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。
廢鋁鐵回收再生加工,一般經過以下四道基本工序。
(1)廢鋁料的備制首先,對廢鋁進行初級分類,分級堆放,如純鋁、變形鋁合金、鑄造鋁合金、混合料等。對于廢鋁制品,應進行拆解,去除與鋁料連接的鋼鐵及其他有色金屬件,再經清洗、破碎、磁選、烘干等工序制成廢鋁料。對于輕薄松散的片狀廢舊鋁件,如汽車上的鎖緊臂、速度齒輪軸套以及鋁屑等,要用液壓金屬打包機打壓成包。對于鋼芯鋁絞線,應先分離鋼芯,然后將鋁線繞成卷。
鐵類雜質對于廢鋁的冶煉是十分有害的,鐵質過多時會在鋁中形成脆性的金屬結晶體,從而降低其機械性能,并減弱其抗蝕能力。含鐵量一般應控制在1.2%以下。對于含鐵量在1.5%以上的廢鉛,可用于鋼鐵工業(yè)的脫氧劑,商業(yè)鋁合金很少使用含鐵量高的廢鋁熔煉。目前,鋁工業(yè)中還沒有很成功的方法能令人滿意地除去廢鋁中過量鐵,尤其是以不銹鋼形式存在的鐵。
再生鋁由于其節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢,近年來成為各國關注發(fā)展的重點。中國作為缺少能源、資源的國家發(fā)展再生鋁更是刻不容緩。近十幾年來,再生鋁隨著鋁工業(yè)的發(fā)展在中國也蓬勃發(fā)展起來。形成了上海新格、浙江萬泰等一批再生鋁企業(yè),對于支持和促進我國的可持續(xù)發(fā)展也起到了一定的作用。但同時,再生鋁發(fā)展過程中也出現(xiàn)了一些急需解決的問題,資源利用效率低就是目前存在的一個普遍的問題。
回收的廢舊鋁中大多為鋁合金,主要有8個系列,其中4系列為鋁硅系、5系列為鋁鎂系、6系列為鋁鎂硅系,是合金成分較高的系列,有較高的回收價值。但目前,國內許多再生企業(yè),并沒有考慮到回收廢鋁的合金成分組成,把所有的廢鋁全部放入熔爐,這樣不僅會破壞合金成分,也降低了再生鋁的品位,浪費了資源。
廢鋁切片回收的預處理方法:
(1)次切片 檔次較高的廢鋁切片主要成分有鑄造鋁合金、合金鋁、純鋁等,其中前兩項的牌號眾多,目前還很難按牌號分類,在大型再生鋁廠,一般只經過篩分除去混入的泥土等,即可直接入爐熔煉。在小再生鋁企業(yè),對此類廢鋁則要人工將其分成鑄造鋁合金、合金鋁和純鋁,然后分別利用。
(2)低檔次切片 對于低檔次的切片和焚燒過的碎廢鋁料(后者大型再生鋁廠一般不用)要進行較復雜的分選,因其成分極為復雜,除廢鋁之外還含有廢鋼、廢銅、廢鉛等金屬,并含有其他廢棄物。對此類廢料的分選主要靠人工,首先篩出泥土和垃圾,然后用手工分選。手工分選大都在操作臺上進行,主要靠工人目測和經驗進行挑選,先分選出非金屬廢料,然后分選廢金屬,其中對廢銅和廢純鋁的挑選格外精心,因廢銅可增加產值,純鋁廢料如廢鋁線等,都是再生鋁熔煉中調整成分的原料。分出的廢鋁是混雜的,一般不再細分。