再生铝加工生产技术与发展方向研究

吕松 石志强

云南文山铝业有限公司 云南文山 663000

1 再生铝生产中存在的状况

目前再生铝行业几乎所有炉前精炼，均采用人工扶着一条精炼管精炼的方式，由搅拌电机带动精炼管旋转来实现，精炼除气作为在铝锭浇铸前极为关键的一步，精炼除气做不好会直接影响铝锭的产品质量，造成含气、含渣等，影响后续产品的使用性能。人工精炼除气方式存在以下缺点：①环境差。因铝熔解属于高温操作，人工精炼除气需在炉前操作，且精炼除气时产生大量烟雾，因此工人的操作环境恶劣（高温，烟尘）。②随意性大。因不同的操作人员操作的方式，操作的时间均不一样，所以生产的产品会有不同的结果；同时也造成一定的资源浪费[1]。

2 自动精炼机结构设计

2.1 设计方案

针对再生铝生产中炉前精炼存在的问题，设计开发一种机械、电气相结合的自动精炼方式，拟解决员工高温、烟尘等的操作环境问题，还能对操作进行标准化，避免随意性；以达到节约成本和综合效益提高的目的。通过对现有人工精炼除气方式的分析，以机械与电气相结合的方式设计一种自动精炼机，其结构的主要组成为如图1所示。该自动精炼机结构简单、使用方便，可以通过安装在机架1上面的旋转马达8带动旋转臂2左右旋转；以及安装在机架1上面的驱动马达13驱动整机前后移动，替代人工完成精炼除气操作。该结构主要有以下部件组成：①主体机架，安装驱动马达、旋转马达、电器控制箱等。②旋转组件，包括旋转马达、旋转轴承、旋转支座、旋转臂等。③驱动组件，包括驱动马达、驱动链轮链条、驱动轮、从动轮等。④其他，电气控制箱、气管、精炼软管等[2]。

2.2 安装过程

如图1所示，自动精炼机包括机架1，机架1的后方设置有用于控制旋转马达8和驱动马达13运动的电气控制箱7，机架1的上表面安装有上下轴承座3，上下轴承座3内分别设置有轴承4，上下轴承座3中心位置垂直安装有一根旋转臂2，旋转臂2贯穿上下轴承座3并伸入到机架1内部，旋转臂2下方安装有旋转从动齿轮5，机架1内安装有马达安装座，马达安装座上安装有旋转马达8，旋转马达8的输出轴上安装有旋转主动齿轮6，旋转主动齿轮6与旋转从动齿轮5连接，形成传动结构，以带动旋转臂2左右旋转。机架1内还设置有驱动马达13，驱动马达13位于旋转马达8的一侧，驱动马达13上安装有驱动主动链轮10，机架1下方安装有4个驱动轮9，驱动轮9上设置有驱动从动链轮12，驱动主动链轮10通过链条11连接驱动从动链轮12，实现对整机的前后驱动。

3 自动精炼机的工作原理

如图1所示，自动精炼机在工作时，利用控制程序控制驱动马达13运动，进而带动机架1下方的驱动轮9转动，实现整机1做前后移动，同时旋转马达8通过旋转主动齿轮6和旋转从动齿轮5带动旋转臂2做左右摆动，另外一端接入精炼用氮气以及精炼用精炼剂；通过设备的运行及氮气的压力将精炼剂送入熔解完成的铝液内，将铝液中的氢气及铝渣等排除。工作中旋转的旋转臂2将吹入铝水中的惰性气体（氩气或氮气）破碎成大量的弥散气泡，并使其分散在铝液中；气泡在熔液中靠气体分压差和表面吸附原理，吸收熔液中的氢，吸附氧化夹渣，并随气泡上升而被带出熔液表面，使熔液得以净化；由于气泡细小弥散，与旋转熔液均匀混合，并随之转动呈螺旋形缓慢上浮，与熔液接触时不会形成连续直线上升产生的气流，从而显著提高了净化效果（氩气和氮气都可以作为对铝液进行除气，惰性气体纯度须在99.99%以上）。最终实现通过自动化设备代替原有人工精炼除气方式[3]。

4 改善效果分析

自动精炼机的设计方案采用机械与电气相结合的方式，利用控制程序控制整机进行自动精炼除气工序，最终通过测试和应用达到了以下的效果：①改善员工作业环境，员工不用再在高温及烟尘中作业；②降低了作业时的随意性，规范了作业流程，提高了产品质量；③采用自动化设备代替原有人工精炼，节约了人力成本，提高了生产效率。

5 再生铝行业发展方向

①再生铝企业主动发展，向电解铝、铝加工快速发展区域集结，利用铝加工重点发展区域充沛的新废料优势及铝加工技术优势，回收铝废料，提供再生铝锭。例如，2019年5月新格集团年产30万t/a再生铝项目落户山东邹平。该项目拟利用3104易拉罐废铝为重点，提供30万t/a铝水供应，并利用山东魏桥铝电有限公司及其他企业铝灰为重点，开发建设国内领先的循环经济示范产业基地。②为应对国内日趋严格的环保政策和上升的人工成本，国内再生铝企业开始“走出去”战略，在东南亚地区开展国际产能合作。例如，肇庆市大正铝业有限公司在泰国拉达格拉邦工业园区建厂生产再生铝。

6 结语

再生铝行业属于国家鼓励发展的循环经济产业，是铝行业发展的主要方向。随着更多的含铝产品进入报废周期，国内回收旧废铝量将不断增长，并将替代电解铝成为我国铝消费的主要供应来源，迎来再生铝产业发展的繁荣期。