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              降低熔炼工艺的环境负荷,走生态发展的道路——绿色集约化铝合金熔体处理技术的综合应用

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              降低熔炼工艺的环境负荷,走生态发展的道路——绿色集约化铝合金熔体处理技术的综合应用

              发布日期:2017-08-22 作者:admin 点击:1726

              降低熔炼工艺的环境负荷,走生态发展的道路——绿色集约化铝合金熔体处理技术的综合应用。


              一、前言

               

              “生态材料学”(Ecomaterialogy)

              周尧和院士提出了呼吁 :开发生态材料工艺,发展绿色清洁集约化熔铸生产,降低环境负荷。

               

              “生态材料学”(Ecomaterialogy):优质、高效、节约资源、减排降低环境负荷。

               

              二、环境负荷及其评估方法

               

              环境负荷(Environmental  Load )

              工艺的使用价值(Q):所生产的产品的质量、性能及其社会、经济效益等 。

              对环境质量的影响(P):对环境的污染、对生态的破坏、废弃物(三废)的排放等。

              资源(能源、原材料及人工)的消耗(H):能耗、原材料消耗、人工费、生产成本等。

               

               

              环境负荷越低,该工艺的生态效应越高,对社会经济生态发展的贡献就越大。

               

              三、重庆港桥“城市矿产”示范基地铝熔铸生产线的新工艺路线

              采用有自主知识产权的成熟的高新技术与设备,降低环境负荷,形成集约型、环境友好型技术路线,大幅度降低了能耗、降低了污染,成为实现高值化、清洁化利用‘城市矿产’的生态经济的范例。

               

              新的铝合金熔铸生产工艺路线

              建立质量控制计算机管理体系

              发明专利技术-稀土精炼变质处理工艺 ;

              发明专利技术-低温熔炼技术;

              应用蓄热式熔炉,节能减排降耗;

              建立铝液直送生产线,降低能耗;

              同时采用一系列技术措施,确保冶金质量。

              一系列专利技术组成的绿色集约化的铝合金熔体处理综合的技术


              蓄热式燃烧技术在熔铝炉中的应用

               

              蓄热式技术的应用了明显地减少了能耗和铝耗,节约了资源,节能减排,降低了生产成本,减轻了环境负荷

                    

               

              节能效果显著 :通过蓄热体对烟气余热接近极限的回收,使排烟温度小于等于150℃;因降低了排烟温度,使燃料燃烧利用率达到近90%;与常规烟气回收的炉子相比,可节能25~35%。

              扩展火焰燃烧区域:通过组织贫氧燃烧,火焰燃烧区域到达炉膛边界,使得炉内温度分布均匀,对铝加热更均匀,降低了局部高温以及富氧环境对铝液的挥发和氧化作用。使废铝的烧损减少0.5% - 1%。

              提高产量 :炉内平均温度增加,导致相同尺寸的熔铝炉,其产量可以提高30%左右。

              减排显著:燃料在贫氧状态下燃烧,(烟气中含氧量在2~20%)炉内氮氧化物NOx大大减少,NOx排放量降低至100ppm以下,氮氧化物排放量减少30~40%,达到了国家级排放标准。

              低温熔炼法专利的应用

               高温熔炼的问题

               

              1、高温加速了铝及各种合金元素的氧化烧损,加大了铝及合金元素的损耗,增加了铝液的夹杂,还因高温下铝液表面的氧化膜失去了?;すδ?,铝液吸气严重,导致铝液冶金质量恶化;

               

               2、为了提高铝液温度,能耗也势必大幅度增加。同时,为保证铝液的冶金质量,又必须加大精炼变质的力度,增加精炼剂和变质剂的用量,延长处理时间,这样又进一步提高了能耗和铝液的处理成本。

              采用了低温熔炼专利,降低了熔炼温度,解决了高温熔炼带来的问题,降低了环境负荷

               

              低温熔炼法降低了熔炼工艺的环境负荷

              1.产品质量得到显著提高

              从化学成分看:铁含量降低1 - 1.5个百分点

              从物理性能上看:抗拉强度和延伸率明显提高,断面细密, 针孔度提高一个级别(从3级提高到2级)

              2. 节能减排效果显著(节能5% - 10%)

              3. 降低再生铝的烧损0.5 - 1个百分点

              4. 操作方法简便易行,易于推广

               

              采用铝液(汤)直送技术至少可节约>800元/吨

              省去铝锭重熔材料烧损2%,按全年均价17500元/吨计算,节省350元/吨铝;

              节约燃料费用,压铸环节按200余方立方天燃气计算,节省500元/t减排0.22吨CO2/吨铝

              省去熔炼环节,节约固定资产投资和折旧

              实现零库存,减少资金占压

              提升合金液品质,提高铸件的质量

               

              铝液直送用浇包的预热

              输运二万吨铝液可节约一千贰佰吨标准煤,减排 4400吨  二氧化碳,降低生产成本百分之十。

               

               

              核心技术稀土复合精炼变质熔体处理技术(专利号:ZL01105021.7)

              稀土复合精炼变质熔体处理综合技术(专利号:ZL01105021.7),根据不同稀土元素的不同特性,巧妙地搭配形成复合精变剂。既发挥某些稀土元素变质功能,实现长效变质和细化晶粒,改善了性能;又利用某些稀土元素高电负性及储氢特性,在铝熔体中固氢及去除氧化夹杂,实现对熔体的净化并能维持5-7小时,使精炼变质效果达到了最佳状态,有效地改善了铝合金的冶金质量和性能。这种复合精变处理工艺不产生有害废气及有毒物质,并减少铝在处理中的烧损,大大减轻了环境负荷,降低了生产成本,从而成为了真正绿色集约化的铝合金熔体复合精变处理工艺。

               

              稀土复合精炼变质熔体处理技术的环境负荷分析

              变质处理及晶粒细化效果

               

               

              晶粒细化了30%,消除了铸件加工时硬质点,改善了加工表面光洁度,提高了加工刀具寿命。

               

              精炼净化效果

                

               

              含Sr的AlSi12Cu 合金               含RE的AlSi12Cu合金

              含RE的铝液保温5小时,其针孔度仍保持一级水平

               

              新精变处理工艺的ADC12合金与常规精变处理的力学性能比较

                              

              试样抗拉强度分布                       试样塑性分布

              强度σb与塑性δ%均有所改善,而且数据更集中、离散变小


              新工艺对再生铝锭成分的影响

               

              元素                   Si         Cu        Al

               

              配制含量(%)          11.5      2.80    余量

               

              含量(%)               11.0      2.81    余量

               

              可获得冶金质量高、性能好的再生铝锭


              新工艺大幅降低了精变处理产生废气、废渣

               

               SO2   NOX   TSP   出渣率

              新工艺    0.04%  0.20% 0.92% 35.1kg/吨

              常规工艺 0.16% 5.35%   2.1%  61.3kg/吨

                差率:    1:4   1:26.8  1:2.3  1:1.74

               

              新工艺是环境友好型技术路线

              四、新工艺路线的环境负荷的评估分析

              新工艺新技术的综合应用的环境负荷分析

              废弃铝的精选和分选质量控制计算机管理体系,有效的分选处理和综合利用措施,最大程度减少了固体废弃物对环境的影响;

              蓄热式熔炉、低温熔炼、稀土复合精变处理工艺以及铝液直送技术的综合应用,有效地提高燃料的利用率,降低能耗和材料的烧损。相应也减少了废气的排放 ;

               

              充分运用稀土元素和铝熔体相互作用的特性,实现对铝熔体的净化、精炼及变质处理一体化的工艺。在处理的全程中均不会产生有害的废气和其它副产品。

              在根本上解决了常规工艺对环境造成负面影响。

              资源消耗及经济效益分析:

              采用低温熔炼技术和稀土熔体处理技术处理一吨铝熔液,减少5-15kg铝的损耗 ;

              采用蓄热式燃烧炉,利用尾气的余热加热蓄热室中的蓄热材料,然后利用蓄热材料的蓄热加热助燃空气,大幅提高燃烧效率,燃油消耗减少近30%,少用33kg燃油/吨;生产时间缩短了1个多小时;

              稀土精变处理使压铸件的铸造废品率下降2.67倍 ,组织中硬质点消失,机械加工的废品率也下降,产品总废品损失大幅度下降。为应用铝锭的压铸厂带来了经济效益。累计创造经济效益上亿元。

              并有减少排放,降低污染,节约能源等等的社会效益。

              新工艺获得上海市科技进步二等奖

               

              这条绿色集约化的再生铝合金熔铸综合技术的应用

              有效的改善再生铝合金的冶金质量和性能

              降低了能耗,减少了铝的烧损

              降低了再生铝的生产成本,还为下家带来巨大的经济效益

              在根本上解决了常规工艺对环境造成负面影响的问题大大减轻了对环境质量影响。

              有效地降低了铝熔炼工艺的环境负荷。

              为再生铝熔铸生产的生态发展提供一条可行之路。


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