大型铸造企业每年可产生数万吨的铸铁屑,回收利用铸铁屑,不仅关系到我国金属资源的节约利用,而且与能源消耗和环境保护紧密相关,因面率和高质量的回收利用铸铁屑,意义重大。
铸铁屑是铸铁毛坯切削过程中的粉末状下角料,约占铸铁毛坯重量的10%~30%,仅山东时风集团每年约有5万t铸铁屑下角料,均以废料低价处理,造成极大的浪费。目前铸铁屑的重复利用一般采用简易压块成型后再熔化成铁液,不仅铸铁屑利用率低,耗费焦煤,而且排放污染较大。国内用大容量感应电炉进行铸铁熔炼的企业还比较少,特别是大容量直接熔化铸铁屑的研究和应用就更少,虽然大容量感应电炉虽然效率很高,但存在熔化过程中的监控差,炉衬浸蚀加快,感应电炉内低温磁导率降低影响熔化效率等技术瓶颈,研制一个完整的铸铁屑绿色回收及熔炼技术方案,实现清洁化生产,变废为宝,提升资源利用率显得尤为迫切和重要。
一、技术难点和关键技术
1.技术难点
(1)铁液的氧化,铁屑在熔化时与空气中氧发生化学反应形成稳定的氧化物,将严重危害铁液的质量,包括元素烧损、气孔夹渣、白口倾向等。
(2)由于铸铁屑为碎末状,外表含有氧化铁薄层,散装密度仅为2g/cm3,氧化铁含量较高,易使酸性炉衬侵蚀加快,不能显示炉衬厚度,炉衬过薄易产生漏炉事故,熔化过程中的监控技术显得尤为关键。
(3)各种牌号铸铁件需的炉前配料,确保所需炉料的各组份的配比合理。
2.关键技术
(1)研制专用的屑饼机,将散装密度仅为2g/cm3的铸铁屑压成饼块,以提高熔化效率,即降低氧化面积和提高炉内导磁性。
(2)由于铸铁屑熔化温度比普通面包铁高100℃左右,为了保证熔化,利用电炉中频电流和电压的相对变化关系,采用计算机技术来计算显示炉衬厚度,以防炉衬过薄产生漏炉事故。
(3)优化设计电源配置和炉体结构,提高电能利用率,提高熔化效率和质量,严格按铸造线的要求有节奏地供给铁液。
(4)为提高铸铁屑、废钢屑的抗氧化率,研究电炉熔炼气体保护方式及控制方法。
废铝中经常含有油漆、油类、塑料、橡胶等有机非金属杂质。在回炉冶炼前,必须设法加以清除。对于导线类废铝,一般可采用机械研磨或剪切剥离、加热剥离、化学剥离等措施去除包皮。目前国内企业常用高温烧蚀的办法去除绝缘体,烧蚀过程中将产生大量的有害气体,严重地污染空气。如果采用低温烘烤与机械剥离相结合的办法,先通过热能使绝缘体软化,机械强度降低,然后通过机械揉搓剥离下来,这样既能达到净化目的,同时又能够回收绝缘体材料。废铝器皿表面的涂层、油污以及其他污染物,可采用丙酮等有机溶剂清洗,若仍不能清除,就应当采用脱漆炉脱漆。脱漆炉的温度不宜超过566℃,只要废物料在炉内停留足够的时间,一般的油类和涂层均能够清除干净。
对于铝箔纸,用普通的废纸造浆设备很难把铝箔层和纸纤维层有效分离,有效的分离方法是将铝箔纸首先放在水溶液中加热、加压,然后迅速排至低压环境减压,并进行机械搅拌。这种分离方法,既可以回收纤维纸浆,又可回收铝箔。
废铝切片回收的预处理方法:
(1)次切片 档次较高的废铝切片主要成分有铸造铝合金、合金铝、纯铝等,其中前两项的牌号众多,目前还很难按牌号分类,在大型再生铝厂,一般只经过筛分除去混入的泥土等,即可直接入炉熔炼。在小再生铝企业,对此类废铝则要人工将其分成铸造铝合金、合金铝和纯铝,然后分别利用。
(2)低档次切片 对于低档次的切片和焚烧过的碎废铝料(后者大型再生铝厂一般不用)要进行较复杂的分选,因其成分极为复杂,除废铝之外还含有废钢、废铜、废铅等金属,并含有其他废弃物。对此类废料的分选主要靠人工,首先筛出泥土和垃圾,然后用手工分选。手工分选大都在操作台上进行,主要靠工人目测和经验进行挑选,先分选出非金属废料,然后分选废金属,其中对废铜和废纯铝的挑选格外精心,因废铜可增加产值,纯铝废料如废铝线等,都是再生铝熔炼中调整成分的原料。分出的废铝是混杂的,一般不再细分。
重型废铝件重熔铝锭 、变形铝合金、铸造铝合金、铸造铝硅合金 GB1196GB3190GB8733GB8734。1级:同一牌号,表面无锈蚀,无夹杂物;2级:不同牌号,表面无锈蚀,无夹杂物;3级:同一牌号,含夹杂物及表面油污、锈蚀等;4级:不同牌号的混合料,含夹杂物及表面油污和锈蚀; 1、 各种机器设备的机体、各种平台、螺旋桨、模具以及其他各种大型机器零件等;2、制造厂产生的残次品;3、铝厂产生的大型废铝锭 单个零件的重量>30公斤;夹杂物指废铝零件上机械嵌装的非铝物质。碎铝废料 重熔铝锭 、变形铝合金、铸造铝合金、铸造铝硅合金,1级:相同牌号,无夹杂物,无锈蚀;2级:不同牌号,无夹杂物,无锈蚀;3级:相同牌号,含夹杂物或锈蚀等;4极:不同牌号,含夹杂物或锈蚀等;1、加工制造过程中产生的新废料,如:边角料、浇冒口、切头等;2、其它铝碎料;废料中的夹杂物由供需双方议定。