CN108165750A - 铝及铝合金废料回收处理方法及应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了铝及铝合金废料回收处理方法及应用，涉及合金加工技术领域。该回收处理方法首先对铝及铝合金废料进行回收分类后，然后采用中频感应式熔铝法对其进行回收处理利用，此法大大降低了氧化烧损率，使得材料利用率升高，熔体清洁度和生产效率提高，且污染少，改善了现有回收处理方法中存在的材料利用率低、熔体清洁度差、生产效率低、污染严重的技术问题。本发明还提供了铝及铝合金废料回收处理方法的应用，鉴于上述铝及铝合金废料回收处理方法的优势，使得其在铝制品回收利用中有广泛的应用，为铝制品回收利用提供了生产依据。

Description

铝及铝合金废料回收处理方法及应用

技术领域

本发明涉及合金加工技术领域，具体而言，涉及铝及铝合金废料回收处理方法及应用。

背景技术

铝有一系列的优点，但其最大优点能是其回收性强，可一次又一次地反复循环利用。再生铝与原铝生产相比，对铝性能无影响，利用快速环保的方式复化重熔时的氧化损失也不过1％，每一次循环再生可节约95％左右的能源，并减少相应的二氧化碳排放量，这对建设低碳经济有着巨大的意义。

除了节能与减排以外，废铝还是一种有用的资源，对需要进口铝的国家与地区来说，多利用一些再生铝，可以减少铝的进口，改善贸易收支平衡，增加就业机会，为制造业与加工业提供充足的原料，少用或不用固体废弃物堆埋场地，消除由工业引起的气候变化。对工业进行的全面调查与评估显示，铝的循环利用优点着实很大，每生产1吨原铝，发电、输电损失与燃料运输所需的总能耗约为45000千瓦时，排放二氧化碳约12吨。可是生产1吨再生铝的能耗仅约2800千瓦时，排放的二氧化碳只有约600千克，即可节电约95％，温空气体排放下降95％左右。

国内铝及铝合金废料回收方法主要有以下方法，一是坩埚熔炼法，即采用普通坩埚炉不分合金种类方式，以普通煤炭作为热源融化成铝液，后将铝液浇注成小块铝锭，然后再用于重熔。这种方法合金类型混乱，利用率低，熔体清洁度一般，采用煤炭作为热源，生产效率低，污染较为严重；二是直接熔炼法，即将所回收废料统一进行分类，直接将所回收废料装入熔炼炉，经过加热、配料等，铸造成化学成分合格的扁锭，作为铝板带材坯料。该法对合金进行分类回收可利用率高，所需能源为煤气或天然气，熔体清洁度差，生产效率一般，环境污染较为严重。

有鉴于此，特提出本发明以解决上述技术问题。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种铝及铝合金废料回收处理方法，采用中频感应式熔铝法对铝及铝合金废料进行回收处理利用，该方法对铝及铝合金废料分类回收，可利用率高，熔体清洁度和生产效率高，且污染少，改善了现有回收处理方法中存在的铝利用率低、熔体清洁度差、生产效率低，污染严重的技术问题。

本发明的第二个目的在于提供一种铝及铝合金废料回收处理方法的应用。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明提供了一种铝及铝合金废料回收处理方法，包括以下步骤：

(a)将铝及铝合金废料回收分类，打包处理；

(b)采用中频感应式熔铝法将打包处理后的铝及铝合金废料进行熔解，得到熔体；

(c)将熔体导入熔炼炉进行合金配比，除气、除渣，铸造成扁锭毛坯，即完成铝及铝合金废料的回收处理。

进一步的，步骤(a)中，采用光谱仪对铝及铝合金废料进行初步检测，确定合金类别后统一分类。

进一步的，步骤(a)中，将回收分类后的铝及铝合金废料打包处理后形成打包块，将打包块码垛于托盘待使用。

进一步的，步骤(b)中，将打包处理后的铝及铝合金废料置于中频感应熔铝炉进行熔解。

进一步的，步骤(b)中，所述熔体温度为730-760℃。

进一步的，步骤(b)中，熔解时间为50-60min。

进一步的，步骤(c)中，将熔体倒入铝水包，进而导入熔炼炉进行合金配比，除气、除渣，铸造成铝板带箔用扁锭毛坯。

进一步的，所述铝及铝合金废料选自铝易拉罐、铝单丝、铝棒、铝板材边角料、铝型材或铝箔中的一种或者至少两种的组合。

进一步的，所述铝及铝合金废料回收处理方法，包括以下步骤：

(a)采用光谱仪对铝及铝合金废料进行初步检测，确定合金类别后统一分类回收分类，将回收分类后的铝及铝合金废料打包处理，形成打包块，将打包块码垛于托盘待使用；

(b)将打包处理后的铝及铝合金废料置于中频感应熔铝炉进行熔解，得到熔体；

(c)将熔体导入熔炼炉进行合金配比，除气、除渣，铸造成铝板带箔用扁锭毛坯，即完成铝及铝合金废料的回收处理。

本发明还提供了上述铝及铝合金废料回收处理方法在铝制品回收利用中的应用。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明提供了一种铝及铝合金废料回收处理方法，首先对铝及铝合金废料进行回收分类后，然后采用中频感应式熔铝法对其进行回收处理利用，此法大大降低了氧化烧损率，使得材料利用率升高，熔体清洁度和生产效率提高，且污染少，改善了现有回收处理方法中存在的氧化烧损率高、材料利用率低、熔体清洁度差、生产效率低、污染严重等技术问题。

(2)本发明采用中频感应式熔铝炉对铝及铝合金废料进行熔解，由于中频感应加热的原理为电磁感应，其热量在工件内自身产生，不需烧炉专业工人提前进行烧炉和封炉工作。由于该加热方式升温速度快，所以氧化极少，中频加热氧化烧损率仅为0.5％，煤气炉加热的氧化烧损为2％，燃煤炉达到3％，采用中频感应式熔铝炉进行熔解废料，其材料利用率可达95％。

(3)本发明提供了一种铝及铝合金废料回收处理方法的应用，鉴于上述铝及铝合金废料回收处理方法的优势，使得其在铝制品回收利用中有广泛的应用，为铝制品回收利用提供了生产依据。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

根据本发明的一个方面，提供了一种铝及铝合金废料回收处理方法，包括以下步骤：

(a)将铝及铝合金废料回收分类，打包处理；

(b)采用中频感应式熔铝法将打包处理后的铝及铝合金废料进行熔解，得到熔体；

(c)将熔体导入熔炼炉进行合金配比，除气、除渣，铸造成扁锭毛坯，即完成铝及铝合金废料的回收处理。

本发明提供的铝及铝合金废料回收处理方法，首先对铝及铝合金废料进行回收分类后，然后采用中频感应式熔铝法对其进行回收处理利用，此法大大降低了氧化烧损率，使得材料利用率升高，熔体清洁度和生产效率提高，且污染少，改善了现有回收处理方法中存在的氧化烧损率高、材料利用率低、熔体清洁度差、生产效率低、污染严重等技术问题。

具体的，在本发明中，铝及铝合金废料可以指铝及铝合金产品生产加工过程中所产出的工艺废料，也包括从社会上回收的各类废铝及废铝合金。具体分类可参考国家标准《GB/T13586-2006》。

作为本发明的一种优选实施方式，铝及铝合金废料选自铝易拉罐、铝单丝、铝棒、铝板材边角料、铝型材或铝箔中的一种或者至少两种的组合。

步骤(a)中，采用光谱仪对铝及铝合金废料进行初步检测，确定合金类别后统一分类。

由于铝及铝合金废料来源复杂，形状各异，常夹杂一些其他金属及非金属，成分变化范围很大，表面不洁净。故需要对铝及铝合金废料进行预处理。如果在熔炼前不将这些物质清除干净，不但会造成铝熔体严重吸气，在随后的凝固过程中产生气孔、疏松等缺陷。此外，在生产中还会产生大量有害气体，严重污染环境。因此，需要对铝及铝合金废料进行预处理。

首先，是除去废料中夹杂的其它金属和非金属；其次，是按照合金成分对废料进行分类。例如，纯净度较高的1系纯铝、含有Cu、Mg的2系铝合金、含有Mn的3系铝合金、含有Si的4系铝合金，含有Mg的5系铝合金、含有Si、Mg的6系铝合金、含有Cu、Mg、Zn的7系铝合金，含有Fe的8系铝合金。

根据铝及铝合金废料中合金成分的不同，进行分类，将合金成分相同或者相近的铝及铝合金废料放在一起处理，这样使得重熔后的产品成分单一，便于后续的处理利用。不同类别的铝及铝合金废料不应相混。

再次，铝及铝合金废料表面的杂物、油污应予以剔除。

作为本发明的一种优选实施方式，步骤(a)中，将回收分类后的铝及铝合金废料打包处理后形成打包块，将打包块码垛于托盘待使用。

打包的目的是把松散的、轻薄的废料压实，并制成一定重量、尺寸和密度的打包块。密实的铝及铝合金废料便于运输和装炉熔炼，在熔炼过程中金属的氧化损失也较小。

多采用打包机对铝及铝合金废料打包，打包块的密度通常取决于打包压力的大小及所压制废料的厚度。

所采用的打包机的技术参数：主电机功22KW，主缸压力为25MPa，主缸行程为1600mm，侧缸压力为25MPa，侧缸行程为1460mm，压缩室尺寸1800×1300×7500mm，生产率20块/小时。

打包块的规格(长度×宽度×高度)为：600mm×340mm×400mm。

采用中频感应式熔铝法将打包处理后的铝及铝合金废料进行熔解，得到熔体。作为本发明的一种优选实施方式，步骤(b)中，将打包处理后的铝及铝合金废料置于中频感应熔铝炉进行熔解。

中频感应式熔铝炉由于中频感应加热的原理为电磁感应，其热量在工件内自身产生，不需烧炉专业工人提前进行烧炉和封炉工作。由于该加热方式升温速度快，所以氧化极少，中频加热氧化烧损率仅为0.5％，煤气炉加热的氧化烧损为2％，燃煤炉达到3％，采用中频感应式熔铝炉进行熔解废料，其材料利用率可达95％。

中频感应熔铝炉的规格没有特殊限定，典型但非限定性的规格例如为1.5T、2T、3T、4T、5T、6T、8T、10T、12T、15T、18T、20T或25T中的一种。

在本发明中，中频感应熔铝炉优选为10T中频感应式熔铝炉。该中频感应式熔铝炉具有熔化速度快，耗能少，每小时可产10吨铝液。

将打包块装入10T中频感应熔铝炉进行熔解，具体要求参数如下：

作为本发明的一种优选实施方式，步骤(b)中，熔体温度为730-760℃，优选为732-760℃，进一步优选为733-758℃。

典型但非限制性的熔体温度为730℃、732℃、733℃、735℃、738℃、740℃、742℃、743℃、745℃、748℃、750℃、752℃、753℃、755℃、758℃或760℃。

熔体温度不能过高，熔体温度过高一是易引起烧损率提高，二是造成铝液氧化皮过厚、铝渣，三是浪费能源等。熔体温度也不能过低，过低易引起化学成分不均匀、过低的铝液温度易导致铝水快速凝固、铝水包铸死等异常。

作为本发明的一种优选实施方式，步骤(b)中，熔解时间为50-60min。

典型但非限制性的熔解时间为50min、52min、55min、56min、57min、58min、59min或60min。

作为本发明的一种优选实施方式，步骤(c)中，将熔体倒入铝水包，进而导入熔炼炉进行合金配比，除气、除渣，铸造成铝板带箔用扁锭毛坯。

熔炼过程就是将熔体导入熔炼炉后进行合金配比熔炼，熔制成成分均匀的熔体，并使其满足化学成分的要求、铝液纯洁度的要求。

通过对熔炼过程中工艺过程以及参数的限定，可以使熔炼时间缩短尽量，准确地控制化学成分，尽可能减少熔炼烧损，提高熔体的纯洁度。

作为本发明的一种优选实施方式，所述铝及铝合金废料回收处理方法，包括以下步骤：

(a)采用光谱仪对铝及铝合金废料进行初步检测，确定合金类别后统一分类回收分类，将回收分类后的铝及铝合金废料打包处理，形成打包块，将打包块码垛于托盘待使用；

(b)将打包处理后的铝及铝合金废料置于中频感应熔铝炉进行熔解，得到熔体；

(c)将熔体导入熔炼炉进行合金配比，除气、除渣，铸造成铝板带箔用扁锭毛坯，即完成铝及铝合金废料的回收处理。

通过对上述铝及铝合金废料回收处理方法的具体限定，使得整个回收处理过程铝利用率高，得到的熔体清洁度高，

根据本发明的另一个方面，还提供了上述铝及铝合金废料回收处理方法在铝制品回收利用中的应用。

鉴于上述铝及铝合金废料回收处理方法的优势，使得其在铝制品回收利用中有广泛的应用，为铝制品回收利用提供了生产依据。

下面结合具体实施例和对比例，对本发明作进一步说明。

实施例1

本实施例提供的一种铝及铝合金废料回收处理方法，包括以下步骤：

(a)采用光谱仪对铝及铝合金废料进行初步检测，确定合金类别后统一分类回收分类，将回收分类后的铝及铝合金废料打包处理，形成打包块，将打包块码垛于托盘待使用；

其中，打包机的技术参数：主电机功22KW，主缸压力为25MPa，主缸行程为1600mm，侧缸压力为25MPa，侧缸行程为1460mm，压缩室尺寸1800×1300×7500mm，生产率20块/小时，打包块的规格(长度×宽度×高度)为：600mm×340mm×400mm；

(b)将打包处理后的铝及铝合金废料置于10T中频感应熔铝炉进行熔解，熔解时间为55min，得到熔体，熔体温度为735℃左右；

其中，固体废料加入量为11-12T，铝液容积为10～12T，融化效率为10吨/小时，冷却水压力为0.2～0.3Mpa，冷却水流量为炉体120T/h；

(c)将熔体导入熔炼炉进行合金配比，除气、除渣，铸造成铝板带箔用扁锭毛坯，即完成铝及铝合金废料的回收处理。

实施例2

本实施例提供的铝及铝合金废料回收处理方法为实施例1的对照实验，除了步骤(b)中熔体温度为750℃，其余与实施例1相同。

实施例3

本实施例提供的铝及铝合金废料回收处理方法为实施例1的对照实验，除了步骤(b)中熔体温度为760℃，其余与实施例1相同。

实施例4

本实施例提供的一种铝及铝合金废料回收处理方法，包括以下步骤：

(a)采用光谱仪对铝及铝合金废料进行初步检测，确定合金类别后统一分类回收分类，将回收分类后的铝及铝合金废料打包处理，形成打包块，将打包块码垛于托盘待使用；

其中，打包机的技术参数：主电机功率22KW，主缸压力为25MPa，主缸行程为1600mm，侧缸压力为25MPa，侧缸行程为1460mm，压缩室尺寸1800×1300×7500mm，生产率20块/小时，打包块的规格(长度×宽度×高度)为：600mm×340mm×400mm；

(b)将打包处理后的铝及铝合金废料置于15T中频感应熔铝炉进行熔解，熔解时间为60min，得到熔体，熔体温度为745℃左右；

其中，固体废料加入量为16-17T，铝液容积为15～16T，融化效率为15吨/小时，冷却水压力为0.35-0.45Mpa，冷却水流量为炉体130-140T/h；

(c)将熔体导入熔炼炉进行合金配比，除气、除渣，铸造成铝板带箔用扁锭毛坯，即完成铝及铝合金废料的回收处理。

对比例1

本对比例为实施例1的对比实验，除了步骤(b)中采用坩埚熔炼法对打包处理后的铝及铝合金废料进行熔解之外，其余与实施例1相同。

对比例2

本对比例为实施例1的对比实验，除了步骤(a)中所采用直接熔炼法对打包处理后的铝及铝合金废料进行熔解之外，其余与实施例1相同。

对比例3

本对比例为实施例4的对比实验，除了步骤(a)中未对铝及铝合金废料进行回收分类，其余与实施例4相同。

为验证实施例1-4和对比例1-3的效果，特设以下实验例。

实验例1

对实施例1-4和对比例1-3铝及铝合金废料回收处理方法进行比较，具体见表1。

表1各实施例和对比例回收处理方法的氧化烧损率和材料利用率

样品组别	氧化烧损率	材料利用率
			实施例1	0.55％	95.1％
实施例2	0.52％	94.8％
			实施例3	0.54％	95.0％
实施例4	0.50％	94.7％
			对比例1	2.42％	82.3％
对比例2	2.17％	78.5％
			对比例3	1.06％	80.6％

从表1数据可以看出，本实施例1-4提供的铝及铝合金废料回收处理方法整体上要优于对比例1-3的铝及铝合金废料回收处理方法。

综上所述，采用中频感应式熔铝法对铝及铝合金废料进行回收处理利用，该方法对铝及铝合金废料分类回收，利用率高，材料利用率可达95％左右，氧化烧损率仅为0.5％左右，熔体清洁度和生产效率高，且污染少，改善了现有回收处理方法中存在的铝利用率低、熔体清洁度差、生产效率低，污染严重的技术问题。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种铝及铝合金废料回收处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

(a)将铝及铝合金废料回收分类，打包处理；

(b)采用中频感应式熔铝法对打包处理后的铝及铝合金废料进行熔解，得到熔体；

(c)将熔体导入熔炼炉进行合金配比，除气、除渣，铸造成扁锭毛坯，即完成铝及铝合金废料的回收处理。

2.根据权利要求1所述的铝及铝合金废料回收处理方法，其特征在于，步骤(a)中，采用光谱仪对铝及铝合金废料进行初步检测，确定合金类别后统一分类。

3.根据权利要求1所述的铝及铝合金废料回收处理方法，其特征在于，步骤(a)中，将回收分类后的铝及铝合金废料打包处理后形成打包块，将打包块码垛于托盘待使用。

4.根据权利要求1所述的铝及铝合金废料回收处理方法，其特征在于，步骤(b)中，将打包处理后的铝及铝合金废料置于中频感应熔铝炉进行熔解。

5.根据权利要求1所述的铝及铝合金废料回收处理方法，其特征在于，步骤(b)中，所述熔体温度为730-760℃。

6.根据权利要求1所述的铝及铝合金废料回收处理方法，其特征在于，步骤(b)中，熔解时间为50-60min。

7.根据权利要求1所述的铝及铝合金废料回收处理方法，其特征在于，步骤(c)中，将熔体倒入铝水包，进而导入熔炼炉进行合金配比，除气、除渣，铸造成铝板带箔用扁锭毛坯。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的铝及铝合金废料回收处理方法，其特征在于，所述铝及铝合金废料选自铝易拉罐、铝单丝、铝棒、铝板材边角料、铝型材或铝箔中的一种或者至少两种的组合。

9.根据权利要求1-7任意一项所述的铝及铝合金废料回收处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

(a)采用光谱仪对铝及铝合金废料进行初步检测，确定合金类别后统一分类回收分类，将回收分类后的铝及铝合金废料打包处理，形成打包块，将打包块码垛于托盘待使用；

(b)将打包处理后的铝及铝合金废料置于中频感应熔铝炉进行熔解，得到熔体；

(c)将熔体导入熔炼炉进行合金配比，除气、除渣，铸造成铝板带箔用扁锭毛坯，即完成铝及铝合金废料的回收处理。

10.权利要求1-9任意一项所述的铝及铝合金废料回收处理方法在铝制品回收利用中的应用。