廖知堅,王勇超
(中國鋁業集團高端制造股份有限公司,重慶 400039)
目前,鋁是世界上第二大用量的金屬,鋁的生產從原料來源不同,可以分為原鋁和再生鋁兩大類。自從自1886年鋁的商業化生產以來,全世界生產的原鋁目前有75%仍在使用。而我國原鋁和再生鋁的產量均為世界第一。根據國際鋁業協會統計數據,2019年我國社會用鋁儲量約3億噸。隨著人們生活水平的提升,用鋁儲量將不斷增加。2020年,我國的原鋁產量達到了3708萬噸,占世界總產量的57%,隨著國家“碳達峰”、“碳中和”戰略的實施,我國原鋁產量到2024-2025年將提前觸及天花板,之后再生鋁比例將加快提升。按照年4%遞增估算,2030年我國鋁儲量將超過8億噸,形成“城市鋁礦山”,廢鋁供應量將達到3000萬噸左右。因此,在合理開發利用鋁資源的同時,再生鋁資源的循環使用也更應得到重視。
鋁具有輕便性、高導電性、高導熱性、可塑性(易拉伸、易延展)、耐腐蝕性等優良特性,深受消費者的歡迎,廣泛應用于建筑、交通運輸工具、包裝容器、航天航空、機械電器、電子通訊等行業。
再生鋁,又稱為“二次鋁”,以廢鋁為原料,經過一系列再加工生產提煉而得到的鋁產品及鋁合金產品,這是鋁金屬的一個重要來源之一。鋁與空氣中的氧形成化學反應產生氧化膜,抗腐蝕性強,回收鋁的損失非常少,廢鋁的回收率一般能達到95%以上。因此,當鋁及鋁合金制品報廢后,對報廢的鋁及鋁合金制品進行二次回收可以提高資源利用率,節能又環保。以礦石為原料、使用火電電解生產1噸電解鋁,碳排放12-16噸,而與生產等量的原鋁相比,能耗僅為原鋁的5%,節約3.4噸標準煤,節水14立方米,減少固體廢物排放約20噸。
再生鋁產業已是全球鋁工業的重要組成部分,是鋁工業能夠持續發展、節約資源過程中的必不可少的環節。根據國際鋁業協會統計數據,全球歷史上總共生產的15億噸鋁中,目前有75%仍在被使用,2019年再生鋁產量3300萬噸,占到鋁總產量的33%。歐美發達國家、日本在鋁再生回收利用的回收體系、設備、技術等方面都比較完善和先進。2017年,各主要國家再生鋁占鋁總量的比例分別為:日本76%,美國71%,德國55%,而我國為18%,低于全球21%的占比。

圖1 2017年全球和主要國家再生鋁產量占鋁總產量的比例
2.2.1 諾貝麗斯
國外鋁企在再生鋁領域積累了豐富的經驗。全球鋁壓延材龍頭企業諾貝麗斯,是全球最大的再生鋁回收利用企業,2020-2021財年諾貝麗斯采購原鋁137.8萬噸,采購再生鋁達220.3萬噸。其產品中的再生鋁用量,從2011財年的33%,提高到2021財年的61%。諾貝麗斯全球33座工廠中有15座可以回收處理再生鋁,每年回收鋁易拉罐超過740億個。2015年3月末諾貝麗斯稱:新近研制的埃弗再生鋁合金(EvercycleTM)是一種再生鋁含量很高的鋁合金,它由90%舊廢料(從社會上回收的廢舊易拉罐)與10%新廢料(罐料軋制廠與制罐廠的工藝廢料)熔煉而成,沒有用重熔用鋁錠與原鋁[1]。
2.2.2 海德魯鋁業
海德魯鋁業公司為了加強廢鋁回收與再生業務,于2015年3月初收購了多馬根市WMR回收公司,并將其更名為海德魯再生鋁德國公司。通過這次收購,海德魯鋁業公司擁有了世界上頂尖的廢鋁分類技術,可使用X射線及其他先進技術對破碎后的廢鋁進行有效的分類,分類廢鋁生產能力3.6萬噸/年。
我國再生鋁工業起步較晚,20世紀70年代后期才初步形成維形,20世紀90年代以來,外資開始進入中國再生鋁行業,中國再生鋁產業加快了與國際接軌的步伐,目前已經成為我國鋁工業的重要組成部分。從2002至2019年,我國再生鋁產量處于增長期,年均增長率達到13.3%,2019年再生鋁總產量約為715萬噸,約占世界再生鋁總量的22%,同比增加約10.3%,加上電解原鋁產量3504萬噸,中國鋁生產量總共為4219萬噸,即再生鋁占整個鋁供應的17%,但這一比例與發達國家的差距較大。

圖2 2005年-2019年中國再生鋁產量和占比
根據有色金屬工業協會再生分會的數據,2019年我國再生鋁企業產能超過30萬噸有8家,產能介于10-30萬噸的有19家,產能介于5-10萬噸的有36家,主要分布在工業發達且便于進口廢舊金屬的沿海地區。主要專業企業有天津立中、華勁、新格、順博合金、怡球資源等,產能均超過30萬噸。從2020年開始,中國再生鋁工業邁進了一個新的高級發展階段,開啟了新征程。其中,投產的再生鋁項目有12個、開建的新項目有18個,總生產能力420萬噸/年,總投資140多億元。
目前,我國已經是再生鋁產量第一大國。但我國的再生鋁產業技術水平與發達國家相比還有很大的差距。主要體現在以下幾個方面:再生鋁生產廠產能較為分散,規模普遍偏小,產能利用率較低;廢鋁回收網絡體系不健全,回收專業化程度較低,鋁料分類分選技術落后,保級使用水平低。
根據廢鋁的回收周期進行測算和預計,包裝用鋁如易拉罐、鋁箔等使用壽命最短,在1年以內,耐用消費品約5~15年,交通工具為10~16年,建筑為23~40年。因此,在中國,當前回收鋁重點為包裝用鋁,據統計,2019年中國3104合金罐身料產量已超60萬噸,如何實現廢舊鋁易拉罐的保級再利用、優化完善廢鋁再生技術、開發相應的熔鑄及軋制加工技術已成為熱門課題[2],2020年后為交通用鋁,主要是電動汽車等新能源汽車將快速增長。預計2045年左右我國再生鋁將達到高峰。
近年來,我國再生鋁得到快速發展,但目前仍然面臨諸多挑戰和困難問題。建議做好以下工作:
(1)新建再生鋁項目要嚴格按照國家2020年《鋁行業規范條件》進行審批,大力推廣節能技術和裝備,改進現有熔煉爐和工藝,降低能源消耗,提高再生鋁企業鋁廢料預處理、能耗、碳排整體水平。
(2)出臺“綠色”進口政策。建議國家有關部委和協會,制訂“綠色廢料”認證標準,對利用價值大的廢鋁適當放寬進口要求,提高進口廢鋁的比例。
(3)加強現場管理和工藝研究,提高廢鋁使用比例。學習諾貝麗斯、海德魯的做法和經驗,加大廢料使用工藝技術研究力度,提高熔煉環節廢鋁添加比例。
(4)鼓勵再生鋁企業到下游加工企業布局,形成合金鋁液直供模式。在做好鋁水運輸安全保障措施的前提下,通過合金鋁液直供下游客戶,避免重熔鋁錠造成的能耗和燒損。
(5)構建市場廢鋁回收網絡體系,解決好廢鋁回收行業小散亂現象、拆解技術水平落后、廢鋁預處理能力不足、降級使用等問題。
(6)加強廢鋁回收前沿技術的研發。由企業與科研單位合作開發新技術,解決對鐵含量要求嚴格的汽車用鋁材、包裝用鋁等高端變形鋁合金材料的循環利用難題。
隨著“碳達峰,碳中和”目標任務逐步推進,綠色低碳循環發展將是我國再生鋁產業“十四五”,乃至更長時間必須堅持的道路。“城市鋁礦山”將成為社會主要的鋁資源,因此,再生鋁行業將成為下一步我國鋁產業發展的關鍵,盡管當前我國再生鋁產業存在諸多方面的不足,廢料的回收利用仍需要完善加強,包括回收設備及技術仍需向國外的先進技術學習和看齊發展,回收利用方法仍需不斷探索和創新,為國家“碳達峰,碳中和”增添新動能。