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。
废铝铁回收再生加工,一般经过以下四道基本工序。
(1)废铝料的备制首先,对废铝进行初级分类,分级堆放,如纯铝、变形铝合金、铸造铝合金、混合料等。对于废铝制品,应进行拆解,去除与铝料连接的钢铁及其他有色金属件,再经清洗、破碎、磁选、烘干等工序制成废铝料。对于轻薄松散的片状废旧铝件,如汽车上的锁紧臂、速度齿轮轴套以及铝屑等,要用液压金属打包机打压成包。对于钢芯铝绞线,应先分离钢芯,然后将铝线绕成卷。
铁类杂质对于废铝的冶炼是十分有害的,铁质过多时会在铝中形成脆性的金属结晶体,从而降低其机械性能,并减弱其抗蚀能力。含铁量一般应控制在1.2%以下。对于含铁量在1.5%以上的废铅,可用于钢铁工业的脱氧剂,商业铝合金很少使用含铁量高的废铝熔炼。目前,铝工业中还没有很成功的方法能令人满意地除去废铝中过量铁,尤其是以不锈钢形式存在的铁。
再生铝由于其节能环保等优势,近年来成为各国关注发展的重点。中国作为缺少能源、资源的国家发展再生铝更是刻不容缓。近十几年来,再生铝随着铝工业的发展在中国也蓬勃发展起来。形成了上海新格、浙江万泰等一批再生铝企业,对于支持和促进我国的可持续发展也起到了一定的作用。但同时,再生铝发展过程中也出现了一些急需解决的问题,资源利用效率低就是目前存在的一个普遍的问题。
回收的废旧铝中大多为铝合金,主要有8个系列,其中4系列为铝硅系、5系列为铝镁系、6系列为铝镁硅系,是合金成分较高的系列,有较高的回收价值。但目前,国内许多再生企业,并没有考虑到回收废铝的合金成分组成,把所有的废铝全部放入熔炉,这样不仅会破坏合金成分,也降低了再生铝的品位,浪费了资源。
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。