引言

在鋁及鋁合金的熔煉、重熔以及廢雜鋁的再生利用過(guò)程中，爐渣的產(chǎn)生是不可避免的，而且隨著原鋁用量的日益增多與再生鋁產(chǎn)量的日益增大，爐渣量也在相應(yīng)地一年比一年增多。按熔煉設(shè)備的不同與生產(chǎn)工藝的差異，鋁爐渣量為0.5%~7%，而渣中的鋁含量為20%~70%。過(guò)去當(dāng)鋁金屬價(jià)格很低的時(shí)候,人們把爐渣看成是一種廢料，很少?gòu)S家對(duì)從熱鋁爐渣中回收金屬感興趣。同時(shí)由于環(huán)保意識(shí)不強(qiáng),對(duì)熱鋁爐渣所產(chǎn)生的大量灰塵和煙霧也不重視。自從70年代開(kāi)始，隨著鋁金屬的價(jià)格急劇上升和環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，鋁金屬工業(yè)界開(kāi)始注重從熱鋁爐渣中回收金屬和注意保護(hù)環(huán)境。特別是在環(huán)境保護(hù)問(wèn)題越來(lái)越重要的今天，處理鋁爐渣不僅是從中回收鋁的問(wèn)題，更是一個(gè)關(guān)于資源綜合利用與環(huán)境保護(hù)的問(wèn)題。

1鋁爐渣處理工藝

我國(guó)在鋁爐渣處理與利用方面尚處于較為落后的狀態(tài)，一般仍是把熱鋁爐渣鋪散在地面上或放在箱里任其自然冷卻，然后對(duì)冷爐渣進(jìn)行人工選揀與篩分，使用此堪爐與反射爐熔煉，勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作場(chǎng)所粉塵煙霧多,對(duì)環(huán)境污染也較大。

目前國(guó)外先進(jìn)的鋁爐渣處理工藝有：IGDC法、改進(jìn)的MRM法、等離子體速熔法、擠壓法等。它們的共同特點(diǎn)是:在非氧化氣氛中冷卻熱爐渣或可在短時(shí)間內(nèi)回收鋁，工作環(huán)境好，自動(dòng)化程度高，不用鹽熔劑，對(duì)環(huán)境也無(wú)害。

1.1IGDC法

IGDC法采用惰性氣體冷卻爐渣,將扒岀的渣裝入可密封的冷卻室內(nèi)，然后通入氟氣,形成非氧化氣氛，使鋁停止氧化。特點(diǎn)是鋁的氧化損失少,工作環(huán)境好,但所流出的金屬液體非常少,需對(duì)冷卻后的鋁爐渣進(jìn)行二次處理，以進(jìn)一步回收鋁。而且冷卻時(shí)間長(zhǎng)(4~8h),氧氣成本大。

1.2改進(jìn)的MRM法

改進(jìn)的MRM法是將熱鋁爐渣放進(jìn)處理容器內(nèi)，旋轉(zhuǎn)葉片攪動(dòng)鋁爐渣，熔融鋁沉集容器底部,排出鋁鑄成再生錠，再用旋轉(zhuǎn)水冷裝置冷卻剩下的渣，然后運(yùn)往專(zhuān)業(yè)爐渣處理廠(chǎng)進(jìn)一步回收鋁。

處理的全過(guò)程均在氧氣保護(hù)下進(jìn)行。

1.3等離子體速熔法

等離子體速熔法是利用等離子體迅速熔化冷爐渣而回收鋁的方法,其特點(diǎn)是不用鹽熔劑，鋁的回收率高,電力消耗為250~300kWh/t渣。

1.4擠壓法

根據(jù)擠壓原理研制的熱鋁渣處理法有多種，如COMPAL法、ThePress法、SPM法、MADOC法等。這些方法都很相似,均是將熱鋁爐渣裝入容器內(nèi),然后從上部施加靜壓力或動(dòng)壓力，將熔融鋁擠壓出來(lái)。

擠壓法與改進(jìn)的MRM法、等離子體速熔法相比，后兩種方法的裝備復(fù)雜、投資大、維修較困難，且要求操作技術(shù)高。擠壓法具有很好的經(jīng)濟(jì)性，是一種很有競(jìng)爭(zhēng)力的熱鋁爐渣處理工藝。本文所介紹的熱鋁爐渣高效冷卻壓濾機(jī)即屬于擠壓法中的“ThePress”法。

2熱鋁爐渣壓濾機(jī)工作原因及其技術(shù)要點(diǎn)

壓濾機(jī)壓頭上施加15MPa的壓力，爐渣內(nèi)的液體金屬在壓力下流向下層容器，被壓榨的爐渣氧化過(guò)程迅速終止，氧化物被裹在金屬殼內(nèi),抑制了灰塵和煙霧。同時(shí)，爐渣的金屬外殼迅速把熱傳至壓頭和渣盤(pán)上，壓頭中的冷卻水將大部分熱量帶走。使?fàn)t渣溫度由開(kāi)始的800Y以上降低至450P以下，防止金屬因高溫而發(fā)生氧化。

壓濾機(jī)操作過(guò)程如下：

1. 扒渣:首先將渣盤(pán)置于托盤(pán)之上，一起用叉車(chē)送至熔爐口，然后將熱鋁爐渣扒到渣盤(pán)中。
2. 壓濾:渣盤(pán)盛滿(mǎn)爐渣后,被叉車(chē)直接送到壓濾機(jī)下面。渣盤(pán)到位后，操作人員按下啟動(dòng)按扭，壓濾機(jī)開(kāi)始工作。先輕壓一次,然后重壓兩次，每次均保壓一段時(shí)間。整個(gè)工作周期約4~8min。當(dāng)壓濾機(jī)工作完成后，壓頭復(fù)位信號(hào)燈自動(dòng)亮,提醒操作人員移走容器。
3. 冷卻:容器移離壓濾機(jī)后，在空氣中自然冷卻15~30min,然后將托盤(pán)和渣盤(pán)倒轉(zhuǎn)過(guò)來(lái),金屬塊和壓制成塊的爐渣會(huì)自動(dòng)掉到地上。
4. 回收:金屬塊可直接在廠(chǎng)內(nèi)回爐重新熔化，爐渣可送到普通廢渣回收加工廠(chǎng)處理。

從壓濾機(jī)的工作原理圖上可以看到，壓頭與渣盤(pán)是壓濾機(jī)的重要組成部分。壓濾機(jī)在長(zhǎng)期高溫下接受大壓力，對(duì)壓盤(pán)的熱壓裂、氧化脫皮等應(yīng)加以充分考慮。課題組利用所在單位在有色金屬材料科學(xué)和工程方面的優(yōu)勢(shì),經(jīng)過(guò)反復(fù)研究和試驗(yàn)選用某特殊合金材料制做渣盤(pán),經(jīng)制造現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐應(yīng)用情況證明,該材料耐熱性、抗氧化性，可焊、可鑄性能好，能很好滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)使用要求。

此外壓頭與渣盤(pán)的幾何形狀也是影響壓濾機(jī)工作好壞的重要因素。在壓濾過(guò)程中，要盡可能地使?fàn)t渣中的液體金屬向渣盤(pán)底部匯集，而不致于沿渣盤(pán)內(nèi)壁向上流動(dòng)飛濺出去。因而對(duì)渣盤(pán)的幾何形狀做了特殊設(shè)計(jì)，并且在渣盤(pán)底部均布了四個(gè)孔,以便于匯集到渣盤(pán)底部的液體金屬迅速流到下層托盤(pán)中。另外,為了便于壓制后的爐渣成塊，對(duì)壓頭的表面結(jié)構(gòu)也做了處理，在其上做了若干縱橫相交的筋條。

3壓濾機(jī)功能和特點(diǎn)

熱鋁爐渣高效冷卻壓濾機(jī)是先進(jìn)的鋁爐渣處理設(shè)備,它具有諸多優(yōu)點(diǎn):裝備簡(jiǎn)單，投資少，操作與維護(hù)費(fèi)用低;工作周期短;工作環(huán)境好，不需集塵系統(tǒng)。此外,它的功能完善、自動(dòng)化程度高。

3.1完善的功能

熱鋁爐渣高效冷卻壓濾機(jī)液壓系統(tǒng)采用雙缸同步壓下方式，系統(tǒng)中包含有同步誤差自動(dòng)消除、溫度誤差補(bǔ)償、工作壓力分級(jí)控制及保壓，系統(tǒng)恒壓調(diào)節(jié)以減少溢流損失、系統(tǒng)安全鎖死等諸多功能。系統(tǒng)采用集成控制方式，結(jié)構(gòu)緊湊,元件選擇講究質(zhì)量可靠。

3.2高自動(dòng)化程度

該設(shè)備采用PLC控制，具有自動(dòng)控制和手動(dòng)控制兩種工作方式可供選擇，自動(dòng)化程度高。壓濾前,自動(dòng)檢測(cè)渣盤(pán)到位否，并發(fā)出指示信號(hào)。按下啟動(dòng)按鈕之后，壓頭自動(dòng)進(jìn)行輕壓、重壓及保壓。工作完成后，自動(dòng)發(fā)出復(fù)位信號(hào)，提示操作人員移走容器。整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中均有相應(yīng)的指示信號(hào)，并設(shè)有故障報(bào)警功能。同時(shí),為避免誤操作，系統(tǒng)中設(shè)有完善的互鎖功能。

現(xiàn)場(chǎng)使用效果

熱鋁爐渣通過(guò)壓濾，可達(dá)到以下效果：

1. 熱鋁爐渣溫度迅速降低，可迅速終止金屬的氧化過(guò)程，從而減少金屬鋁的損失。同時(shí)避免產(chǎn)生大量的灰塵和煙霧，減少了對(duì)環(huán)境的污染。
2. 內(nèi)部金屬回收率高，可直接在廠(chǎng)內(nèi)回爐重新熔化。
3. 壓濾后的冷爐渣中，金屬與灰份分離,金屬再回收更容易。并且壓制成塊的鋁爐渣也為后期的運(yùn)輸、二次處理帶來(lái)了方便。
4. 

根據(jù)在某中型鋁加工企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用的結(jié)果，壓濾機(jī)每天操作3次，平均每次壓出鋁液52kg。每月鋁金屬加工量約12001,每月可壓出鋁液6680kg,金屬回收量約4%。

該機(jī)操作安全、簡(jiǎn)單，占地面積小，堅(jiān)固耐用，能很好地適應(yīng)高溫等惡劣環(huán)境下的穩(wěn)定工作。自投產(chǎn)以來(lái),一直轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)正常，表現(xiàn)出良好的可靠性。

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