鋁有一系列的優點,但其最大優點能是其回收性強,可一次又一次地反復循環利用。再生鋁與原鋁生產相比,對鋁性能無影響,復化重熔時的氧化損失也不過2%~3%,每一次循環再生可節約95%左右的能源,并減少相應的二氧化碳排放量,這對建設低碳經濟有著巨大的意義。啤酒罐的循環利用很能說明問題,從罐的生產、裝料、銷售、消費、廢罐回收到再生利用,每次循環周期不超過60天。在過去的近幾年內,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。汽車工業主要應用的是再生鋁合金。文章來源:大瀝鋁材商務網
一、鋁回收與再生利用的優點
除了節能與減排以外,廢鋁還是一種有用的資源,對需要進口鋁的國家與地區來說,多利用一些再生鋁,可以減少鋁的進口,改善貿易收支平衡,增加就業機會,為制造業與加工業提供充足的原料,少用或不用固體廢棄物堆埋場地,消除由工業引起的氣候變化。
對工業進行的全面調查與評估顯示,鋁的循環利用優點著實很大,每生產1噸原鋁,發電、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。可是生產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,即可節電約95%,溫空氣體排放下降95%左右。產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周期中就可得到回收,僅有微量損失。
在美國鋁業協會發表的《鋁工業概覽》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,從可持續發展的觀點來看,回收鋁已成為一種常規的原料“城市礦山”,是一種節能減排的可循環利用的材料。汽車工業為了降低車的自身質量,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“永遠不竭”的礦山。另外,建筑工業的用鋁也在上升,這使社會積蓄的鋁增多。文章來源:大瀝鋁材商務網
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,再通過固定回收網送到回收鋁的企業。啤酒罐是用3004、3104、5182等合金制成的,在復化廢料時應嚴格控制其不可避免的雜質鐵及硅。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、洗衣機等)的回收必須按法規條例進行,是強制性的。若對廢罐回收制定帶有強制性的條例,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。罐料生產企業如美國鋁業公司(Alcoa)與諾威力鋁業公司(Nevelis)都建立了各自獨立的回收系統,不但促進了回收率的提高,而且對保證廢料品質起了一定的作用。文章來源:大瀝鋁材商務網
航空航天工業用的高強度2XXX系及TXXX系合金通常不回收。在美國,退役的飛機保存在干燥荒涼之地,有選擇性地拆解,作為備件來源。經過鑒定評估,合格的鋁合金零部件的價值比廢鋁的經濟價值高得多。因此,進入鋁廢料流通渠道的、經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:大瀝鋁材商務網
2003年,杰西等在一篇關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,破碎后的廢料中,鋼鐵通過磁選機得以剔除。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)作進一步的最后處理。當然,這些廢金屬收購站、破碎廠、浮選廠的數量、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:大瀝鋁材商務網
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HVSC在開發廢料分選技術與裝備方面居世界領先地位,其中有些工作是與大的汽車公司及美國鋁業協會共同完成的。有些技術,如渦流、著色分類、X射線分類、激光感應分類法(LIBS)已在生產中得到應用,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的分選技術之一,如LIBS技術建設的鋁廢料分選生產線,已于2003年投產,運轉良好,達到了預期目標。
生產證明,采用LIBS技術可從Al-Si-Mg(6XXX)系合金廢料中分揀出鋁-鎂系(6XXX)合金,它們是汽車中應用最多的兩類合金,此分揀技術必然會在鋁合金廢料分類方面得到推廣。LIBS技術的另一優點是,隨著激光器與計算機制造技術的發展,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,而且可催生出一個新的行業-再生鎂合金工業。
三、控制廢鋁中的雜質文章來源:大瀝鋁材商務網
HVSC在研發鋁廢料分類技術與裝備方面取得了相當大的成就,為提高廢鋁價值做出了突出貢獻。例如,它開發的分類變形鋁合金與鑄造鋁合金的技術得到成功應用,在廢鋁分類技術方面具有里程碑意義,使雜質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,可使它們分別進入各自的流通領域,循環利用,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、鐵及其他雜質的控制范圍則嚴格得多,采用HVSC的技術與裝備,可按合金牌號將變形鋁合金一一分開。該公司研發的這種分類法在技術上雖然可行,但尚未在實際生產中獲得應用。采用這種分揀技術,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,研發循環性強的,即對雜質兼容性強的變形鋁合金,是當務之急。另外,汽車設計師在設計汽車鋁零部件時,應盡量減少合金種類數,應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,所產汽車的車體內外板為同一合金6022合金,內板為O狀態,有高的成形性;而外板為T4狀態,有更高的強度與抗凹性能,它們對合金中的雜質含量有很好的相容性。在廢料的搬運與處理過程中,應盡量避免雜質的混入,以及避免不同品種的廢料相互摻混。文章來源:大瀝鋁材商務網
四、結束語
自1886年鋁的商業化生產以來,全世界生產的鋁約有70%目前仍在使用。之所以如此,并不是政府行為的結果,而是循環經濟價值的結果。再,就是鋁有很強的可再生性,結構用鋁的95%以上都可以得到回收與再生利用,而且在復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、燃料鋁粉等不能進入循環系統。為了建設低碳經濟社會與迎接“負”碳軌跡時代的到來,中國有關部門應出臺嚴格的汽車燃料效率標準,刺激鋁在交通運輸業中的應用。