第一 行業背景
一、概況
再生鋁是由廢舊鋁、邊角料和廢鋁合金材料或含鋁的廢料,經重新熔化提煉而得到的鋁合金或鋁金屬,是金屬鋁的一個重要來源。再生鋁主要是以鋁合金的形式出現的。
再生鋁的熔煉始于本世紀初,我國則起始于上世紀70年代。在某些工業發達國家,如原聯邦德國、英國、意大利、法國、美國等,再生鋁已經成為鋁及鋁合金的重要供應源泉,其占原鋁產量有相當大的比例。
隨著原鋁產量的增長引起廢鋁件和廢鋁料量的增長,現代技術已經使再生鋁的質量不低于成分相同的原鋁合金,而且每噸再生鋁的能耗僅為從礦石制取原鋁的5%左右,生產成本低,投資又少。
二、生產工藝
廢鋁熔煉前需要將各種廢鋁件進行選分或解體(切割成規則的小塊體),分離出去鐵和其他有色金屬零件,再加以適當調配和處理,以便達到所要求的再生鋁及鋁合金成分。如將松散的片狀廢鋁料利用機械壓實成包,便于快速裝爐并減少表面的氧化。鋁屑(按外部形態可分為鬈狀和 散粒狀的)幾乎都含有水分和油膩以及塵土混合物和鐵屑,需要預先在250~300℃下干燥、蒸發后,進行篩分、磁選和壓團。
三、產品用途
目前再生鋁占世界原鋁年產量的1/3以上。再生鋁與原鋁性能相同,可用再生鋁錠重熔、精煉和凈化,經調整化學成分制成各種鑄造鋁合金和變形鋁合金,進而加工成鋁鑄件或塑性加工鋁材。
再生鋁在各行業的應用比例:藍色:汽車零部件 紅色:摩托車零部件 綠色:通訊家電 紫色:建筑材料。湖藍:其它行業。
第二 我國再生鋁行業發展的概況
一、節約自然資源,降低鋁礦資源對外依賴度
我國鋁土礦保有量僅占世界的2.8% ,而當前我國每年的電解鋁產量和消費量均超過全球總量的50%。2016年我國鋁土礦產量為6500萬噸,進口量約為5200萬噸,對外依賴度達到 44.44%,鋁礦供給矛盾突出。推進再生鋁行業的發展具有重大的戰略意義。2019年世界再生鋁產量3300萬噸,我國715萬噸,約占世界產能的21%。再生鋁平均增長率達到12.3%。目前我國再生鋁注冊企業達到7377家,前三名分別是廣東的959家、山東的831家和山西的668家。預計2022年再生鋁產量達到667萬噸。
第三 產業政策
一、企業布局
再生鋁項目必須符合國家產業政策和鋁工業發展總體規劃、土地利用總體規 劃、城鎮規劃、主體功能區規劃。在國家法律、法規、規章及規劃確定或縣級以 上人民政府批準的飲用水源保護區、基本農田保護區、自然保護區、生態保護區 等重點保護地區,城鎮中心區及近郊,居民集中區等敏感區域附近建設再生鋁企業,應根據環境影響評價結論確定廠址位置及其與周圍人群和敏感區域的距離。
二、生產規模及主要外部條件
新建再生鋁項目,規模應在10萬噸/年及以上;現有再生鋁企業的生產規模不小于5萬噸/年。
三、工藝和裝備
再生鋁項目必須按照規?;?、環保型的發展模式建設,必須采用雙室爐、帶蓄熱式燃燒系統滿足廢煙氣熱量回收利用、提高金屬回收率等先進熔煉爐型,并配套建設鋁灰渣綜合回收及二噁英防控能力的設備設施。禁止利用直接燃煤反射爐和4噸以下其他反射爐生產再生鋁,禁止采用坩堝爐熔煉再生鋁合金?,F有再 生鋁生產系統,應采取有效措施去除原料中含氯物質及切削油等有機物。
四、能源消耗
再生鋁生產系統,必須有節能措施,新建及改造再生鋁項目綜合能耗應低于130千克標準煤/噸鋁,現有再生鋁企業綜合能耗應低于150千克標準煤/噸鋁。
五、資源消耗及綜合利用新建、改擴建廢鋁再生利用項目鋁的總回收率 95%以上,現有廢鋁再生利 用企業鋁的回收率 91%以上。
六、廢鋁再生利用企業應配備熱灰處理設備,如熱渣壓制機、炒灰機、回轉式熱灰處理設備等,綜合回收鋁灰渣,最終廢棄鋁灰渣中鋁含量3%以下。廢水循環利用率98%以上。
七、環境保護
再生鋁項目應嚴格執行建設項目環境影響評價管理制度,落實各項環境保護 措施,生產項目未經環境保護部門驗收不得正式投產。企業要做到工業廢水深度 處理后循環利用,減少排放。新建及現有再生鋁項目配套生產設備中需配備廢鋁 熔煉煙氣、粉塵高效處理裝置,做到煙氣、粉塵收集過濾后達標排放;同時對所 產生的固體廢棄物進行無害化處置,防止產生二次污染。
八、安全生產與職業病防治
再生鋁建設項目必須符合《安全生產法》、《職業病防治法》等法律法規規定;新建和改造項目安全設施和職業病防護設施必須嚴格履行“三同時”手續。
第四 生物質氣化在再生鋁行業中的應用
一、可再生鋁熔煉中的燃料問題
二、生物質氣化與再生鋁
生物質氣化不同于發酵產生的生物質沼氣,它是利用空氣中的氧氣或含氧物作氣化劑,在高溫條件下將生物質燃料中的可燃部分轉化為可燃氣(主要是氫氣、一氧化碳和甲烷)的熱化學反應生物質氣化技術對處理大量的農作物廢棄物、減輕環境污染、提高人民生活水平等多方面都發揮著積極的作用。
整個過程可分為:干燥、熱解、氧化和還原。
(1)干燥過程生物質進入氣化爐后,在熱量的作用下,析出表面水分。在200~300℃時為主要干燥階段。
(2)熱解反應當溫度升高到300℃以上時開始進行熱解反應。在300~400℃時,生物質就可以釋放出70%左右的揮發組分,揮發分主要包括水蒸氣、氫氣、一氧化碳、甲烷、焦油及其他碳氫化合物。
(3)氧化反應熱解的剩余木炭與引入的空氣發生反應,同時釋放大量的熱以支持生物干燥、熱解和后續的還原反應。
(4)還原過程沒有氧氣存在,氧化層中的燃燒產物及水蒸氣與還原層中木炭發生反應,生成氫氣和一氧化碳等。這些氣體和揮發分組成了可燃氣體,完成了固體生物質向氣體燃料的轉化過程。
三、生物質燃氣作為再生鋁熔煉的燃料氣體。其技術線路圖如下圖3-1
圖3-2 生物質氣化氣替代天然氣可再生鋁燃料工藝流程圖
1-料倉;2-輸送機;3-提升機;4-螺旋進料器;5-氣化爐;6-鼓風機;7-旋風分離器(兩級);8-燃氣凈化降溫系統;9-羅茨風機;10-燃氣總管;11-燃燒器;12-窯爐;13-煙囪
第五 生物質氣化技術應用于再生鋁的優勢
一、資源優勢
生物質能(Biomass Energy)是歷史最悠久的能源,國際公認的第四大能源,是太陽能以化學能形式貯存在生物質中的能量。它直接或間接地來源于綠色植物的光合作用,是一種來源廣,價格低廉的清潔零碳可再生能源。
目前我國的生物質能源量約為5億噸標準煤,約等于我國每年能源消耗量的10%左右。
二、環保優勢
排放項目 |
天然氣 |
生物質氣化 |
生物質顆粒 |
柴油 |
煤 |
標準值 |
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 |
煙塵(mg/ m3) |
11 |
12 |
64 |
42 |
60 |
30 |
三、成本優勢
三、計量。燃氣的計量也是生物質燃氣應用的主要困難之一。解決的思路一是氣體的潔凈處理后滿足計量設備的要求,但增加了燃氣成本。二是產品計量替代氣體計量。比如根據再生鋁原料的投入量測定燃氣的消耗;三是采用抗污染能力強,或不與氣體直接接觸的計量設備,考慮靶式流量計、孔板流量計和常溫氣體的超聲波流量計。
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