再生鋁加工生產(chǎn)技術(shù)與發(fā)展方向研究

呂松 石志強(qiáng)

云南文山鋁業(yè)有限公司 云南文山 663000

1 再生鋁生產(chǎn)中存在的狀況

目前再生鋁行業(yè)幾乎所有爐前精煉，均采用人工扶著一條精煉管精煉的方式，由攪拌電機(jī)帶動(dòng)精煉管旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)，精煉除氣作為在鋁錠澆鑄前極為關(guān)鍵的一步，精煉除氣做不好會(huì)直接影響鋁錠的產(chǎn)品質(zhì)量，造成含氣、含渣等，影響后續(xù)產(chǎn)品的使用性能。人工精煉除氣方式存在以下缺點(diǎn)：①環(huán)境差。因鋁熔解屬于高溫操作，人工精煉除氣需在爐前操作，且精煉除氣時(shí)產(chǎn)生大量煙霧，因此工人的操作環(huán)境惡劣（高溫，煙塵）。②隨意性大。因不同的操作人員操作的方式，操作的時(shí)間均不一樣，所以生產(chǎn)的產(chǎn)品會(huì)有不同的結(jié)果；同時(shí)也造成一定的資源浪費(fèi)[1]。

2 自動(dòng)精煉機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)方案

針對(duì)再生鋁生產(chǎn)中爐前精煉存在的問題，設(shè)計(jì)開發(fā)一種機(jī)械、電氣相結(jié)合的自動(dòng)精煉方式，擬解決員工高溫、煙塵等的操作環(huán)境問題，還能對(duì)操作進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，避免隨意性；以達(dá)到節(jié)約成本和綜合效益提高的目的。通過對(duì)現(xiàn)有人工精煉除氣方式的分析，以機(jī)械與電氣相結(jié)合的方式設(shè)計(jì)一種自動(dòng)精煉機(jī)，其結(jié)構(gòu)的主要組成為如圖1所示。該自動(dòng)精煉機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便，可以通過安裝在機(jī)架1上面的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)8帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)臂2左右旋轉(zhuǎn)；以及安裝在機(jī)架1上面的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)13驅(qū)動(dòng)整機(jī)前后移動(dòng)，替代人工完成精煉除氣操作。該結(jié)構(gòu)主要有以下部件組成：①主體機(jī)架，安裝驅(qū)動(dòng)馬達(dá)、旋轉(zhuǎn)馬達(dá)、電器控制箱等。②旋轉(zhuǎn)組件，包括旋轉(zhuǎn)馬達(dá)、旋轉(zhuǎn)軸承、旋轉(zhuǎn)支座、旋轉(zhuǎn)臂等。③驅(qū)動(dòng)組件，包括驅(qū)動(dòng)馬達(dá)、驅(qū)動(dòng)鏈輪鏈條、驅(qū)動(dòng)輪、從動(dòng)輪等。④其他，電氣控制箱、氣管、精煉軟管等[2]。

2.2 安裝過程

如圖1所示，自動(dòng)精煉機(jī)包括機(jī)架1，機(jī)架1的后方設(shè)置有用于控制旋轉(zhuǎn)馬達(dá)8和驅(qū)動(dòng)馬達(dá)13運(yùn)動(dòng)的電氣控制箱7，機(jī)架1的上表面安裝有上下軸承座3，上下軸承座3內(nèi)分別設(shè)置有軸承4，上下軸承座3中心位置垂直安裝有一根旋轉(zhuǎn)臂2，旋轉(zhuǎn)臂2貫穿上下軸承座3并伸入到機(jī)架1內(nèi)部，旋轉(zhuǎn)臂2下方安裝有旋轉(zhuǎn)從動(dòng)齒輪5，機(jī)架1內(nèi)安裝有馬達(dá)安裝座，馬達(dá)安裝座上安裝有旋轉(zhuǎn)馬達(dá)8，旋轉(zhuǎn)馬達(dá)8的輸出軸上安裝有旋轉(zhuǎn)主動(dòng)齒輪6，旋轉(zhuǎn)主動(dòng)齒輪6與旋轉(zhuǎn)從動(dòng)齒輪5連接，形成傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，以帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)臂2左右旋轉(zhuǎn)。機(jī)架1內(nèi)還設(shè)置有驅(qū)動(dòng)馬達(dá)13，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)13位于旋轉(zhuǎn)馬達(dá)8的一側(cè)，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)13上安裝有驅(qū)動(dòng)主動(dòng)鏈輪10，機(jī)架1下方安裝有4個(gè)驅(qū)動(dòng)輪9，驅(qū)動(dòng)輪9上設(shè)置有驅(qū)動(dòng)從動(dòng)鏈輪12，驅(qū)動(dòng)主動(dòng)鏈輪10通過鏈條11連接驅(qū)動(dòng)從動(dòng)鏈輪12，實(shí)現(xiàn)對(duì)整機(jī)的前后驅(qū)動(dòng)。

3 自動(dòng)精煉機(jī)的工作原理

如圖1所示，自動(dòng)精煉機(jī)在工作時(shí)，利用控制程序控制驅(qū)動(dòng)馬達(dá)13運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)機(jī)架1下方的驅(qū)動(dòng)輪9轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)整機(jī)1做前后移動(dòng)，同時(shí)旋轉(zhuǎn)馬達(dá)8通過旋轉(zhuǎn)主動(dòng)齒輪6和旋轉(zhuǎn)從動(dòng)齒輪5帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)臂2做左右擺動(dòng)，另外一端接入精煉用氮?dú)庖约熬珶捰镁珶拕煌ㄟ^設(shè)備的運(yùn)行及氮?dú)獾膲毫⒕珶拕┧腿肴劢馔瓿傻匿X液內(nèi)，將鋁液中的氫氣及鋁渣等排除。工作中旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)臂2將吹入鋁水中的惰性氣體（氬氣或氮?dú)猓┢扑槌纱罅康膹浬馀荩⑹蛊浞稚⒃阡X液中；氣泡在熔液中靠氣體分壓差和表面吸附原理，吸收熔液中的氫，吸附氧化夾渣，并隨氣泡上升而被帶出熔液表面，使熔液得以凈化；由于氣泡細(xì)小彌散，與旋轉(zhuǎn)熔液均勻混合，并隨之轉(zhuǎn)動(dòng)呈螺旋形緩慢上浮，與熔液接觸時(shí)不會(huì)形成連續(xù)直線上升產(chǎn)生的氣流，從而顯著提高了凈化效果（氬氣和氮?dú)舛伎梢宰鳛閷?duì)鋁液進(jìn)行除氣，惰性氣體純度須在99.99%以上）。最終實(shí)現(xiàn)通過自動(dòng)化設(shè)備代替原有人工精煉除氣方式[3]。

4 改善效果分析

自動(dòng)精煉機(jī)的設(shè)計(jì)方案采用機(jī)械與電氣相結(jié)合的方式，利用控制程序控制整機(jī)進(jìn)行自動(dòng)精煉除氣工序，最終通過測(cè)試和應(yīng)用達(dá)到了以下的效果：①改善員工作業(yè)環(huán)境，員工不用再在高溫及煙塵中作業(yè)；②降低了作業(yè)時(shí)的隨意性，規(guī)范了作業(yè)流程，提高了產(chǎn)品質(zhì)量；③采用自動(dòng)化設(shè)備代替原有人工精煉，節(jié)約了人力成本，提高了生產(chǎn)效率。

5 再生鋁行業(yè)發(fā)展方向

①再生鋁企業(yè)主動(dòng)發(fā)展，向電解鋁、鋁加工快速發(fā)展區(qū)域集結(jié)，利用鋁加工重點(diǎn)發(fā)展區(qū)域充沛的新廢料優(yōu)勢(shì)及鋁加工技術(shù)優(yōu)勢(shì)，回收鋁廢料，提供再生鋁錠。例如，2019年5月新格集團(tuán)年產(chǎn)30萬t/a再生鋁項(xiàng)目落戶山東鄒平。該項(xiàng)目擬利用3104易拉罐廢鋁為重點(diǎn)，提供30萬t/a鋁水供應(yīng)，并利用山東魏橋鋁電有限公司及其他企業(yè)鋁灰為重點(diǎn)，開發(fā)建設(shè)國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的循環(huán)經(jīng)濟(jì)示范產(chǎn)業(yè)基地。②為應(yīng)對(duì)國(guó)內(nèi)日趨嚴(yán)格的環(huán)保政策和上升的人工成本，國(guó)內(nèi)再生鋁企業(yè)開始“走出去”戰(zhàn)略，在東南亞地區(qū)開展國(guó)際產(chǎn)能合作。例如，肇慶市大正鋁業(yè)有限公司在泰國(guó)拉達(dá)格拉邦工業(yè)園區(qū)建廠生產(chǎn)再生鋁。

6 結(jié)語(yǔ)

再生鋁行業(yè)屬于國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展的循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)，是鋁行業(yè)發(fā)展的主要方向。隨著更多的含鋁產(chǎn)品進(jìn)入報(bào)廢周期，國(guó)內(nèi)回收舊廢鋁量將不斷增長(zhǎng)，并將替代電解鋁成為我國(guó)鋁消費(fèi)的主要供應(yīng)來源，迎來再生鋁產(chǎn)業(yè)發(fā)展的繁榮期。