摘要：隨著世界能源供應的日趨緊張和環境壓力的增大，鋁工業面臨節能降耗的緊迫任務，對鋁的回收是其中一個重要環節。本文重點介紹了鋁爐渣的處理技術及裝備特點，并分析了設備投入所取得的經濟效益。
關鍵詞：鋁爐渣 回收處理 技術設備 節能
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、生產工藝等因素有關。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，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、生產工藝等因素有關。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，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
近年來我國鋁工業發展迅速，原鋁產量和消耗量已穩居世界第一位，然而，鋁工業又是典型的高能耗產業，且國內大部分的鋁加工企業的綜合成材鋁約在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年資料統計：所有鋁加工行業造渣量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、研磨料、肥料及印刷等行業，也為鋁加工企業帶來不小的經濟效益。
1 鋁渣的組成性質及其處理措施
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 基本組成：金屬鋁(占渣量的40-60%)，Al2O3，Fe/Si/Mg的氧化物及K/Na/Ca/Mg等的氯化物等；
基本性質：鋁渣的溫度較高，遇空氣可發生氧化反應，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重要的。渣量多少與熔煉溫度、爐料狀態、生產工藝等因素有關。正常生產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，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，渣中混有相當數量的熔體，若此時扒渣，隨渣帶出的熔體重量約是渣重量的60%。⑦使用專業的扒渣工具及工藝。
2 鋁渣回收處理技術
我國的鋁渣回收處理技術工藝起步較晚，設備和工藝較為落后，很多企業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。
國外鋁渣處理技術經過多年發展和完善，已形成了比較有代表性的技術設備。
2.1 MRM方法 日本企業多數采用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備中，使鋁液沉積于設備底部，這時要加入能產生放熱反應的熔劑，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，通入氮氣防止金屬氧化。特點是氧化損耗少，操作環境好。缺點是渣量多時要使用多臺設備。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將氧消耗掉后，就能維持低氧狀態。設備緊湊、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。此方法優點是操作環境好，回收鋁后的渣餅通過破碎后作為鋼鐵用造渣劑。
3 國內代表性處理設備介紹
國內近些年也很多先進的工藝設備得以應用，較具代表性的有如下兩種：
3.1 壓渣機 壓渣機是一種IGDC技術改進的熱渣處理設備，其設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，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，但需額外設備進行后續處理。
3.1.2 設備特點 設計緊湊、占地面積小、環境灰塵少、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技術改進的設備，其設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，通過對熱態鋁渣進行碾壓、攪拌來分離出液態鋁液，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。
3.2.2 設備特點 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，當電解質含量高時，可稍作分揀后回爐）；中塊-作為攪拌時的降溫添加料循環使用；細灰-可售出他用（作為一種可再生的資源繼續利用，已經在回收鋁、生產硫酸鋁、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域得到了廣泛的應用）。
3.3 設備投用的經濟效益 某鋁加工企業熔鑄車間實際應用熱渣處理回收裝置所產生的經濟效益進行分析：
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 按現行鋁價及鋁渣的價格換算，其價值與單純賣渣產生的經濟價值差約在40～70萬元左右，除去設備的折舊，耗材，人工，能耗等約5萬元的成本，設備的投入回收期在3～6個月。
3.3.3 使用鋁渣處理設備，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 結語
隨著全球性能源匱乏及環境污染問題的凸顯，以及鋁加工行業日益激烈的競爭格局的形成，今后鋁加工行業必然向著降低能耗，減少排放方向發展，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,渣中混有相當數量的熔體，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如下：Na2SiF6→2NaF+SiF4；2NaF+Al2O3→NaAlO2+NaAlOF2 ；4NaF+2Al2O3→3NaAlO2+NaAlF4 ；6NaF+Al2O3→2AlF3+3Na2O 反應物AlF3與鋁、氧發生放熱反應，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：應當指出，經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，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（經特殊處理），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5000t鋁合金，可將原來因熔損而造成的經濟損失減少40萬元，經濟效益相當可觀。
