废旧铝资源的再生利用

    一、引言

    2007年全球铝的表现消费总量为53.000kt。其中以回收的废旧铝熔炼的再生铝占总消费量的30.2％，即约16.000kt左右。全世界每年回收的废旧铝约有32％流入变形铝合金领域，也就是用其加工成铝材。其余的再生成铸造铝合金。在工业发达的国家有两类再生铝合金厂：再生变形铝合金锭坯厂与铸造铝合金锭厂或再生铝合金厂。

    1981年－2007年，我国原铝的表观消费总量为74，7111.4kt；匡算的废铝表观消费总量约21，290kt；铝的总表观消费量约96，000kt。笔者认为这96，000kt铝制零部件及铝制品就是积蓄在中华大地上的铝。当然有一部分从以装备及产品的形式出口了。但是在进口的机器与装备及产品中也含有铝。

    用大部分废旧制备变形铝合金锭，然后加工成各种铝材不但外国有，中国也有。其均取得了较好的经济效益与社会效益。其应当必须转变以再生铝加工用铝合金锭不出性能合格与组织符合要求的铝材形理念，以建立全面的与科学的发展观。

    二、废旧铝资源的再生利用状况

    废旧铝是一种宝贵资源。最大限度地有效回收与利用废旧铝对发展循环经济、节约资源及能源、减少温室气体及有害物质排放有着特别重要的意义。铝制品及铝合金零部件在使用期满报废后具有很高的再生与可利用性。在当前的结构材料中，铝的可回收性是最高的。下面简单地介绍一下各种废旧铝再生利用的情况：

    （一）以废旧铝锭生产优质铝材

    以废旧铝熔铸的锭加工优质铝材的企业世界上早已有之。最典型的企业有：用从社会上回收的废易拉罐再生铝锭轧制罐料的工厂；用回收的废铝电线、电缆再生铝锭拉制导线的工厂；用废门窗与结构铝材经再生后，再进行挤压6063合金型材的工厂以及用废建筑板再生成扁锭，然后轧制成建筑板带材的工厂等。废旧铝最有效的利用就是将其再生成原来的半成品型材。

    （二）易拉罐生产－使用－回收循环。

    截止2007年未，世界上可生产罐料的国家有美国、德国、日本、法国、韩国、澳大利亚、巴西以及中国等。但建有废旧罐料再生利用生产线的国家只有美国、德国、日本、法国与巴西等。因为必须具备3个条件才有建废旧再生利用生产线的可行性：即罐料的表观消费量大于200kt/a；易拉罐的回收率大于50%；有一个工厂的罐料总产量达100kt/a。中国西南铝业（集团）有限公司2007年的3104合金制罐材产量为34.735kt/a。2011年其产量可能超过80kt/a。因此其具备了开始筹建一条生产能力为50kt/a废旧易拉罐的再生利用铝合金生产线的条件。2008年其开始筹建，可于2010年未或2010年上半年即可投产。

    废旧易拉罐再生利用生产线最好建在罐料轧制厂。当然也可以单独建厂。即建在废旧铝资源丰富的地区。但是必须在轧制厂的严密管理与监控下，以确保产品的成份与冶金组织之均匀性和稳定性，并且满足某些特殊的要求。

    （三）废旧建筑型材的再生利用。

    废旧建筑铝型材的来源有二：一是以报废建筑物拆下的门窗与装饰件或各种到期的，并且需要更换的铝件；二是社会上的门窗企业与装潢企业进行加工铝件的工艺废料（不含挤压企业所属门窗车间的加工废料）。建筑物中铝件的使用期限长，通常超过30a。铝结构件中的铝件的使用期限有的较短，有的较长，即超过50a。建筑与结构废铝是一种很宝贵的再生资源。因为使用的合金单一，所以其成份稳定。又因为此种废铝件体大且重，所以其进行再生熔炼时烧损少。

    在废旧建筑铝材、结构铝材及建筑结构铝材等生产集中度高的地区建设6063合金圆锭专业生产厂。其废料量应占原料的93%以上（含挤压厂的工艺废料），并且仅用少量的新金属（原铝锭与中间合金）。2007年6月中铝公司开始在广东佛山市大沥镇建设中铝南海合金有限公司。这是中国首家以废旧建筑及结构铝材生产优质挤压圆锭的专业化企业。其一期建设规模为110kt/a；二期规模为200kt/a，从而成为全球最大的再生挤压圆锭厂。2007年未大沥镇有97家铝型材挤压厂。其挤压型材能力约850kt/a；其产量占全国总产量的31.5%。但其多数企业熔铸技术与设备落后，并能耗高，环境污染严重。中铝南海合金有限公司的建设对建设节约型、节约资源型与环保社会型的产业来说均有着重要的意义。其对降低当地挤压企业的生产成本有一定的作用。其对推动大沥镇，甚至华南地区铝挤压行业结构的优化升级定会起到极大的促进作用。中铝南海合金有限公司除充分利用广东省的废旧建筑铝材与铝材挤压企业的工艺废料外，还可以从港澳地区进口废旧建筑铝材。

    （四）废旧建筑铝板带材的再生利用。

    废旧建筑铝板材是指从高楼大厦与结构中以及从工厂厂房上拆除的墙板、挂板及其他装饰板等。这些钣金件多是用3003、3004与5052合金板材加工的。美国尼科尔斯(Nichols)铝业公司是世界上有名的再生利用废旧建筑物铝板材的企业。它有一条黑兹莱特型1320mm连铸连轧生产线。其特点是在黑兹莱特连铸机之后有一列3机架型热连轧机列；还有1条带材清洗预涂生产线及其他配套设施。由于其用的是废旧铝及节能环保型连铸连轧工艺，因此其所生产的建筑板带材在北美市场上很有竞争力，并且经济效益较高。

    围绕我国再生铝行业，我国有色金属工业协会再生金属分会应该协助国家有关部门制定再生铝行业的“十一五”规划，以提出科学合理的产业政策和税收政策；建立废金属回收体系，并且进行制定再生铝标准、预处理以及熔炼等技术规范及环保标准；争取在国家和行业及企业的支持下建立再生铝科研中心。其应该以此为基础进行研究并推广与使用再生铝用新装备、新工艺技术及高规格产品；应该积极地从英国引进、消化与吸收，并且进行推广与使用比较成熟的EMP工艺系统。因为这种系统是相当值得信赖的；它主要投资回报平常在投产的3－12个月中体现。其建设周期短，且卓有成效。其主要表在：产量增加、杂质减少、降低能耗、节约合金的购买与提高熔炼炉的效率。其能够符合环保法的基本要求，并且能够提高能源使用效率。其分析样品的提取可在关闭炉门时操作。这样的操作可节约能源与时间省，并且可降低热量散发。通过数十年的发展及全世界的使用证明，在应用电磁场推动力型的EMP系统进给机构中没有易磨损的或易损坏的可动零部件出现。许多消费者已体验到使用EMP系统后，工艺装备的使用效率可提高达25%以上。EMP系统是铸造车间管理者、冶金学者和金融管理者理想的选择。

    再生铝生产企业应当在上述基础上，充分利用再生铝资源，积极研发挤压用铝合金锭坯、轧制用铝合金锭坯与铸造铝合金锭坯等产品，以提高产品的附加值。

    三、充分利用再生铝资源，建设铝合金板带材企业

    由前述分析可见，以成份单纯的，并且洁净的废旧铝为主，添加少量的新金属（原铝锭与中间合金）完全可以生产出在品质上与以重熔原铝锭为主生产的铝材相当。其在技术上是可行的与成熟的，并且其在国际上也不乏先例。鉴于这种情况，充分而合理地利用再生铝资源来生产铝合金板带材是切实可行的。铝合金板带材用再生铝生产过程如下：

    （一）首先需要解决原料问题                                                        

    26年以来，中国表现消费的铝达96,OOOkt，并且大部分已进入循环期。不过由于中国经济的又快又好地发展，对废旧铝的需求量极大。国内回收的废旧铝远远满足不了经济发展的需要，需要进口。在国际市场上废旧铝资源较为充裕。2007年进口量为2,600亿t,2008年可达2,600亿t或更多些。

    此数量还不包括拆解进口的报费装备中所获的废旧铝。如果将这部分废旧铝也计算在内，此数量无疑会超过3,000kt。可见，其原料供应可得到保证。

    （二）产品种类及结构。

    产品种类当然是热处理不可强化的民用大宗铝板带材。也就是仅生产l×××系列、3×××系列与5×××系列铝合金板带材。2007年全世界铝板带总产量约20,OOOkt。其中热处理不可强化的占94.6%.即普通民用铝板带材为18,920kt。热处理可强化铝合金指2×××系列、6×××系列、7×××系列及部分8xxx系列铝合金。其多用于航空航天、军工及其他需要高强度结构件的工业部门。

    （三）利用再生铝生产铝合金板带材所用的主要装备。

    先进的高技术废旧铝预处理生产线有2条。其关键装备及部件可引进。其他的国内制造或中外合作制造；

    先进的熔炼－静置－铸造线2条，回转－倾动式圆型炉1台，中频感应炉1台，关键装备如蓄热式烧嘴、电磁搅拌器、在线净化处理设施与熔体水平激光自动监控器等进行引进。其他的由世界知名的冶金炉公司设在中国的企业制造。其铸锭产量约220kt/a；

    铣床1台（国内制造）；

    推进加热炉2台。由世界知名的冶金炉公司设在中国的企业制造；

    2300mm四辊不可逆式单机架双卷取热轧线1条，国外设计，自动控制装备及关键部件引进，其他设备在外方监控下由中国制造；

    一期2台四辊不可逆式冷轧机，1台引进，1台1600mm国产；

    轧辊磨床2台，1台引进，1台国产；

    拉弯矫直线2条，1条引进，1条国产；

    离线式重卷切边线1条，国产；

    纵剪线1条，引进；

    预涂线1条，引进；

    退火炉若干台，国产；

    自动打捆与包装线1条，中外合作制造；

    其他设备。

    本项目的建设完全符合国家的产业政策。其是在建设可持续发展的循环铝工业链中重要的环节。其定会受到国家及各级政府的鼓励与大力支持。

    （四）废旧铝的分类与储存。

    建设一个以废旧铝为主要原料的，并且生产能力为180kt/a的大型平轧产品厂则需要235kt/a的上等废铝。其最好在以工厂为圆心，并且以1000Km为半径的范围内建立一些收购点，并派有经验的收购人员负责，以确保废旧铝的品质；要有一批定点的废旧铝供应商。废旧铝的运输距离不宜过长，否则其成本会上升。

    工厂内要有足够数量的废旧铝储存库。其不得露天存放。废旧铝应严格按牌号分库存放，并且应制定严密的储存规范。

    （五）建厂地址。

    厂址选择应注意原料来源与产品走向。最好的是：原料的75%以上来自以1000Km为半径的范围内，并且其产品60%以上的销售范围在以半径为1200Km的范围内。如果认为这两个条件可以的话，而且还同时必须遵守大型有色金属加工材料厂的选址通用条件，那么这样的工厂就应建在长江三角洲、珠江三角洲以及环渤海等废旧铝丰富的地区。同时废旧铝进口方便也是必要条件之一。

    四、结束语

    用废旧铝可以生产出在品质上与用原铝锭相当的普通民用平轧铝合金板带材产品。其符合党中央提出的建立资源泉与能源节约型以及环境友好型社会的目标与要求；完全符合国家的产业政策与国情；有利于行业结构与产品结构调整。其在经济上会有利可图，并且各项技术指标先进。只要不断地推广应用新技术、新材料、新工艺以及新装备，进而研发高质量、低成本与高附加值的高档次产品，投入市场，以满足用户需求，就能使用再生铝合金生产铝合金板带材行业在激烈的市场竞争中处于不败之地，使其发展前景更加光明灿烂。