浅析铝熔炼设备及再生铝回收技术

浅析铝熔炼设备及再生铝回收技术

于泳

中铝青岛轻金属有限公司

摘要：在分析铝熔炼的基本理论的基础上，特别是从熔炼过程以及铝液净化角度来论述了铝熔炼的技术要点，结合自身的再生铝管理经验，探讨了熔铝炉及其构成等内容，并着重分析了再生铝回收利用设备等内容，希望对于今后我国的再生铝工业发展有所帮助。

关键词：再生铝回收，回收处理技术，铝熔炼设备，铝熔炼原理

当前，我国的铝加工行业呈现出快速发展的态势，铝材制品在国民经济发展中的作用越来越广泛，可以从各个方面看出，我国的铝加工工业正在一个全新方能阶段，主要特点则是为大规模铝加工的生产线的快速投产，以及电解铝行业产业链正在逐步深化，并能有效延伸到各个方面的初级产品。结合现代化的大型铝加工厂的发展实际情况来看，铝行业的熔铸生产中最为常见设备熔铝炉，在对于其进行设计优化的过程中，主要涉及到的基本技术指标包括吨铝能耗、熔化速率以及产量的问题。通过熔铸技术的不断进步和发展，主要就是结合实际需求来进行结构设计的优化，并能有效进行合理化的制造及施工，这样能有效实现最小化的能源消耗目标，从而保障满足最大化的升温速度要求以及铝熔化速率要求，这样能方能结合实际生产的要求，实现相应的材料率用率、能源利用率以及设备利用率的提升。

1 铝熔炼的基本理论

结合铝熔炼的过程进行分析，则是有效满足能够将必要的化学成分熔炼出来，并能满足相应的要求，能有效得到纯洁度较高的铝合金熔体，这些都是后续工作奠定良好的基础。

1.1 熔炼过程

在熔炼炉中加入相关的铝材料，一般来说，主要涉及到以下三个方面的熔炼过程：固体料-熔化(固液共存)-液体等。考虑到上述三个状态中的铝的热物性参数具有不同的情况，相关实际工作中的能力值也存在差异性，结合实际过程应重视优化铝熔炼过程能量分配过程。

在进行熔炼炉的加料环节中，烧嘴则是停止工作的情况。结束装料的过程中，在熔炼炉的内部，铝呈现出料堆状态。在这样的情况下，进行燃烧器的打开，保证其符合大火的工作状态要求，满足火焰进行直接化冲击料堆，能有效实现炉内对流换热热效果的主导作用，其中，固体料则是从室温进行升高到熔点的情况。在这个过程中，相应所需的热量则是占据整个铝熔炼的50%左右。在温度上升的环节中，存在着开始熔化料堆表面的铝情况，造成相应的铝液进行向下流动。特别是如果温度能够在660℃的范围时，就会造成消失支撑铝料堆的强度情况，造成料堆下降没入铝液液面中，使得炉内固体料呈现出越来越少的情况，这个过程一直继续到固体料全部消失，这样就完成了相应的铝熔化过程。结合相关的研究工作，此过程所需的能量约占整个过程的36%左右，如果炉内物料全部为液体情况时，这样铝液对于热负荷需求则比较低，则会造成铝液升温到出炉温度值。

1.2铝液净化

结合铝合金在熔炼炉中过程进行分析，铝合金则是通过熔融或者半熔融状态能够和相应的炉气接触，同时相互作用的时间比较长，这样就容易出现铝液大量吸气、氧化的情况，容易出现相应的非金属杂质。其中，对于铝液中的杂质进行分析，其会影响到铝液的纯度，能让铝合金铸锭中存在着裂纹、气孔、气泡等问题，这样就会对于后续的铝合金铸锭的加工性能受到很大影响，特别是影响到产品的强度、抗腐蚀性、塑性以及外观。考虑到不同的铝合金牌号要求来看，相应的铝液纯度存在一定的差异性。比如，一般铝合金进行熔炼过程中，液内氢含量为0.15-0.2cm³/100g，如果在一定的特殊要求下，相应的铝合金材料氢含量在0.1cm³/100g之下。应该重视选择合适的方式来有效进行铝液熔体净化处理。

2 熔铝炉及其构成

当前，结合铝加工行业的发展特点来看，在进行熔炼铝的过程中，主要则为反射式熔铝炉。从熔铝炉的构成结构来看，主要涉及到以下几个方面的内容，涉及到供热系统、炉衬、炉体钢结构、排烟系统、搅拌系统、供热系统以及加料系统等部分。对于反射式熔铝炉来说，其具有典型的周期作业特点，能体现出高温工业炉的范畴，具体的操作流程如下图1所示。

图1 熔铝炉操作流程

3 再生铝回收利用设备

结合工厂的使用情况来看，反射熔铝炉的炉料则是采用铝锭。随着铝合金行业不断发展，考虑到资源的有限性以及对于铝合金需求的快速增加，各个国家都在充分重视再生铝的利用工作。在进行废铝回收的过程中，正是由于杂质存在的问题，再加上铝合金加工的特殊性等因素，造成回收技术存在的一定难度。结合铝合金行业生产发展的情况来看，当前制约再生铝合金生产情况主要涉及到环保、铝耗以及能耗等问题。为了有效解决上述存在的问题，则应积极采用先进的废铝回收熔炼设备，通过技术的进步来满足废铝收回的要求。当前，结合铝加工企业的发展情况分析，双室炉则是最为常用的再生铝回收熔炼设备。

其中，对于双室炉的结构进行分析，其主要包括燃烧系统、加热室、铝液循环系统、肥料室、换热器系统、加料室等几部分。对于加热室来说，主要是保障满足双室炉的热量供给，则是通过设置在加热室一侧炉墙的两个主烧嘴来保障热量提供。可以将处理好的较为干净、大块的废铝通过加热室上的炉门来放入其中。废料室则是用来进行污染较为严重的薄料的熔化处理。路桥水平放置在废料室的炉门位置，在进入双室炉的情况下，首先将物料放置在路桥上，利用烧嘴的不断喷射热量能够进行烘干以及杂质气化裂解等处理，方可以进入熔池内熔化。裂解气利用管道进入加热室来进行燃烧，起到一定的节能作用。隔墙没有设置在加热室以及废料室中间，侧井设置在双室炉炉体外围位置，利用电磁泵的作用来联通相应的铝液，其中，可以在侧井顶部加入表面积较少的铝屑，利用所形成的漩涡能有效卷入铝屑，满足相应的熔化要求。

正是由于双室炉的工艺特点，说明了其能够处理再生铝的优势所在。经过相关的统计，每吨再生铝原料熔化升温到270℃，所需要的天然气小于65 方；由于废料室处于还原性这样造成铝氧化处理的损失比较少；利用双室炉的结构能有效保障在温度950℃以上的条件下，能够保障足够的停留时间，这样也有利于实现较少的排放污染物。

4结论

综上所述，随着人们对于环境保护问题日益重视，特别是在全球资源、能源短缺的背景下，铝作为一种可回收利用的资源，对于国民经济社会发展具有不可替代的重要作用，这也是为铝加工行业的深层次发展提出一定的挑战。当前，我国对铝熔炼技术和设备进行了相关的研究工作，并获得了良好的科研效果。在今后的工作中，一定要秉承可持续化发展的战略思想，努力使铝熔炼设备的能耗进一步降低，有效控制排放污染问题，保障设备自动化水平的不断提升，这也是铝熔炼技术的未来发展趋势。

参考文献：

[1] 钱红兵, 信伟良 . 铝返回料熔炼设备的合理选择[J]. 冶金能源, 2015年4期.

[2] 韦子坚. 铝熔炼热铝渣的处理工艺与设备探究[J]. 信息记录材料, 2019年8期.

[3] 苏其军, 邹学通, 车立志, 等. 铸造铝合金熔炼炉设计与应用[J]. 云南冶金, 2019年2期.

[4] 刘金城. 采取正确的熔炼工艺获得高质量的铝液[J]. 铸造, 2018年3期.