鋁有一系列的優(yōu)點,但其最大優(yōu)點能是其回收性強(qiáng),可一次又一次地反復(fù)循環(huán)利用。再生鋁與原鋁生產(chǎn)相比,對鋁性能無影響,復(fù)化重熔時的氧化損失也不過2%~3%,每一次循環(huán)再生可節(jié)約95%左右的能源,并減少相應(yīng)的二氧化碳排放量,這對建設(shè)低碳經(jīng)濟(jì)有著巨大的意義。啤酒罐的循環(huán)利用很能說明問題,從罐的生產(chǎn)、裝料、銷售、消費、廢罐回收到再生利用,每次循環(huán)周期不超過60天。在過去的近幾年內(nèi),北美從報廢汽車回收的鋁已超過廢舊啤酒罐的回收鋁。汽車用鋁量的增加,一方面使汽車自身質(zhì)量大幅度下降,另一方面提高了燃油效率,減少了溫室氣體排放。汽車工業(yè)主要應(yīng)用的是再生鋁合金。文章來源:大瀝鋁材商務(wù)網(wǎng)
一、鋁回收與再生利用的優(yōu)點
除了節(jié)能與減排以外,廢鋁還是一種有用的資源,對需要進(jìn)口鋁的國家與地區(qū)來說,多利用一些再生鋁,可以減少鋁的進(jìn)口,改善貿(mào)易收支平衡,增加就業(yè)機(jī)會,為制造業(yè)與加工業(yè)提供充足的原料,少用或不用固體廢棄物堆埋場地,消除由工業(yè)引起的氣候變化。
對工業(yè)進(jìn)行的全面調(diào)查與評估顯示,鋁的循環(huán)利用優(yōu)點著實很大,每生產(chǎn)1噸原鋁,發(fā)電、輸電損失與燃料運輸所需的總能耗約為45000千瓦時,排放二氧化碳約12噸??墒巧a(chǎn)1噸再生鋁的能耗僅約2800千瓦時,排放的二氧化碳只有約600千克,即可節(jié)電約95%,溫空氣體排放下降95%左右。產(chǎn)生原鋁消耗的能源或者說儲藏于原鋁中的能源在一個循環(huán)周期中就可得到回收,僅有微量損失。
在美國鋁業(yè)協(xié)會發(fā)表的《鋁工業(yè)概覽》中,將原鋁稱為“能源儲蓄銀行”,這就是說在提取原鋁過程中所消耗的能源,在以后的使用與回收再生過程中,可以“支取出來”返還給社會。因此,從可持續(xù)發(fā)展的觀點來看,回收鋁已成為一種常規(guī)的原料“城市礦山”,是一種節(jié)能減排的可循環(huán)利用的材料。汽車工業(yè)為了降低車的自身質(zhì)量,提高燃料效率與改善安全性和乘坐舒適性,鋁的用量越來越多,可回收的鋁也會逐年增多,這種城市礦山也變得越來越真實與名副其實,而且是一種“永遠(yuǎn)不竭”的礦山。另外,建筑工業(yè)的用鋁也在上升,這使社會積蓄的鋁增多。文章來源:大瀝鋁材商務(wù)網(wǎng)
二、廢鋁的破碎與分類
在北美國家,收集與回收廢鋁件有多條渠道,廢易拉罐及類似廢包裝品通常由金屬廢品箱收集(MRF)后,再通過固定回收網(wǎng)送到回收鋁的企業(yè)。啤酒罐是用3004、3104、5182等合金制成的,在復(fù)化廢料時應(yīng)嚴(yán)格控制其不可避免的雜質(zhì)鐵及硅。近些年,美國的廢罐回收率為約54%,而報廢汽車中鋁的回收率卻高達(dá)90%以上,這是因為廢罐的回收是一種自愿行動,可是報廢汽車及其他耐用消費品(冰箱、洗衣機(jī)等)的回收必須按法規(guī)條例進(jìn)行,是強(qiáng)制性的。若對廢罐回收制定帶有強(qiáng)制性的條例,則回收率必會上升。有些州出臺了刺激性的措施,鼓勵人們回收廢舊易拉罐,收到了較好效果,這些州的回收率明顯高于其他州。罐料生產(chǎn)企業(yè)如美國鋁業(yè)公司(Alcoa)與諾威力鋁業(yè)公司(Nevelis)都建立了各自獨立的回收系統(tǒng),不但促進(jìn)了回收率的提高,而且對保證廢料品質(zhì)起了一定的作用。文章來源:大瀝鋁材商務(wù)網(wǎng)
航空航天工業(yè)用的高強(qiáng)度2XXX系及TXXX系合金通常不回收。在美國,退役的飛機(jī)保存在干燥荒涼之地,有選擇性地拆解,作為備件來源。經(jīng)過鑒定評估,合格的鋁合金零部件的價值比廢鋁的經(jīng)濟(jì)價值高得多。因此,進(jìn)入鋁廢料流通渠道的、經(jīng)過破碎的碎塊料通常是報廢汽車與廢棄耐用消費品,大部分為3XXX系、SXXX系及6XXX系合金。文章來源:大瀝鋁材商務(wù)網(wǎng)
2003年,杰西等在一篇關(guān)于報廢汽車廢鋁回收基本情況的文章中稱,美國有6000多家廢鋁收購站向破碎場提供原料,那些破碎廠擁有約200臺破碎機(jī),破碎后的廢料中,鋼鐵通過磁選機(jī)得以剔除。除去鐵后,碎廢料被送到不同分類(按密度劃分)的分離廠,全美國約有10個這樣的廠;重的金屬沉于浮選劑下面,它們是銅、黃銅、青銅、鉛、鋅等,而密度小的金屬,如鋁、鎂則在上部。浮選劑上部的破碎金屬碎塊約含75%的鋁合金,被運到密蘇里州貝列維爾市休龍谷鋼鐵公司(Huron Valley steel Corporation.簡稱HVSC)作進(jìn)一步的最后處理。當(dāng)然,這些廢金屬收購站、破碎廠、浮選廠的數(shù)量、裝備情況是與時俱變的。上面只是對美國鋁廢料流通情況的一個簡單介紹。文章來源:大瀝鋁材商務(wù)網(wǎng)
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HVSC在開發(fā)廢料分選技術(shù)與裝備方面居世界領(lǐng)先地位,其中有些工作是與大的汽車公司及美國鋁業(yè)協(xié)會共同完成的。有些技術(shù),如渦流、著色分類、X射線分類、激光感應(yīng)分類法(LIBS)已在生產(chǎn)中得到應(yīng)用,在鋁合金廢料分類方面效果良好,可按合金系分選廢料。按HVSC的分選技術(shù)之一,如LIBS技術(shù)建設(shè)的鋁廢料分選生產(chǎn)線,已于2003年投產(chǎn),運轉(zhuǎn)良好,達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。
生產(chǎn)證明,采用LIBS技術(shù)可從Al-Si-Mg(6XXX)系合金廢料中分揀出鋁-鎂系(6XXX)合金,它們是汽車中應(yīng)用最多的兩類合金,此分揀技術(shù)必然會在鋁合金廢料分類方面得到推廣。LIBS技術(shù)的另一優(yōu)點是,隨著激光器與計算機(jī)制造技術(shù)的發(fā)展,LIBS裝備的價格定會有較大下降。
2008年在美國密蘇里州底特律市(Detroit)舉行的汽車輕金屬再生討論會上,杰西(Gesing)提出了一種可改善廢料分類效率的設(shè)想。他說,在汽車廢料中,鋁與鎂的廢料總是混雜一起,有必要將它們分開,這不但可以提高鋁廢料的品質(zhì),而且可催生出一個新的行業(yè)-再生鎂合金工業(yè)。
三、控制廢鋁中的雜質(zhì)文章來源:大瀝鋁材商務(wù)網(wǎng)
HVSC在研發(fā)鋁廢料分類技術(shù)與裝備方面取得了相當(dāng)大的成就,為提高廢鋁價值做出了突出貢獻(xiàn)。例如,它開發(fā)的分類變形鋁合金與鑄造鋁合金的技術(shù)得到成功應(yīng)用,在廢鋁分類技術(shù)方面具有里程碑意義,使雜質(zhì)硅及鐵的含量得到有效控制。大家知道,鋁合金中的鐵與硅含量超過一定限度時,對合金的力學(xué)性能、斷裂韌性和腐蝕行為等極為不利。
有效地分離鑄造鋁合金與變形鋁合金,可使它們分別進(jìn)入各自的流通領(lǐng)域,循環(huán)利用,材料價值大為提高,可謂物盡其用。例如,AA356.0鑄造鋁合金是一種重要的常用合金,它的硅及鐵含量分別為7.0%與0.6%,而變形鋁合金的硅與鐵的含量卻小得多,若它們的廢料混于一起,會降低變形鋁合金的等級與價值。硅元素能提高鑄造鋁合金熔體的流動性,有利于鑄造。
相反,變形鋁合金對硅、鐵及其他雜質(zhì)的控制范圍則嚴(yán)格得多,采用HVSC的技術(shù)與裝備,可按合金牌號將變形鋁合金一一分開。該公司研發(fā)的這種分類法在技術(shù)上雖然可行,但尚未在實際生產(chǎn)中獲得應(yīng)用。采用這種分揀技術(shù),可有效地將廢料中的含鐵較多碎鋁塊挑選出來,作為煉鋼脫氧劑,而剔除含鐵高的碎鋁后,鋁廢料的價值就提高了。
目前,研發(fā)循環(huán)性強(qiáng)的,即對雜質(zhì)兼容性強(qiáng)的變形鋁合金,是當(dāng)務(wù)之急。另外,汽車設(shè)計師在設(shè)計汽車鋁零部件時,應(yīng)盡量減少合金種類數(shù),應(yīng)可能多地使用再生鋁合金。廢舊罐料的回收率高與價值高,就是因為罐是全鋁的,所有合金都是5XXX系及3XXX系;罐體為3004或3104合金,罐蓋及拉環(huán)為5182合金,它們的鐵、硅含量相差無幾,只是5182合金的鎂含量高一些,而鎂在復(fù)化熔煉中不難控制,可通過熔劑精煉將其控制在一定水平。但是減少合金種類是一件困難的事情,因為不同的零件對材料性能有不同要求。在這方面做得好的是日本豐田(Toyota)汽車公司,所產(chǎn)汽車的車體內(nèi)外板為同一合金6022合金,內(nèi)板為O狀態(tài),有高的成形性;而外板為T4狀態(tài),有更高的強(qiáng)度與抗凹性能,它們對合金中的雜質(zhì)含量有很好的相容性。在廢料的搬運與處理過程中,應(yīng)盡量避免雜質(zhì)的混入,以及避免不同品種的廢料相互摻混。文章來源:大瀝鋁材商務(wù)網(wǎng)
四、結(jié)束語
自1886年鋁的商業(yè)化生產(chǎn)以來,全世界生產(chǎn)的鋁約有70%目前仍在使用。之所以如此,并不是政府行為的結(jié)果,而是循環(huán)經(jīng)濟(jì)價值的結(jié)果。再,就是鋁有很強(qiáng)的可再生性,結(jié)構(gòu)用鋁的95%以上都可以得到回收與再生利用,而且在復(fù)化時燒損也不會超過5%。但是,大部分功能用鋁,如包裝鋁箔、煉鋼用鋁、冶金還原劑用鋁、鋁粉鋁膏、燃料鋁粉等不能進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)。為了建設(shè)低碳經(jīng)濟(jì)社會與迎接“負(fù)”碳軌跡時代的到來,中國有關(guān)部門應(yīng)出臺嚴(yán)格的汽車燃料效率標(biāo)準(zhǔn),刺激鋁在交通運輸業(yè)中的應(yīng)用。