漏炉事故,熔化过程中的监控技术显得尤为关键。
(3)各种牌号铸铁件需的炉前配料,确保所需炉料的各组份的配比合理。
2.关键技术
(1)研制专用的屑饼机,将散装密度仅为2g/cm3的铸铁屑压成饼块,以提高熔化效率,即降低氧化面积和提高炉内导磁性。
(2)由于铸铁屑熔化温度比普通面包铁高100℃左右,为了保证熔化,利用电炉中频电流和电压的相对变化关系,采用计算机技术来计算显示炉衬厚度,以防炉衬过薄产生漏炉事故。
(3)优化设计电源配置和炉体结构,提高电能利用率,提高熔化效率和质量,严格按铸造线的要求有节奏地供给铁液。
(4)为提高铸铁屑、废钢屑的抗氧化率,研究电炉熔炼气体保护方式及控制方法。
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。
铝及铝合金块状废料、废件废型材 变形铝及铝合金 GB3190。1级:同一牌号,表面无油污,无夹杂;2级:不同牌号,表面无油污,无夹杂;3级:同一牌号,夹杂物、表面油污及氧化物〈2%;4级:不同牌号,夹杂物、表面油污及氧化物〈2% 1、废建筑型材,如门窗、装饰材料等;2、办公用品、家具中的型材;3、机械交通设备中的废型材4、铝型材加工过程中产生的边角料和废品;废料的几何尺寸应>200毫米。
废电缆、电线铝线锭 GB1197。1级:新的纯铝裸线(或电缆),同一规格,无锈蚀、无毛丝及合金丝、无绝缘材料和其它杂质;2级:新的纯铝裸线(电缆),不同规格,无锈蚀、无毛丝及合金丝、无绝缘材料和其它杂质;3级:旧的铝线(或电缆),同一规格,无毛丝及合金丝,无绝缘材料和其它夹杂;4级:旧铝裸线(或电缆),不同规格,无毛丝及合金丝,无绝缘材料和其它夹杂物; 1、各种光亮的废铝线和电缆;2、 电缆厂产生的废电缆;废料的几何尺寸>200毫米。电缆中如有钢心和夹杂物以及表面锈蚀等,由供需双方协商扣杂。
带绝缘皮的废电线铝线锭 GB119。1级:同一规格的铝线或带皮的电缆,不含其它金属电线和电缆,无夹杂物;2级:不同规格的铝线和带皮的电缆,不含其它金属电线和电缆,无夹杂物; 1、各种废电线、电缆;2、 电线厂产生的废品; 绝缘皮的扣杂由供需双方商定或经检测确定。
废易拉罐 1级:由清洁的易拉罐组成,表面上涂漆无漆均可,不含铁等其它夹杂物;2级:易拉罐压块,不允许含夹杂物,密度在0.5—0.75之间;3级:易拉罐包,不允许含夹杂物,密度在0.22—0.35之间; 包块中不能含有其它夹杂物,罐中不可含有残留的液体
废机器零部件 变形铝及铝合金、铸造铝合金、铝硅合金 GB3190GB8733GB8734 。1级:同一牌号无锈蚀无油污、无夹杂;2级:混合废料无锈蚀无油污,无夹杂;3级:同一牌号,表面油污及夹杂物〈2%;4级:不同牌号,表面油污及夹杂物〈2%; 1、 加工制造厂产生的残次品;2、 废汽车零部件,如发动机机体、汽缸盖、减速机壳、活塞、轮毂;3、摩托车零件;4、 泵壳、电机壳、叶轮;5、 废家用电器零部件;6、 废发动机零件;7、 其它废机器零件,夹杂物的含量由供需双方商定