
第一 行业背景
一、概况
再生铝是由废旧铝、边角料和废铝合金材料或含铝的废料,经重新熔化提炼而得到的铝合金或铝金属,是金属铝的一个重要来源。再生铝主要是以铝合金的形式出现的。
再生铝的熔炼始于本世纪初,我国则起始于上世纪70年代。在某些工业发达国家,如原联邦德国、英国、意大利、法国、美国等,再生铝已经成为铝及铝合金的重要供应源泉,其占原铝产量有相当大的比例。
随着原铝产量的增长引起废铝件和废铝料量的增长,现代技术已经使再生铝的质量不低于成分相同的原铝合金,而且每吨再生铝的能耗仅为从矿石制取原铝的5%左右,生产成本低,投资又少。
二、生产工艺
废铝熔炼前需要将各种废铝件进行选分或解体(切割成规则的小块体),分离出去铁和其他有色金属零件,再加以适当调配和处理,以便达到所要求的再生铝及铝合金成分。如将松散的片状废铝料利用机械压实成包,便于快速装炉并减少表面的氧化。铝屑(按外部形态可分为鬈状和 散粒状的)几乎都含有水分和油腻以及尘土混合物和铁屑,需要预先在250~300℃下干燥、蒸发后,进行筛分、磁选和压团。
三、产品用途
目前再生铝占世界原铝年产量的1/3以上。再生铝与原铝性能相同,可用再生铝锭重熔、精炼和净化,经调整化学成分制成各种铸造铝合金和变形铝合金,进而加工成铝铸件或塑性加工铝材。
再生铝在各行业的应用比例:蓝色:汽车零部件 红色:摩托车零部件 绿色:通讯家电 紫色:建筑材料。湖蓝:其它行业。
第二 我国再生铝行业发展的概况
一、节约自然资源,降低铝矿资源对外依赖度
我国铝土矿保有量仅占世界的2.8% ,而当前我国每年的电解铝产量和消费量均超过全球总量的50%。2016年我国铝土矿产量为6500万吨,进口量约为5200万吨,对外依赖度达到 44.44%,铝矿供给矛盾突出。推进再生铝行业的发展具有重大的战略意义。2019年世界再生铝产量3300万吨,我国715万吨,约占世界产能的21%。再生铝平均增长率达到12.3%。目前我国再生铝注册企业达到7377家,前三名分别是广东的959家、山东的831家和山西的668家。预计2022年再生铝产量达到667万吨。
第三 产业政策
一、企业布局
再生铝项目必须符合国家产业政策和铝工业发展总体规划、土地利用总体规 划、城镇规划、主体功能区规划。在国家法律、法规、规章及规划确定或县级以 上人民政府批准的饮用水源保护区、基本农田保护区、自然保护区、生态保护区 等重点保护地区,城镇中心区及近郊,居民集中区等敏感区域附近建设再生铝企业,应根据环境影响评价结论确定厂址位置及其与周围人群和敏感区域的距离。
二、生产规模及主要外部条件
新建再生铝项目,规模应在10万吨/年及以上;现有再生铝企业的生产规模不小于5万吨/年。
三、工艺和装备
再生铝项目必须按照规模化、环保型的发展模式建设,必须采用双室炉、带蓄热式燃烧系统满足废烟气热量回收利用、提高金属回收率等先进熔炼炉型,并配套建设铝灰渣综合回收及二噁英防控能力的设备设施。禁止利用直接燃煤反射炉和4吨以下其他反射炉生产再生铝,禁止采用坩埚炉熔炼再生铝合金。现有再 生铝生产系统,应采取有效措施去除原料中含氯物质及切削油等有机物。
四、能源消耗
再生铝生产系统,必须有节能措施,新建及改造再生铝项目综合能耗应低于130千克标准煤/吨铝,现有再生铝企业综合能耗应低于150千克标准煤/吨铝。
五、资源消耗及综合利用新建、改扩建废铝再生利用项目铝的总回收率 95%以上,现有废铝再生利 用企业铝的回收率 91%以上。
六、废铝再生利用企业应配备热灰处理设备,如热渣压制机、炒灰机、回转式热灰处理设备等,综合回收铝灰渣,最终废弃铝灰渣中铝含量3%以下。废水循环利用率98%以上。
七、环境保护
再生铝项目应严格执行建设项目环境影响评价管理制度,落实各项环境保护 措施,生产项目未经环境保护部门验收不得正式投产。企业要做到工业废水深度 处理后循环利用,减少排放。新建及现有再生铝项目配套生产设备中需配备废铝 熔炼烟气、粉尘高效处理装置,做到烟气、粉尘收集过滤后达标排放;同时对所 产生的固体废弃物进行无害化处置,防止产生二次污染。
八、安全生产与职业病防治
再生铝建设项目必须符合《安全生产法》、《职业病防治法》等法律法规规定;新建和改造项目安全设施和职业病防护设施必须严格履行“三同时”手续。
第四 生物质气化在再生铝行业中的应用
一、可再生铝熔炼中的燃料问题
二、生物质气化与再生铝
生物质气化不同于发酵产生的生物质沼气,它是利用空气中的氧气或含氧物作气化剂,在高温条件下将生物质燃料中的可燃部分转化为可燃气(主要是氢气、一氧化碳和甲烷)的热化学反应生物质气化技术对处理大量的农作物废弃物、减轻环境污染、提高人民生活水平等多方面都发挥着积极的作用。
整个过程可分为:干燥、热解、氧化和还原。
(1)干燥过程生物质进入气化炉后,在热量的作用下,析出表面水分。在200~300℃时为主要干燥阶段。
(2)热解反应当温度升高到300℃以上时开始进行热解反应。在300~400℃时,生物质就可以释放出70%左右的挥发组分,挥发分主要包括水蒸气、氢气、一氧化碳、甲烷、焦油及其他碳氢化合物。
(3)氧化反应热解的剩余木炭与引入的空气发生反应,同时释放大量的热以支持生物干燥、热解和后续的还原反应。
(4)还原过程没有氧气存在,氧化层中的燃烧产物及水蒸气与还原层中木炭发生反应,生成氢气和一氧化碳等。这些气体和挥发分组成了可燃气体,完成了固体生物质向气体燃料的转化过程。
三、生物质燃气作为再生铝熔炼的燃料气体。其技术线路图如下图3-1
图3-2 生物质气化气替代天然气可再生铝燃料工艺流程图
1-料仓;2-输送机;3-提升机;4-螺旋进料器;5-气化炉;6-鼓风机;7-旋风分离器(两级);8-燃气净化降温系统;9-罗茨风机;10-燃气总管;11-燃烧器;12-窑炉;13-烟囱
第五 生物质气化技术应用于再生铝的优势
一、资源优势
生物质能(Biomass Energy)是历史最悠久的能源,国际公认的第四大能源,是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用,是一种来源广,价格低廉的清洁零碳可再生能源。
目前我国的生物质能源量约为5亿吨标准煤,约等于我国每年能源消耗量的10%左右。
二、环保优势
排放项目 |
天然气 |
生物质气化 |
生物质颗粒 |
柴油 |
煤 |
标准值 |
含硫量(%) |
≤0.15 |
≤0.01 |
≤0.11 |
≤0.2-0.3 |
≤0.5-2.8 |
/ |
SO2(mg/ m3) |
28 |
13 |
46 |
120 |
200 |
30 |
NOx(mg/ m3) |
50 |
50 |
220 |
230 |
150 |
200 |
烟尘(mg/ m3) |
11 |
12 |
64 |
42 |
60 |
30 |
三、成本优势
三、计量。燃气的计量也是生物质燃气应用的主要困难之一。解决的思路一是气体的洁净处理后满足计量设备的要求,但增加了燃气成本。二是产品计量替代气体计量。比如根据再生铝原料的投入量测定燃气的消耗;三是采用抗污染能力强,或不与气体直接接触的计量设备,考虑靶式流量计、孔板流量计和常温气体的超声波流量计。
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