再生铝加工生产技术与发展方向分析

林 涛

在对再生铝的加工生产技术进行研究的过程中，我们首先需要对其产业的主要特征及其在我国的发展现状做到充分了解。然后以此为依据，对当今我国再生铝加工生产中比较适用且典型的技术应用进行分析。最后再结合此类技术的应用及其发展需求，对其发展方向做出科学预判。通过这样的方式，才可以让再生铝的加工生产技术得以良好发展，进一步促进相关企业的发展和行业的进步，在为再生铝加工生产企业提供技术参考的同时带动相关行业与整个社会的发展。

1 我国再生铝产业特征及其发展现状

1.1 产业特征

随着近年来我国再生铝加工生产企业数量的不断增加，再生铝材料的产量也实现了显著增长。就目前来看，我国再生铝加工生产方面的产业主要特征包括以下几个方面：第一是起步比较小，规模比较小，相比较发达国家而言，我国的再生铝产业依然处在发展的初期阶段，虽然此方面的产量与消费量都比较大，但是其产业规模依然比较小，生产效率也有待进一步提升。第二是技术比较落后，虽然我国的再生铝已经经历了二十几年的发展历程，且一些加工生产企业已经初具规模，但是其生产技术依然比较落后。在目前的一些再生铝加工生产企业中，土法熔炼工艺依然在应用，且单式反射炉以及感应电炉也依然在应用，在这样的情况下，生产效率低、热效应低、回收率低等问题依然存在。第三是废杂铝原材料的进口量依然比较大，且在近年来的再生铝加工生产行业发展中呈现出了逐年上升趋势，由此可见，我国的废杂铝材料回收体系依旧不够健全，再生铝加工生产中的原材料供应存在不足。第四是环境污染比较严重，我国目前的再生铝加工生产应用的大多数技术都是火法冶炼，生产中会伴随着大量的烟气产生，而这些烟气中又含有金属氧化物和小颗粒金属，这些物质如果逸散到空气中，便会对空气环境造成污染。同时，再生铝加工生产过程中也会伴随着很多的废水和废渣产生，如果这些废物得不到有效处理，同样会对环境造成污染。尤其是其中的废渣，更是对环境具有非常大的危害性。

1.2 发展现状

近年来，随着我国经济与科技的协同发展，再生铝方面的生产加工技术也得到了不断的改良，首先是金属铝原材料的开采技术水平得到了大幅度提升，可为再生铝加工生产提供出更多的原材料；其次是再生铝加工生产企业中的相应技术与设备都得到了进一步的发展，生产技术得以显著提升，越来越多先进的技术和设备开始投入应用，传统再生铝加工生产过程中的很多问题都得到了有效解决。但是由于我国的再生铝加工生产技术起步较晚，很多技术在当今依然处于探索阶段，所以其加工生产过程中的很多问题依然需要进一步解决。比如产业生产投资比较少、产业规模需要进一步扩大、原材料进口量比例较大、环保方面的技术措施有待加强等。因此在后续的再生铝加工生产中，相关企业乃至于整个行业都应该对此做到足够重视，对其加工生产技术加以深入研究，并使其在具体的再生铝加工生产工作中得以良好应用。

2 再生铝加工生产中的主要技术

我国目前的再生铝产业规模比较小，应用到其中的加工生产技术也比较有限，很多技术依然处在试验甚至是理论阶段。就目前来看，在我国的再生铝加工生产过程中，比较成熟的技术主要有三种，第一是再生铝熔炼技术，第二是再生铝渣处理技术，第三是再生铝铸造技术。以下是对这三种主要技术及其设备应用所进行的分析。

2.1 再生铝熔炼技术

在再生铝的加工生产中，熔炼技术是一种典型且常用的技术形式，该技术的主要应用目的是采用科学合理的熔炼工艺来获得化学成分与生产要求相符且具有足够高纯度的铝合金熔体。其主要加工生产过程是通过熔炉对废铝料以及铝屑等材料重新进行熔化，熔融过程中需要做好除气、除渣、变质以及精炼等处理，从而获得到化学成分与要求相符的铝液，然后将获得到的铝液浇筑成锭。

就再生铝的熔炼技术而言，目前广泛应用的是脱气技术，也就是将气体喷射到铝合金液体中，对分压原理加以科学利用，让铝合金液体内含有的氢以气泡的形式扩散出去，从而达到良好的脱气效果。在喷射除气的过程中，可通过真空技术来进行脱气，可通过电磁搅拌技术来进行脱气，也可以通过旋转叶片、多孔耐火透气砖、喷枪等工具来进行脱气。对于喷射的气体，主要可选择N2气体、Cl2气体、Ar气体等。而在近年来的相关实践研究中发现，将N2气体、Ar气体以及SF6气体混合到一起用作喷射气体，将会让再生铝液体获得更好的脱气效。

对于其加工生产设备而言，可供选择的熔炼设备比较多，比如双室熔化炉、井式加料熔化炉、旋转式熔化炉、落差式熔化炉等。目前比较常用的设备是双室熔化炉设备。在反烟技术被应用到了双室熔化炉中之后，其中的燃烧气体有害物质含量便可控制在对环境无害的水平，加之熔炉中属于还原性气氛，所以金属的烧损率也非常低。同时双室熔化炉在应用中也具有装料种类多和装料范围大等的优势，在不需要熔盐的基础上便可获得较高的热效应，其能耗也比较低，操作方面具有较高的安全性。通过该熔炉的应用，可熔炼出较高质量的再生铝金属。

随着再生铝熔炼技术的发展，越来越多的熔炼设备也开始投入研究与应用，且其熔炼技术与操作方法也越来越朝着自动化的方向发展。在此过程中，带有电磁搅拌系统的熔炉开始投入应用，将上世纪九十年代英国EMP公司所研发的电磁搅拌系统应用其中，凭借着电磁泵结实坚固、使用寿命长、金属烧损率低等的诸多优势，可让熔炉中的铝熔体具有更加均匀的化学成分，让废铝料回收率得以显著提升。同时，通过此类熔炉设备的应用，也可以进一步提升熔炼过程中的自动化程度，让工作人员的劳动强度得以减轻，并实现炉渣量的进一步降低与车间环境的有效净化。

2.2 再生铝渣处理技术

在进行再生铝的加工生产过程中，将会伴随着较多的炉渣产生，为实现金属回收率的进一步提升，加工生产企业就需要在熔炼的过程中对其炉渣进行科学处理。就目前的再生铝加工生产技术而言，其中的再生铝渣主要可通过回转炉以及热轧炉来进行处理。

在具体的再生铝渣处理过程中，应用到的回转炉主要有两种形式，第一种是水平式回转炉，此类回转炉的整体结构比较简单，操作比较便捷，运行过程中的维护工作量也比较少。但是通过以往的实践研究发现，在通过水平式回转炉进行再生铝渣处理的过程中，需要投入大量的熔盐，其比例可达到铝材料的20%左右，且对环境的污染程度也比较严重。第二种是倾斜式回转炉，此种回转炉是将水平式回转炉作为基础发展而来的一种再生铝渣处理回转炉。在该回转炉的具体应用中，烟气会在反向流动排烟中实现二次燃烧，且其炉体、烧嘴以及排烟管也都在水平式回转炉的基础上做出了进一步的完善，从而使其燃烧热效应得到了显著提升。另外，通过倾斜式回转炉的应用，也可以让再生铝渣处理工艺中的熔盐投入量得以显著降低，其烟气对于环境的污染程度也实现了有效降低。

具体的再生铝渣处理中，还需要应用到热轧压制机，该装置可将热渣中的铝就地扒出，并将其快速冷却回收。经实践应用发现，热轧压制机的主要应用优势包括以下两个方面：第一，该设备在应用过程中不会对环境产生任何的危害，并不需要进行废渣处理室的设置；第二，在通过该装置对再生铝渣进行冷却的过程中，其自动化冷却系统的压制周期仅仅在2min～15min之间，具有很低的操作成本。

2.3 再生铝铸造技术

对于再生铝的加工生产而言，铸造技术也是一项关键的技术形式。就目前的再生铝铸造技术来看，其主要的技术措施包括以下几个方面：

第一是砂型铸造技术，此项技术是一种新型的再生铝铸造技术，具体铸造中，主要是通过计算机来进行铸件冲型以及凝固过程的模拟与优化，从而获得符合设计的铝合金铸造制品。

第二是金属型构造技术，该技术可通过自动化技术进行大批量的铝合金铸造产品生产，或者是通过机械化技术来进行小批量的铝合金铸造产品生产，将计算机模拟技术应用其中，可实现铸件、铸型以及浇注系统等各项参数的最佳获取，同时也可以对整个的铸造过程进行控制。在此种铸造技术模式下，铝合金铸件的拆卸过程主要通过机器人来进行操作。

第三是低压铸造技术，在通过该技术进行再生铝产品的铸造过程中，其铸造压力会在结晶期间增加，且具体的压力和速度都可以根据实际情况与实际铸造需求进行调整。因此，此项技术在力学性能以及组织精密要求比较高的薄壁铝合金铸件铸造中十分适用。

第四是挤压铸造技术，此项技术也叫做液态铸造技术，其主要方法是在液态条件下让铝合金结晶成型。目前此项技术在对质量具有较高要求的汽车用铝合金铸件铸造中十分适用，尤其是在陶瓷纤维复合形式的铝合金铸件铸造中，该技术更是具有十分显著的应用优势，从而在汽车壳体、车杆、活塞以及轮毅等铝合金铸件的铸造加工中得到了广泛应用。

第五是压力铸造技术，该技术是目前的铝合金缸盖、壳体以及活塞等生产中最为常用的一种方法。具体应用中，此项技术包括抽室以及冷室等的很多种技术形式。但是在该技术的具体应用中，也存在着一定的问题，其中最为主要的问题是微气孔以及显微缩孔，由于这些问题的存在，使得该技术在热处理中并不适用。

第六是喷射铸造以及连续铸造技术，这两种再生铝铸造技术是近年来发展的新型再生铝铸造技术形式。其中的喷射铸造技术又叫做物化沉积铸造技术或者是喷射成型铸造技术，它是将粉末冶金成型技术结合到传统铸造技术中，从而形成的一种快速凝固形式的铝合金铸造技术。而连续铸造技术则是将连续挤压成型技术作为基础形成的一种新型技术形式，具体应用中，将铝合金液体共同送入到连续挤压和连续铸造设备中，便可实现各种类型的铝合金铸件及其材料铸造。目前，该技术的产品已经扩展到了变形铝合金铸造制品的制作中，并在其中发挥出了显著的应用优势。

3 再生铝加工生产技术的主要发展方向

通过上述的再生铝产业特征、发展现状以及主要的加工生产技术分析可知，在再生铝未来的加工及其生产中，其主要的发展方向有三个方面，其一是原材料的有效保障，其二是成本的严格控制，其三是技术装配的升级创新。以下是对这三个主要发展方向所进行的分析。

3.1 原材料的有效保障

在当今，世界各国对于废铝的资源都格外重视，在这样的情况下，我国的废铝进口所面临的冲击也将比较大。但是就目前我国的废铝资源发展来看，因为铝的应用量在不断增加，所以其积蓄量也呈现出了日益增加的趋势。在这样的情况下，再生铝加工生产行业便可将废铝资源的购买渠道转向国内，将原来的国外废铝采购渠道予以保持，并在此基础上对国内的废铝采购市场进行拓展，逐渐提高国内的废铝回收量，同时应进行相应的回收网络建立。通过这样的方式，便可有效应对当今的废铝材料采购市场竞争问题，为再生铝加工生产提供足够的废铝资源，使其实际加工生产需求得以良好满足。

3.2 成本的严格控制

就目前的再生铝加工生产来看，成本的严格控制也是一个主要的发展方向。对于再生铝产品的加工生产而言，其主要的成本有两项，第一是废铝资源的购进成本，第二是再生铝产品的加工成本。其中，废铝资源的购进成本可达到整体成本的80%甚至更多。之所以会出现这样的情况，不仅仅是由于废铝资源自身具备很高的价值，同时也因为我国目前的再生铝行业废铝资源主要都是从国外进口，没有自主定价的权利，加之国内废铝市场不够完善，使得再生铝加工行业中的废铝原材料购进成本相当高。基于此，在未来的发展工程中，相关企业一定要对再生铝的成本加以严格控制，在确保废铝原料质量的基础上尽最大限度降低其购进价格。通过这样的方式，才可以充分满足再生铝的实际加工及其生产需求，在满足此类产品需求量的同时为其加工生产企业节约更多的经济成本，从而实现再生铝加工生产技术及相关产业的良好发展。

3.3 技术装备的升级创新

通过目前我国的再生铝加工生产技术及其装配方面的分析来看，无论是在再生铝的技术方面还是在设备方面，我国都与国外的发达国家之间存在较大差距。因此，技术与设备的升级也成为了我国再生铝加工生产技术的一个主要发展方向。随着近年来产业之间的竞争日益激烈，加之我国相应政策方面的影响，再生铝企业也开始对先进的技术以及装配加以高度重视，并逐渐投入到了新技术与新设备的引进与开发中。比如，将世界先进级别的分选设备引入到再生铝的预处理工艺中，便可使其机械化程度得以显著提升，同时也可以进一步提升再生铝加工生产过程中的废料分选效率，且能够让加工生产中的人力资源投入得以有效减少。再比如，将蓄热形式的熔炉应用到再生铝的冶炼工艺中，便可实现其余热回收系统能源利用效率的显著提升。由此可见，技术与设备的不断升级改造将会拉近我国再生铝加工生产技术与发达国家技术之间的距离，从而实现此项技术的良好发展。因此，再生铝产业以及相关企业一定要对其技术装配的升级创新做到足够重视，通过长时间的技术、装配升级改造来实现再生铝加工生产技术水平的不断提升，为相关企业以及整个行业的发展奠定坚实的技术基础。

4 结语

综上所述，随着当今社会经济与科学技术的协同发展，以再生铝为基础的铝合金材料在我国的诸多领域中都得到了广泛应用，且随着各个领域的发展，其需求量也呈现出了不断增加的趋势。在这样的情况下，再生铝加工生产行业便迎来了更多的发展机遇。但是就此类行业目前的发展现状来看，虽然再生铝加工生产技术在传统的基础上实现了一定的进步与优化，但是其中依旧有很多的问题存在，与发达国家的技术之间也具有较大差距。基于此，相关企业、研究者与技术人员 一定要加强此方面的技术研究，明确其发展趋势，以此来实现再生铝加工生产技术的良好应用与发展。这对于社会再生铝材料及其产品应用需求的充分满足、相关领域的发展以及整体社会经济与科技水平的提升都将具有非常深远的意义。