大型鑄造企業(yè)每年可產生數(shù)萬噸的鑄鐵屑,回收利用鑄鐵屑,不僅關系到我國金屬資源的節(jié)約利用,而且與能源消耗和環(huán)境保護緊密相關,因面率和高質量的回收利用鑄鐵屑,意義重大。
鑄鐵屑是鑄鐵毛坯切削過程中的粉末狀下角料,約占鑄鐵毛坯重量的10%~30%,僅山東時風集團每年約有5萬t鑄鐵屑下角料,均以廢料低價處理,造成極大的浪費。目前鑄鐵屑的重復利用一般采用簡易壓塊成型后再熔化成鐵液,不僅鑄鐵屑利用率低,耗費焦煤,而且排放污染較大。國內用大容量感應電爐進行鑄鐵熔煉的企業(yè)還比較少,特別是大容量直接熔化鑄鐵屑的研究和應用就更少,雖然大容量感應電爐雖然效率很高,但存在熔化過程中的監(jiān)控差,爐襯浸蝕加快,感應電爐內低溫磁導率降低影響熔化效率等技術瓶頸,研制一個完整的鑄鐵屑綠色回收及熔煉技術方案,實現(xiàn)清潔化生產,變廢為寶,提升資源利用率顯得尤為迫切和重要。
一、技術難點和關鍵技術
1.技術難點
(1)鐵液的氧化,鐵屑在熔化時與空氣中氧發(fā)生化學反應形成穩(wěn)定的氧化物,將嚴重危害鐵液的質量,包括元素燒損、氣孔夾渣、白口傾向等。
(2)由于鑄鐵屑為碎末狀,外表含有氧化鐵薄層,散裝密度僅為2g/cm3,氧化鐵含量較高,易使酸性爐襯侵蝕加快,不能顯示爐襯厚度,爐襯過薄易產生漏爐事故,熔化過程中的監(jiān)控技術顯得尤為關鍵。
(3)各種牌號鑄鐵件需的爐前配料,確保所需爐料的各組份的配比合理。
2.關鍵技術
(1)研制專用的屑餅機,將散裝密度僅為2g/cm3的鑄鐵屑壓成餅塊,以提高熔化效率,即降低氧化面積和提高爐內導磁性。
(2)由于鑄鐵屑熔化溫度比普通面包鐵高100℃左右,為了保證熔化,利用電爐中頻電流和電壓的相對變化關系,采用計算機技術來計算顯示爐襯厚度,以防爐襯過薄產生漏爐事故。
(3)優(yōu)化設計電源配置和爐體結構,提高電能利用率,提高熔化效率和質量,嚴格按鑄造線的要求有節(jié)奏地供給鐵液。
(4)為提高鑄鐵屑、廢鋼屑的抗氧化率,研究電爐熔煉氣體保護方式及控制方法。
廢鋁中經常含有油漆、油類、塑料、橡膠等有機非金屬雜質。在回爐冶煉前,必須設法加以清除。對于導線類廢鋁,一般可采用機械研磨或剪切剝離、加熱剝離、化學剝離等措施去除包皮。目前國內企業(yè)常用高溫燒蝕的辦法去除絕緣體,燒蝕過程中將產生大量的有害氣體,嚴重地污染空氣。如果采用低溫烘烤與機械剝離相結合的辦法,先通過熱能使絕緣體軟化,機械強度降低,然后通過機械揉搓剝離下來,這樣既能達到凈化目的,同時又能夠回收絕緣體材料。廢鋁器皿表面的涂層、油污以及其他污染物,可采用丙酮等有機溶劑清洗,若仍不能清除,就應當采用脫漆爐脫漆。脫漆爐的溫度不宜超過566℃,只要廢物料在爐內停留足夠的時間,一般的油類和涂層均能夠清除干凈。
對于鋁箔紙,用普通的廢紙造漿設備很難把鋁箔層和紙纖維層有效分離,有效的分離方法是將鋁箔紙首先放在水溶液中加熱、加壓,然后迅速排至低壓環(huán)境減壓,并進行機械攪拌。這種分離方法,既可以回收纖維紙漿,又可回收鋁箔。
廢鋁的液化分離是今后回收金屬鋁的發(fā)展方向,它將廢鋁雜料的預處理與重新熔鑄相結合,既縮短了工藝流程,又可以限度地避免空氣污染,而且使得凈金屬的回收率大大提高。
裝置中有一個允許氣體微粒通過的過濾器,在液化層,鋁沉淀于底部,廢鋁中附著的油漆等有機物在450℃以上分解成氣體、焦油和固體炭,再通過分離器內部的氧化裝置完全燃燒。廢料通過旋轉鼓攪拌,與倉中的溶解液混合,砂石等雜質分離到砂石分離區(qū),被廢料帶出的溶解渡通過回收螺旋槳返回液化倉。
(2)配料根據廢鋁料的備制及質量狀況,按照再生產品的技術要求,選用搭配并計算出各類料的用量。配料應考慮金屬的氧化燒損程度,硅、鎂的氧化燒損較其他合金元素要大,各種合金元素的燒損率應事先通過實驗確定之。廢鋁料的物理規(guī)格及表面潔凈度將直接影響到再生成品質量及金屬實收率,除油不干凈的廢鋁,將有20%的有效成分進入熔渣。
(3)再生變形鋁合金用廢鋁合金可生產的變形鋁合金有3003、3105、3004、3005、5050等,其中主要是生產3105合金。為保證合金材料的化學成分符合技術要求及壓力加工的工藝需要,必要時應配加一部分原生鋁錠。
(4)再生鑄造鋁合金廢鋁料只有一小部分再生為變形鋁合金,約1/4再生成煉鋼用的脫氧劑,大部分用于再生鑄造用鋁合金。美、日等國廣泛應用的壓鑄鋁合金A380、ADCl0等基本上是用廢鋁再生的。
重型廢鋁件重熔鋁錠 、變形鋁合金、鑄造鋁合金、鑄造鋁硅合金 GB1196GB3190GB8733GB8734。1級:同一牌號,表面無銹蝕,無夾雜物;2級:不同牌號,表面無銹蝕,無夾雜物;3級:同一牌號,含夾雜物及表面油污、銹蝕等;4級:不同牌號的混合料,含夾雜物及表面油污和銹蝕; 1、 各種機器設備的機體、各種平臺、螺旋槳、模具以及其他各種大型機器零件等;2、制造廠產生的殘次品;3、鋁廠產生的大型廢鋁錠 單個零件的重量>30公斤;夾雜物指廢鋁零件上機械嵌裝的非鋁物質。碎鋁廢料 重熔鋁錠 、變形鋁合金、鑄造鋁合金、鑄造鋁硅合金,1級:相同牌號,無夾雜物,無銹蝕;2級:不同牌號,無夾雜物,無銹蝕;3級:相同牌號,含夾雜物或銹蝕等;4極:不同牌號,含夾雜物或銹蝕等;1、加工制造過程中產生的新廢料,如:邊角料、澆冒口、切頭等;2、其它鋁碎料;廢料中的夾雜物由供需雙方議定。