CN108715943A - 废旧机动车铝切片回收利用生产线及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种废旧机动车铝切片回收利用生产线，包括依次设置的机动车铝切片破碎设备、滚筒筛、水洗滚筒、重力浮选设备、蓄热式双室反射炉、除气室、保持炉和半连续性铸锭机，以及其回收利用方法，包括破碎、分级、清洗、分类、熔炼、精炼与除气、静置保温、过滤与铸锭步骤。本发明通过对废铝进行清晰分类和严格的预处理，使得熔炼过程变得简单，能耗显著降低，废旧机动车铝金属总回收率可达到90%以上。

Description

废旧机动车铝切片回收利用生产线及方法

技术领域

本发明涉及废旧金属回收利用领域，尤其是一种废旧机动车铝切片回收利用生产线及方法。

背景技术

金属铝是报废汽车中含量仅次于钢铁的金属，以重量计其占比约为3-4%，而且高端车含量更高。来自权威部门的数字显示，生产一辆轿车平均消耗有色金属0.12吨，生产一辆重型载货车平均消耗有色金属0.26吨。为了实现汽车轻量化，铝材料在汽车上的应用扮演了重要的角色。未来报废汽车数量猛增之1000万台计算，国内汽车报废铝产量也将随之大幅增加至30-40万吨。报废汽车回收拆解再利用是节约原生资源、实现环境保护、保证国家资源合理利用的重要途径，是我国经济可持续发展的重要措施之一。从冶金角度看，世界铝产量的22％来自回收资源。报废汽车中的铝材料可通过各种回收工艺及装置重新利用，这样不仅节约原生资源，而且可实现环保，保证资源的合理利用。发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种废旧机动车铝切片回收利用工艺，通过对设备的技术改造和生产流程优化，来提高再生铝回收效率、降低能耗水平。

本发明的技术方案为：

废旧机动车铝切片回收利用生产线，其特征在于：包括依次设置的机动车铝切片破碎设备、滚筒筛、水洗滚筒、重力浮选设备、蓄热式双室反射炉、除气室、保持炉和半连续性铸锭机。

废旧机动车铝切片回收利用方法，包括如下步骤：

(1)破碎：将回收到的机动车铝切片打散和破碎到一定粒度；进一步地，按照废旧机动车铝切片结构的不同，如进气歧管、油底壳、飞轮壳、齿轮室罩盖、水泵壳、机油泵壳、散热器等，通过机动车铝切片破碎设备，将大块废铝切片破碎成小碎片料；

(2)废铝分级：经过破碎处理的废铝通过滚筒筛筛选再次进行以口径大小分级，将废铝分成大、中、小料，不同大小的废铝在熔炼处理时所需时间也不同；

(3)废铝清洗，破碎分级后的废铝进入水洗滚筒进行除渣除尘处理；

(4)废铝分类，通过重力浮选设备或者重介质浮选装置自动对废铝进行铝、铜、锌、镁、铁等杂物分离，提高废铝纯度；

进一步地，所述重介质浮选装置采用硅铁粉进行浮选，第一次浮选调出1.9-2.1的比重液，镁料浮出，铝料及重金属下沉；第二次浮选调出3.0-3.2的比重液，重金属（如铜、黄铜、铅、锌合金等）下沉，铝轻金属上浮，重金属下沉；然后进行人工或者机械分选。

(5)熔炼：经过预处理的废旧汽车铝切片进入蓄热式双室反射炉进行熔炼，所述双室反射炉分为内外室，熔融的铝液在内室被加热，流入外室，与固体的废铝接触，并使其熔化，温度随之降低，然后再进入内室加热，循环依靠特制的陶瓷泵进行；

进一步地，按照不同部件的机动车切片成分，将同一成分的废旧机动车切片熔炼，并制造出可直接用于制作汽车配件的铝合金，同时在后续的精炼步骤无需添加或少量添加合金。

(6)精炼与除气：精炼在合金炉中进行，同时在除气室采用氮气或者氩气作为除气剂，除气剂在熔融的铝液中形成细小的气泡，气泡与铝液的接触，吸附了周围的氢气和钙、钠等的氧化物，然后飘逸到铝液的上方，同时该除气室结构，能大大减小净化气体进入反应室的膨胀，使净化气体与熔体的接触面保持最大，改善和强化了净化气体吸收氢气与夹杂物的效率。

进一步地，转炉后的第一道工序是将合金炉内的熔体升温，使熔体温度升到750℃，因为Si的熔点比较高，在使用前，需对工业硅进行筛分处理，将粉状硅筛除去，使用块状硅；分段加入，每次量比较均匀；每次加入硅之后，须关炉门闷20-40分钟，然后进行充分搅拌，每隔十分钟搅拌一次，连续搅拌3次，使硅充分溶解；熔硅时防止粗大初晶硅产生，熔硅后进行合金变质处理。

进一步地，设置含气判定和在线除气系统，去除脱硝、脱硫产生的有害气体。

(7)静置保温：精炼与除气后的铝液在保持炉中静置一定时间，其目的一是便于精炼载体上浮将铝液中的气体和细小的非金属夹杂物带出铝液上表面而去除，二是便于大块的非金属夹杂物下沉至炉底。

(8) 过滤与铸锭：采用过滤器对铝合金溶液进行过滤，过滤后的铝合金液流入半连续性铸锭机，可以对铝液快速进行浇铸。

本发明的有益效果为：由于对废铝进行清晰的分类，而且经过了严格的预处理，其中杂质的含量很低，废铝的污染程度低，使得采用双室反射炉的熔炼过程变得简单，能耗显著降低，且废旧机动车铝金属总回收率可达到90%以上。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

如图1所示，本发明所提供的废旧机动车铝切片回收利用生产线，其特征在于：包括依次设置的机动车铝切片破碎设备、滚筒筛、水洗滚筒、重力浮选设备、蓄热式双室反射炉、除气室、保持炉和半连续性铸锭机。

本发明所提供的废旧机动车铝切片回收利用方法，包括如下步骤：

(1)破碎：回收到的机动车铝切片形状各异，难以处理。因此，在处理之前，需打散和破碎到一定粒度，有利于后续工作的进行，并且提高熔炼的效率；

进一步地，按照废旧机动车铝切片结构的不同，如进气歧管、油底壳、飞轮壳、齿轮室罩盖、水泵壳、机油泵壳、散热器等，开发机动车铝切片破碎设备，将大块废铝切片破碎成小碎片料。

(2)废铝分级：经过破碎处理的废铝通过并联的4个滚筒筛筛选再次进行以口径大小碎片为标准的分级，将废铝分成大、中、小料，其中小料又分为小脚料（≥4mm且＜7mm）、小片料（≥7 mm 且＜28mm），中料口径为(≥28mm且＜65mm)，大料口径为（≥65 mm），剩余部分为灰料（＜4mm），不同大小的废铝在熔炼处理时所需时间也不同，分级处理后可以更有效地把握熔炼的溶解时间，合理生产。

(3)废铝清洗，破碎分级后的废铝进入水洗滚筒进行除渣除尘处理，可提高废铝表面的清洁度，减少熔炼时杂物对铝液的污染。

(4)废铝分类，通过重力浮选设备或者重介质浮选装置自动对废铝进行铝、铜、锌、镁、铁等杂物分离，提高废铝纯度，减小铝以外金属对熔炼铝液成分的影响。

进一步地，所述重介质浮选装置采用硅铁粉进行浮选，硅铁粉的比重可以达到6.8，可以调出比重不一样的悬浮液，用于不同金属间的分选。第一次浮选调出1.9-2.1的比重液，镁料浮出，铝料及重金属下沉；第二次浮选调出3.0-3.2的比重液，重金属（如铜、黄铜、铅、锌合金等）下沉，铝轻金属上浮，下沉的重金属中会含有2%-3%的铝料，需要进一步的人工或机械分选。

(5)熔炼：经过预处理的废旧汽车铝切片进入熔炼炉进行熔炼。本发明采用先进的蓄热式双室反射炉并采用废铝切片熔炉用高效热交换器，将助燃风（空气）的温度提高使燃料能够充分燃烧利用；减少炉温的直接损失，充分利用目前没有利用上的能源热量。该设备分为内室和外室，熔融的铝液在内室被加热，被铝液泵泵入外室，并在侧井中形成一个向下吸铝水的漩涡，废铝切片碎片被漩涡吸入铝液中，使碎片在铝液中熔化，熔化后的铝水再进入内室加热。废铝不与火焰接触而是直接加入熔融的铝液中，避免了废铝的烧损，使金属回收铝提高（可达97%以上），同时热效率高，能耗可降低到煤耗300kg/吨铝。

进一步地，在步骤(1)- (5)的基础上，按照不同部件的机动车切片成分，将同一成分的废旧机动车切片熔炼，并制造出可直接用于制作汽车配件的铝合金，同时在后续的精炼步骤无需添加或少量添加合金。如废旧气歧管经过分类处理后可直接熔炼出制造气歧管所用的铝合金，做到保级还原。

进一步地，本发明利用预热滚筒引导原料，使原料可以在高温烟气中升温，可以不间断地进行投料，且投料速度可控，提高生产效率。

(6)精炼与除气：精炼在合金炉中进行，同时也需除去铝熔体中的气体、氧化夹杂物和有害金属。这是决定再生铝合金产品质量的关键工序之一。传统的除气剂是氯气或六氯乙烷，但都会对环境造成严重影响，为此，本发明采用氮气或者氩气作为除气剂。除气剂在熔融的铝液中形成细小的气泡，气泡与铝液的接触，吸附了周围的氢气和钙、钠等的氧化物，然后飘逸到铝液的上方。

进一步地，转炉后的第一道工序是将合金炉内的熔体升温，使熔体温度升到750℃，因为Si的熔点比较高，在使用前，需对工业硅进行筛分处理，将粉状硅筛除去，使用块状硅；熔硅温度必须保证750℃；熔化时间要充分；分段加入，每次量比较均匀；每次加入硅之后，须关炉门闷20-40分钟，然后进行充分搅拌，每隔十分钟搅拌一次，连续搅拌3次，使硅充分溶解；熔硅时防止粗大初晶硅产生，熔硅后进行合金变质处理。

以A356合金为例，其合适的熔硅温度为750℃，A356合金熔炼使用一级工业硅，但粉状的硅其合金化效果不佳，块度在25mm的块状硅合金化效果最佳。

进一步地，设置含气判定和在线除气系统，去除脱硝、脱硫产生的有害气体。

为达到熔体高效除气的目的，避免熔体温度大幅度降低，提高氮气或者氩气的预热温度，本发明所提供的除气室特点为：大大减小净化气体进入反应室的膨胀，使净化气体与熔体的接触面保持最大，改善和强化了净化气体吸收氢气与夹杂物的效率；由于转头结构对再生铝熔体除气效果影响显著，本发明通过优化旋转喷吹转子的材料和结构设计，得到弥散、细小、分布均匀的气泡，从而提高除氢、除杂效率；并进一步优化除气室的结构、形状和尺寸，以及优化除氢过程的工艺参数（精炼气体流量、精炼气体压力、转子旋转速度和精炼温度），促使净化气体与铝熔体的充分混合，增加气泡与熔体中氢等气体和杂质的碰撞、聚集的概率，增大净化气体与铝熔体的摩擦搅拌，有效减少或消除精炼死角，达到最大的精炼效率。

(7)静置保温：精炼与除气后的铝液在保持炉中静置一定时间，以便于精炼载体上浮将铝液中的气体和细小的非金属夹杂物带出铝液上表面而去除，以及使大块的非金属夹杂物下沉至炉底。

(8)过滤与铸锭：采用泡沫陶瓷过滤器对铝合金溶液进行过滤，进一步去除夹杂物，过滤后的铝合金液流进半连续性铸锭机，可以对铝液快速进行浇铸。该铸锭机具有一些特殊的性能，能有效保证合金质量：一是保持铸造速度恒定，铸造机起始运动平稳；二是采用气滑成型技术，结晶器具有连续润滑系统，使润滑油与铸造气体通过石墨环渗透到结晶器表面，在熔融的金属和结晶器之间形成一层油气膜，使得铸锭的晶粒细小均匀，表面光滑。

上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理和最佳实施例，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (8)

1.废旧机动车铝切片回收利用生产线，其特征在于：包括依次设置的机动车铝切片破碎设备、滚筒筛、水洗滚筒、重力浮选设备、蓄热式双室反射炉、除气室、保持炉和半连续性铸锭机。

2.废旧机动车铝切片回收利用方法，包括如下步骤：

(1)破碎：将回收到的机动车铝切片打散和破碎到一定粒度；

(2)废铝分级：经过破碎处理的废铝通过滚筒筛筛选再次进行以口径大小分级，将废铝分成大、中、小料；

(3)废铝清洗，破碎分级后的废铝进入水洗滚筒进行除渣除尘处理；

(4)废铝分类，通过重力浮选设备或者重介质浮选装置自动对废铝进行铝、铜、锌、镁、铁等杂物分离；

(5)熔炼：经过预处理的废旧汽车铝切片进入蓄热式双室反射炉进行熔炼；

(6)精炼与除气：精炼在合金炉中进行，同时在除气室采用氮气或者氩气作为除气剂，以除去铝熔体中的气体、氧化夹杂物和有害金属；

(7)静置保温：精炼与除气后的铝液在保持炉中静置一定时间；

(8)过滤与铸锭：采用过滤器对铝合金溶液进行过滤，过滤后的铝合金液流入半连续性铸锭机进行快速浇铸。

3.根据权利要求1所述的废旧机动车铝切片回收利用方法，其特征在于：所述步骤（1）中，按照废旧机动车铝切片结构的不同，通过机动车铝切片破碎设备，将大块废铝切片破碎成小碎片料。

4.根据权利要求1所述的废旧机动车铝切片回收利用方法，其特征在于：所述重介质浮选装置采用硅铁粉进行浮选，第一次浮选调出1.9-2.1的比重液，镁料浮出，铝料及重金属下沉；第二次浮选调出3.0-3.2的比重液，重金属下沉，铝轻金属上浮，重金属下沉；然后进行人工或者机械分选。

5.根据权利要求1所述的废旧机动车铝切片回收利用方法，其特征在于：所述步骤（5）中，按照不同部件的机动车切片成分，将同一成分的废旧机动车切片熔炼，并制造出可直接用于制作汽车配件的铝合金，同时在后续的精炼步骤无需添加或少量添加合金。

6.根据权利要求1所述的废旧机动车铝切片回收利用方法，其特征在于：所述步骤（5）中，采用预热滚筒引导原料，使原料在高温烟气中升温并不间断地进行投料。

7.根据权利要求1所述的废旧机动车铝切片回收利用方法，其特征在于：所述步骤（6）中，转炉后需先将合金炉内的熔体升温，使熔体温度升到750℃，在使用前，需对工业硅进行筛分处理，将粉状硅筛除去，使用块状硅，且分段加入，每次量比较均匀；每次加入硅之后，须关炉门闷20-40分钟，然后进行充分搅拌，每隔十分钟搅拌一次，连续搅拌3次，使硅充分溶解；熔硅时防止粗大初晶硅产生，熔硅后进行合金变质处理。

8.根据权利要求1所述的废旧机动车铝切片回收利用方法，其特征在于：所述步骤（6）中，设置含气判定和在线除气系统。