CN101915501A - 一种铝屑回收炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝屑回收炉，包括熔铝炉和设在熔铝炉一旁的侧井，以及对熔铝炉和侧井进行加热的加热系统，在熔铝炉和侧井之间设有进料管和回流管，熔铝炉中的铝液通过进料管进入到侧井中，侧井中的铝液通过回流管流回到熔铝炉中，在进料管上设有促进铝液流动的循环泵。本发明有效减少氧化烧损，提高金属收得率，高效节能；可实现连续加料生产，提高熔炼炉铝屑处理效率；符合当前市场的需要，不仅具有良好的经济效益，而且具有明显的节能、环保优势。

Description

一种铝屑回收炉

技术领域

本发明涉及铝屑回收设备，特别是一种侧井式铝屑回收炉。

背景技术

金属铝以其优越的特性，运用领域日益扩大，需求量也逐渐增长。铝除了具有优越的金属使用特性外，还有很高的可回收性，再生的效益较大。与生产原铝相比，生产再生铝在环境保护方面有着明显优点。由废铝料生产再生铝，二氧化碳排放量比用水、电生产原铝减少91％，比用燃油发电生产原铝减少97％以上，废铝的冶炼加工可以节省大量的能源消耗。可见再生铝与原铝生产相比，有着能耗低，排放少的优势；再者，在产量相同的条件下，生产再生铝的建厂投资仅为生产原铝的十分之一，节约效果显著。因此，大力发展铝的再生技术是非常有必要的。

我国是世界上最大的铝生产和消费国之一，提高再生铝的利用率，不仅可以提高有色金属资源利用率，而且能够减少污染，保护生态环境，节约宝贵的金属资源，对创建社会文明和推动技术进步都将起到积极作用。另外，矿产资源是不可再生的，意味着用一点就少一点，而我国又是有色金属资源短缺的国家，节约和合理利用资源意义非常重大。

再生铝回收包括两部分：一是加工企业生产过程中产生的边角废料，由于铝加工材综合成品率仅70％，废料量很大，例如一些切头断尾的废料、机加工产生的铝屑等等。我国一般都返回生产系统重新使用；二是社会积蓄的废杂铝。其中铝屑是铝加工企业在生产过程中产生的废屑，铝加工工艺过程中间的铝锭(或者铝棒)在进行热轧前需要进行铣面处理，对于铸锭铣面量在15～20mm厚，铣屑量为成品量的10～15％，而对铝铸件进行切削加工时，切屑约占铸件重量的20％，最高达30％左右，由此可见铝的生产加工过程将会产生大量的铝屑。随着近年来铝生产量的不断增大，与之相伴产生的铝屑量也是相当大的。

铝屑的回收熔炼工艺，不同于一般较大块的废铝回收，铝屑较轻，且面积较大，熔化时极易被火焰吹起氧化，有时最高烧损率在70％以上，致使再生利用率较低，如何减少烧损，提高铝的回收率，是铝屑回收需要重点解决的问题，也是主要的难点问题。如果熔炼方法不当将会造成严重的氧化烧损，不仅浪费能源而且污染环境。目前的铝加工厂一般采用的处理方式是，将铝屑打包挤压成块后加入炉内熔化，这样处理虽然比将铝屑直接加入熔炼室氧化烧损降低很多，但烧损率仍然高达10～15％。目前市场上铝价达12000元/吨左右，研发一种高效、低氧化烧损的铝屑熔炼设备，回收利用铝锭铣面加工过程中产生的铝屑，不仅可以降低铝加工过程生产成本，具有良好的经济效益，而且每生产1吨再生铝可以节约95％的能源，节能环保具有显著的社会效益。

国内较大的废料企业一般都是返回上一级熔炼设备中进行重熔，而其余的较小的废料及铝屑则多采用的是普通熔铝炉或坩埚式感应熔铝炉。普通熔铝炉在铝熔化过程中的优势是生产率稍高，但工人劳动强度大，而且由于大多数采用火焰直接加热，导致铝屑极易被氧化燃烧，致使烧损率太高，回收率低，采用这种方式铝屑的回收率通常只有70％左右。对于专门用来熔化回收铝屑的铝屑覆盖熔化技术的应用多采用机械泵、永磁搅拌机、电磁搅拌器等装置使熔铝炉铝屑投料口的铝液产生旋涡，铝屑投放到铝液旋涡中，被融化带走。但是，这些方法都存在一些缺点。

机械泵：该方法的工作原理就是通过机械泵对铝液进行抽送，在使用该方法进行铝屑回收时，由于机械被泵需要与高温铝液直接接触，故机械泵的使用寿命较短，并且设备的维护费用很高，设备工作时无法在投料区破坏铝表面的氧化膜，铝屑不容易被铝液迅速包裹，因此容易被氧化，形成烧损。

永磁搅拌器：永磁搅拌装置的结构主要分为三部分，一是永磁体，一是驱动永磁体旋转的机械部分，此外为了确保永磁体不因温度高而退磁必须使用冷却系统。由于炉底一般较厚，为了产生足够大的磁场必须使用体积和重量很大的永磁体，永磁体产生的磁场为静止磁场，不能对铝熔液做功，永磁搅拌装置为了产生旋转磁场，必须依靠机械装置为永磁体提供旋转动力，由于永磁体重量以吨计，这是一个重量较重且经常运动的部件，机械装置常年运行，难免损坏，维修工作量大，影响生产是不可避免的。且永磁的搅拌实际属于离心分离，不可能实现熔液化学成分的均匀。此外，永磁对温度的比较敏感，高温时就回发生退磁现象，因此需要严格控制炉底温度。

电磁搅拌器：将该方法的工作原理是通过强电流作用导体产生磁场，并经磁场的变化使磁场有力作用于铝液，使投料口内的铝液旋转，该设备存在的问题是，电磁发生器产生强磁场的前提是需要通过强电流，而强电流通过导体时必然会产生很大的热量，所以电磁磁发生器必须要配置良好的冷却系统。电磁发生器产生的磁力需要带动整个加料井内铝液运动，所需要的能量大、设备体积庞大、能耗极高。

降低能耗和提高金属收得率是发展铝屑炉的基本要求，但是仅仅做到这些是远远不够的，国外已经相当的重视金属再生过程中的环保问题，因此最新发展趋势是高效、清洁环保型，要求不仅能够高效的熔炼铝屑，同时要处理好在熔炼过程中的污染问题。我国再生铝生产企业，生产规模小，熔炼设备陈旧，所以能源消耗较大，熔炼过程烧损较大，尤其是屑类较细轻的废料的氧化烧损就更加严重，这不仅造成有限金属资源的浪费，而且还严重地污染了环境。相比之下，英国EMP电磁泵技术就有很大的优势，然而，铝屑炉的“心脏”部位为铝屑的沉熔装置，该设备目前依赖进口，因此虽然该炉型在铝屑熔炼方面有很大的优势，但是存在进口设备资金需要量较大的问题，推广使用存在一定的难度，如果能够实现该设备的国产化，可以有效的降低设备成本，为提高国内铝屑处理能力和工艺水平提供设备基础。

发明内容

本发明所要解决的问题就是提供一种结构合理、简单实用的铝屑回收炉，有效提高了金属收得率，增加了再生铝产量，减少环境污染。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种铝屑回收炉，其特征在于：包括熔铝炉和设在熔铝炉一旁的侧井，以及对熔铝炉和侧井进行加热的加热系统，在熔铝炉和侧井之间设有进料管和回流管，熔铝炉中的铝液通过进料管进入到侧井中，侧井中的铝液通过回流管流回到熔铝炉中，在进料管上设有促进铝液流动的循环泵。铝液在循环泵的推动下在熔铝炉与加料井间往复循环流动，使得各处的铝水质地均匀化，同时减少或消除了温度分层。

进一步的，所述侧井包括设在支架上的侧井本体和设在侧井本体顶端的井盖，在侧井本体中设有圆柱形加料井，进料管的一端连接在加料井底部的侧壁上，回流管的一端连接在加料井底端面上，井盖上设有加料口。加料口上可以配置自动给料装置进行连续送料。

进一步的，所述加料井的侧面与底端面之间设有圆弧过渡。便于铝液流动，使铝液不会积存。

进一步的，所述侧井本体的上端设有与加料井连通的排烟口，排烟口上接有排烟管，排烟管顶端设有排烟罩，侧井本体的下端设有与加料井连通的清渣口。

进一步的，所述井盖上设有测控加料井内温度的温控装置。

进一步的，所述进料管与加料井连通的一端设有螺旋段。使铝液进入加料井时产生一定卷吸能力的铝液旋涡，同时流动也不能太过激烈，防止铝液过多地暴露在空气中被氧化。

进一步的，所述进料管的另一端连接在熔铝炉的底部，回流管的另一端连接在熔铝炉的底部。便于熔铝炉中铝液进行完全的循环流动。

进一步的，所述回流管上设有测定铝液温度的温感装置，温感装置与温控装置相连。实现加料井与铝液温度的串级控制。

进一步的，所述温感装置包括插在回流管壁上的热电偶，热电偶的感应端伸入回流管中与铝液接触，热电偶的连接端与温控装置相连。热电偶简单实用，测定温度的速度快，精度高。

进一步的，所述循环泵为电磁泵。对温度不敏感，成本低、能耗低。

采用上述技术方案后，本发明具有如下优点：有效减少氧化烧损，提高金属收得率，高效节能；可实现连续加料生产，提高熔炼炉铝屑处理效率；符合当前市场的需要，不仅具有良好的经济效益，而且具有明显的节能、环保优势。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明一种实施例的结构示意图；

图2为图1中A-A剖视图；

图3为图1中C-C剖视图。

具体实施方式

如图1至3所示本发明一种实施例的结构示意图，一种铝屑回收炉，包括熔铝炉1和设在熔铝炉一旁的侧井2，以及对熔铝炉和侧井进行加热的加热系统，在熔铝炉和侧井之间设有进料管3和回流管4，熔铝炉中的铝液通过进料管进入到侧井中，侧井中的铝液通过回流管流回到熔铝炉中，在进料管上设有促进铝液流动的循环泵5，循环泵采用电磁泵，熔铝炉上设有排放铝液的放液口11；侧井包括设在支架23上的侧井本体21和设在侧井本体顶端的井盖22，在侧井本体中设有圆柱形加料井211，进料管的一端连接在加料井底部的侧壁上，进料管的另一端连接在熔铝炉的底部，回流管的一端连接在加料井底端面上，回流管的另一端连接在熔铝炉的底部；井盖上设有加料口221，加料井的侧面与底端面之间设有圆弧过渡212，侧井本体的上端设有与加料井连通的排烟口213，排烟口上接有排烟管214，排烟管顶端设有排烟罩215，侧井本体的下端设有与加料井连通的清渣口216，井盖上设有测控加料井内温度的温控装置222；在进料管与加料井连通的一端设有螺旋段31。另外在回流管上设有测定铝液温度的温感装置41，温感装置包括插在回流管壁上的热电偶，热电偶的感应端伸入回流管中与铝液接触，热电偶的连接端与温控装置相连。

上述实施例中，对熔铝炉和侧井进行加热的加热系统可采用电加热或火焰加热；熔铝炉和侧井的炉衬要选取适当的耐火材料，满足在大量铝液长期搅拌循环的使用条件下，仍能够满足给定工况的正常使用；另外对铝液温度的控制至关重要，既要保证加料井接受到最大的热量，又要确保铝液不至于过热，因此，控温方式采用“串级控制”，通过温控装置和温感装置分别监测加料井和铝液的温度，随着加料井温度升高，铝液的温度也跟着升高，当加料井的温度达到人为设定值的时候，温度控制转入铝液温控模式。采用串级控制后，使得熔铝炉和侧井吸引的热量能够达到最大并且铝液也不至于过热，在提高产品质量的同时，延长了熔铝炉和侧井的使用寿命。循环泵安装在进料管上，方便循环泵的更换、维护、检修。在加料口上配置自动给料装置进行连续送料，可实现连续生产加料生产，提高熔炼炉铝屑处理效率，同时封闭给料装置，满足环保要求，减少环境污染，并且将熔炼好的铝液通过放液口排放出去进行下一步工序，使熔铝炉和侧井内铝液的液面保持在一定水平高度，如图2和3中I处虚线所示。

另外还有一些需要注意的问题，比如清渣过程要尽量在熔铝炉内进行，炉内沉渣也尽量留在熔铝炉内，过多的铝渣不仅会影响电磁泵的工作，而且铝渣进入加料井漂浮在铝液表面会影响加入铝屑的熔沉。若投入铝屑未经过前期处理，其内部可能混有大量的可燃物、污染物，所以采用封闭式送料结构，送料之前，利用侧井产生的废热烟气对物料进行干燥和预热，既节约能源又减少了环境污染，真正把侧井炉建成环保节能型的设备。

本发明将铝屑投入到呈旋涡状快速流动的铝液中，铝屑快速被铝液卷吸覆盖，依靠铝液的热量将铝屑熔化，从而减少了铝屑在高温状态下的氧化烧损，提高了金属收得率，增加了产量；另外，铝液在循环泵的推动下在熔铝炉与加料井间往复循环流动，使得各处的铝水质地均匀化，同时减少或消除了温度分层。由于熔炼过程是在铝液包围的环境下进行的，减少了盐渣的产生和合金的污染，同时具有高产量、能耗低的特性。

本发明提供的设备将铝屑熔炼过程的氧化烧损降低到4％以下，比打包熔炼技术降低了10％左右，有效提高了金属收得率；目前铝屑按照1.2万元/吨，采用铝屑炉熔炼1吨铝屑可以节省金属0.1吨，同时生产1吨再生铝，能耗≤210×10⁴KJ/(t·Al)，与生产1吨原铝相比节约95％能源，可节水10.05吨，少排放二氧化碳0.8吨、二氧化硫0.6吨。可见，本发明不仅具有良好的经济效益，而且具有明显的节能、环保优势，是一项效益巨大的节能工程。

Claims (10)

1.一种铝屑回收炉，其特征在于：包括熔铝炉(1)和设在熔铝炉一旁的侧井(2)，以及对熔铝炉和侧井进行加热的加热系统，在熔铝炉和侧井之间设有进料管(3)和回流管(4)，熔铝炉中的铝液通过进料管进入到侧井中，侧井中的铝液通过回流管流回到熔铝炉中，在进料管上设有促进铝液流动的循环泵(5)，熔铝炉上设有排放铝液的放液口(11)。

2.根据权利要求1所述的一种铝屑回收炉，其特征在于：所述侧井包括设在支架(23)上的侧井本体(21)和设在侧井本体顶端的井盖(22)，在侧井本体中设有圆柱形加料井(211)，进料管的一端连接在加料井底部的侧壁上，回流管的一端连接在加料井底端面上，井盖上设有加料口(221)。

3.根据权利要求2所述的一种铝屑回收炉，其特征在于：所述加料井的侧面与底端面之间设有圆弧过渡(212)。

4.根据权利要求2所述的一种铝屑回收炉，其特征在于：所述侧井本体的上端设有与加料井连通的排烟口(213)，排烟口上接有排烟管(214)，排烟管顶端设有排烟罩(215)，侧井本体的下端设有与加料井连通的清渣口(216)。

5.根据权利要求2所述的一种铝屑回收炉，其特征在于：所述井盖上设有测控加料井内温度的温控装置(222)。

6.根据权利要求1或2所述的一种铝屑回收炉，其特征在于：所述进料管与加料井连通的一端设有螺旋段(31)。

7.根据权利要求1或2所述的一种铝屑回收炉，其特征在于：所述进料管的另一端连接在熔铝炉的底部，回流管的另一端连接在熔铝炉的底部。

8.根据权利要求1、2或5所述的一种铝屑回收炉，其特征在于：所述回流管上设有测定铝液温度的温感装置(41)，温感装置与温控装置相连。

9.根据权利要求8所述的一种铝屑回收炉，其特征在于：所述温感装置包括插在回流管壁上的热电偶，热电偶的感应端伸入回流管中与铝液接触，热电偶的连接端与温控装置相连。

10.根据权利要求1所述的一种铝屑回收炉，其特征在于：所述循环泵为电磁泵。

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