摘要：隨著世界能源供應(yīng)的日趨緊張和環(huán)境壓力的增大，鋁工業(yè)面臨節(jié)能降耗的緊迫任務(wù)，對鋁的回收是其中一個重要環(huán)節(jié)。本文重點介紹了鋁爐渣的處理技術(shù)及裝備特點，并分析了設(shè)備投入所取得的經(jīng)濟效益。
關(guān)鍵詞：鋁爐渣 回收處理 技術(shù)設(shè)備 節(jié)能
鋁合金熔煉過程中燒損控制及爐渣處理
在鋁合金熔煉過程中，由于鋁氧化以及鋁與爐壁、精煉劑相互作用而造成不可回收的金屬損失叫燒損。燒損和渣中所含的金屬總稱為熔損。采用火焰反射爐熔煉鋁合金，由于爐料不同，渣量為爐料量的2%～5%,而渣中的含鋁量為渣量的40-60%左右。因此，正確的處理鋁爐渣，回收渣中的鋁來降低熔損具有重要的意義。5t火焰反射爐熔煉鋁合金的實踐，介紹處理鋁爐渣來減少熔損的方法。
首先減少鋁爐渣的措施：鋁合金熔煉過程中，隨著渣量增加，鋁的熔損也增多，而渣量的多少與熔煉溫度、爐料狀態(tài)、生產(chǎn)工藝等因素有關(guān)。從以下幾方面減少渣量：
（1）合理的爐子幾何尺寸及加料順序；
（2）嚴格控制熔煉溫度，防止過熱，火焰噴射應(yīng)有一定的角度，以便快速熔化，縮短熔煉時間；
（3）合適的熔劑量和精煉時間，攪拌要平穩(wěn)，不破壞熔體表面氧化膜，適時對鋁熔體覆蓋；
（4）對廢雜鋁分類、清洗，對比表面積大的細碎爐料用壓力機打包；
（5）扒渣前對渣處理；
鋁合金熔煉過程中燒損控制及爐渣處理
在鋁合金熔煉過程中，由于鋁氧化以及鋁與爐壁、精煉劑相互作用而造成不可回收的金屬損失叫燒損。燒損和渣中所含的金屬總稱為熔損。采用火焰反射爐熔煉鋁合金，由于爐料不同，渣量為爐料量的2%～5%,而渣中的含鋁量為渣量的40-60%左右。因此，正確的處理鋁爐渣，回收渣中的鋁來降低熔損具有重要的意義。5t火焰反射爐熔煉鋁合金的實踐，介紹處理鋁爐渣來減少熔損的方法。
首先減少鋁爐渣的措施：鋁合金熔煉過程中，隨著渣量增加，鋁的熔損也增多，而渣量的多少與熔煉溫度、爐料狀態(tài)、生產(chǎn)工藝等因素有關(guān)。從以下幾方面減少渣量：
（1）合理的爐子幾何尺寸及加料順序；
（2）嚴格控制熔煉溫度，防止過熱，火焰噴射應(yīng)有一定的角度，以便快速熔化，縮短熔煉時間；
（3）合適的熔劑量和精煉時間，攪拌要平穩(wěn)，不破壞熔體表面氧化膜，適時對鋁熔體覆蓋；
（4）對廢雜鋁分類、清洗，對比表面積大的細碎爐料用壓力機打包；
（5）扒渣前對渣處理；
0 引言
近年來我國鋁工業(yè)發(fā)展迅速，原鋁產(chǎn)量和消耗量已穩(wěn)居世界第一位，然而，鋁工業(yè)又是典型的高能耗產(chǎn)業(yè)，且國內(nèi)大部分的鋁加工企業(yè)的綜合成材鋁約在70%左右，與國際水平先進水平差距很大，如何節(jié)約能耗，降低成本顯得格外重要。
采用火焰反射爐熔煉鋁合金，由于爐料不同，渣量為爐料量的2%～5%，而渣中的含鋁量為渣量的40-60%左右。因此，正確的處理鋁渣，具有非常重要的意義。
我國每年產(chǎn)生的鋁渣量和從鋁渣中回收的金屬量，目前還沒有這方面準確資料。從日本1994年資料統(tǒng)計：所有鋁加工行業(yè)造渣量307Kt，回收金屬量88Kt，灰渣量219Kt，可見從鋁渣中回收率是很可觀的。同時，回收金屬后的渣灰又可用于鋼鐵造渣劑、電解鋁槽的覆蓋劑、水泥行業(yè)、研磨料、肥料及印刷等行業(yè)，也為鋁加工企業(yè)帶來不小的經(jīng)濟效益。
1 鋁渣的組成性質(zhì)及其處理措施
鋁渣的主要成分就是氧化鋁和一些非金屬夾雜，鋁渣通過扒渣工藝從爐內(nèi)扒的同時會有夾雜的金屬鋁被帶出。
1.1 鋁渣基本組成及性質(zhì) 基本組成：金屬鋁(占渣量的40-60%)，Al2O3，F(xiàn)e/Si/Mg的氧化物及K/Na/Ca/Mg等的氯化物等；
基本性質(zhì)：鋁渣的溫度較高，遇空氣可發(fā)生氧化反應(yīng)，在鋁渣冷卻的過程中，會造成大量的金屬因為氧化燒損而損耗，同時鋁渣對接觸物腐蝕性強（吸入危害健康）。
1.2 減少鋁爐渣的措施 鋁合金熔煉過程中，隨著渣量增加，鋁熔損及扒渣時帶出的金屬鋁也會增多，我們進行鋁爐渣處理的目的不是造出大量的鋁渣進行回收處理，而是在保證鋁液品質(zhì)的前提下減少鋁渣量，因此如何采取措施減少鋁渣量也是至關(guān)重要的。渣量多少與熔煉溫度、爐料狀態(tài)、生產(chǎn)工藝等因素有關(guān)。正常生產(chǎn)中可從以下幾方面減少渣量：①合理的爐子幾何尺寸及加料順序。②嚴格控制熔煉溫度，防止過熱，火焰噴射應(yīng)有一定的角度，以便縮短熔煉時間。③合適的熔劑量和精煉時間，攪拌要平穩(wěn)，不破壞熔體表面氧化膜，適時對鋁熔體覆蓋。④對廢雜鋁分類、清洗，對比表面積大的細碎爐料用壓力機打包。⑤扒渣前對渣進行處理。如使用造渣劑使鋁熔體與渣中氧化物的濕潤性變小，使混在渣中的顆粒狀鋁滴脫離而出，回到熔體中。⑥合理掌握扒渣時機。熔體溫度低時渣與熔體的浸潤性較好，渣中混有相當(dāng)數(shù)量的熔體，若此時扒渣，隨渣帶出的熔體重量約是渣重量的60%。⑦使用專業(yè)的扒渣工具及工藝。
2 鋁渣回收處理技術(shù)
我國的鋁渣回收處理技術(shù)工藝起步較晚，設(shè)備和工藝較為落后，很多企業(yè)僅僅采用手工分揀冷卻后直接低價外賣，不但工作勞動強度大，污染嚴重，回收率低浪費大，且對工人的健康造成很多傷害。
國外鋁渣處理技術(shù)經(jīng)過多年發(fā)展和完善，已形成了比較有代表性的技術(shù)設(shè)備。
2.1 MRM方法 日本企業(yè)多數(shù)采用MRM方法處理鋁渣。該工藝是把熱鋁渣直接送入帶有攪拌裝置的設(shè)備中，使鋁液沉積于設(shè)備底部，這時要加入能產(chǎn)生放熱反應(yīng)的熔劑，使渣保持所需溫度。剩下的鋁渣還可進一步進行篩選、粉碎、熔化回收鋁，為二次回收處理。
2.2 IGDC方法 從熔爐中取出熱鋁渣，放入冷卻渣盤內(nèi)，通入氮氣防止金屬氧化。特點是氧化損耗少，操作環(huán)境好。缺點是渣量多時要使用多臺設(shè)備。金屬回收后的廢渣可進行二次回收。IGDC方法總金屬回收率相比MRM方法稍低。
2.3 AROS方法 將冷卻、破碎、篩選組合在一起，在低氧化氣氛中處理輸送渣部分要密封。滾筒中氧與熱渣中的金屬反應(yīng)將氧消耗掉后，就能維持低氧狀態(tài)。設(shè)備緊湊、適合處理渣量較少的情況。
2.4 SPM法 是在熱鋁渣的上部施加壓力的方法。鋁的回收率在30%～50%，與MRM方法相比稍低些。此方法優(yōu)點是操作環(huán)境好，回收鋁后的渣餅通過破碎后作為鋼鐵用造渣劑。
3 國內(nèi)代表性處理設(shè)備介紹
國內(nèi)近些年也很多先進的工藝設(shè)備得以應(yīng)用，較具代表性的有如下兩種：
3.1 壓渣機 壓渣機是一種IGDC技術(shù)改進的熱渣處理設(shè)備，其設(shè)計理念就是快速冷卻，從而減少金屬損耗，增加金屬回收量。
3.1.1 工作原理：就是將熱的鋁渣進行強制冷卻和隔離空氣。通過將剛扒出的鋁渣扒入專用壓渣箱內(nèi)，及時壓制并強冷，加快渣中鋁液的凝固速度，同時阻止渣在熱空氣中繼續(xù)氧化，利用液體的收壓流動，部分鋁水會流入下層渣箱，殘余渣中的金屬回收率仍然較高，但需額外設(shè)備進行后續(xù)處理。
3.1.2 設(shè)備特點 設(shè)計緊湊、占地面積小、環(huán)境灰塵少、處理時間短、沒有易耗品，操作和維護的成本都很低。
3.2 熱渣處理回收裝置 熱渣處理回收裝置是一種在MRM技術(shù)改進的設(shè)備，其設(shè)計理念就是增加了冷卻、破碎、篩分組合，方便用戶最大限度的回收和處理鋁渣。
3.2.1 工作原理：該線由鋁液回收機和冷卻破碎機組合而成，通過對熱態(tài)鋁渣進行碾壓、攪拌來分離出液態(tài)鋁液，再對分離完鋁液后的灰渣進行冷卻、破碎、篩分，從而得到3種粒度的固體物質(zhì)。
3.2.2 設(shè)備特點 通過該線的處理，共可得到4種回收物。鋁液-凝固后可作為原材料直接回爐重熔；大塊一般也可直接回爐（若是電解鋁，當(dāng)電解質(zhì)含量高時，可稍作分揀后回爐）；中塊-作為攪拌時的降溫添加料循環(huán)使用；細灰-可售出他用（作為一種可再生的資源繼續(xù)利用，已經(jīng)在回收鋁、生產(chǎn)硫酸鋁、棕剛玉、合成聚合氯化鋁、合成油墨用氧化鋁以及路用材料等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用）。
3.3 設(shè)備投用的經(jīng)濟效益 某鋁加工企業(yè)熔鑄車間實際應(yīng)用熱渣處理回收裝置所產(chǎn)生的經(jīng)濟效益進行分析：
3.3.1 年投料量1900，00噸，按出渣率2.5%，渣中含鋁量42%、設(shè)備回收率80%計算，月出渣量約為395噸，月回收的鋁量約為190噸。
3.3.2 按現(xiàn)行鋁價及鋁渣的價格換算，其價值與單純賣渣產(chǎn)生的經(jīng)濟價值差約在40～70萬元左右，除去設(shè)備的折舊，耗材，人工，能耗等約5萬元的成本，設(shè)備的投入回收期在3～6個月。
3.3.3 使用鋁渣處理設(shè)備，還可大幅降低勞動強度，灰渣分離后均可回爐或售出，避免了排放污染，社會效益顯著。
4 結(jié)語
隨著全球性能源匱乏及環(huán)境污染問題的凸顯，以及鋁加工行業(yè)日益激烈的競爭格局的形成，今后鋁加工行業(yè)必然向著降低能耗，減少排放方向發(fā)展，相信鋁渣的回收處理會顯得更加重要。
另外： 對爐渣的處理
（1）扒渣前的處理：精煉后浮到熔體表面的渣，與熔體的浸潤性較好，濕潤角小于90o,渣中混有相當(dāng)數(shù)量的熔體，這一部分熔體呈顆粒狀分散在渣中，與渣粘附在一起。熔體溫度低時兩者的濕潤性更好，若此時扒渣，隨渣帶出的熔體重量約是渣重量的60%。將爐渣量1‰～2‰的造渣劑均勻地撒地熔體表面，來減少渣中的含鋁量。造渣劑與鋁液的反應(yīng)如下：Na2SiF6→2NaF+SiF4；2NaF+Al2O3→NaAlO2+NaAlOF2 ；4NaF+2Al2O3→3NaAlO2+NaAlF4 ；6NaF+Al2O3→2AlF3+3Na2O 反應(yīng)物AlF3與鋁、氧發(fā)生放熱反應(yīng)，所釋放的熱量，使粘性熔渣成為松散粉末狀的干性渣。這樣，鋁熔體與渣中氧化物的濕潤性變小，使混在渣中的顆粒狀鋁滴脫離而出，回到熔體中。
（2）出爐后的鋁渣處理：應(yīng)當(dāng)指出，經(jīng)過上述處理后扒出的渣仍混有鋁滴。在扒渣時，首先將其扒入帶有孔眼的鐵箱內(nèi)，使一部分粘附在渣上的鋁熔體可滲漏出。扒渣完畢后，再將渣倒入準備好的坑內(nèi)（經(jīng)特殊處理），向渣中撒一些造渣劑，同時攪拌，使渣與造渣劑混勻，5～10min后從坑內(nèi)將渣扒出。依靠造渣劑的快速升溫作用使渣溫達到950℃左右，渣中鋁滴周圍的氧化膜破裂，而鋁滴借助自身重力逐漸匯集落到坑底。經(jīng)過二次處理的渣就只含有較少量的鋁粒了，將冷卻后的渣存放在一定地方，從中揀選其中的鋁粒。采用上述處理鋁爐渣來回收的方法，簡易可行。目前，在鋁合金熔煉過程中熔損降到1.6%,有時可達到1.4%,如每年生產(chǎn)5000t鋁合金，可將原來因熔損而造成的經(jīng)濟損失減少40萬元，經(jīng)濟效益相當(dāng)可觀。
