廢鋁熔煉除了能節(jié)省大量資源消耗之外,對廢舊鋁制品進行重新的冶煉加工,還可以減少可再生的有色金屬的社會蓄積量。開發(fā)再生鋁資源,對廢舊鋁實行循環(huán)經(jīng)濟,不但可以給國家、企業(yè)節(jié)省資金、提高資源利用率、節(jié)約能源、保護生態(tài)環(huán)境等經(jīng)濟效益,還可以減少很多社會問題。鋁金屬循環(huán)使用,可以加快中國鋁金屬工業(yè)實現(xiàn)全面、協(xié)調、可持續(xù)發(fā)展。
廢鋁熔煉設備包括了熔煉爐、靜置爐、風機、燃燒系統(tǒng)等。其中對再生鋁熔煉和靜置爐(小企業(yè)沒有靜置爐),因此,可以將熔煉爐和靜置爐看為一體。
熔煉爐的種類有很多,其作用都一樣,一是熔化爐料和添加劑,爐料包括了廢鋁、中間合金、工業(yè)硅和純鋁錠等;二是在爐內一定的溫度下使熔融物之間發(fā)生一系列的化學和物理反映,使其中的雜質形成浮渣或氣體除掉;三是調整成分,使其合金中的各種元素含量達到相關標準要求;四是對合金熔融物進行變質等處理,細化精粒,使合金能夠符合相關的物理性能。因此鋁熔煉爐的形式和結構,對再生鋁合金的生產(chǎn)能力、成本、產(chǎn)品質量以及環(huán)境保護有著重要的作用。
1、主要熔煉設備
常用鋁合金的熔點都不高,熔煉爐的形式基本上是兩種:坩堝式和熔池式。
2、坩堝爐
爐坩堝是熔煉再生鋁合金的常用設備,其優(yōu)點是投資少、操作方便,金屬回收率高,但缺點是生產(chǎn)能力小,壽命短和成分不穩(wěn)定,很難與大型反射爐相比。坩堝爐的形式有多樣,常用的有鑄鐵坩堝和石墨坩堝。
坩堝爐在使用時,爐體固定在用耐火材料砌筑的鍋臺上,坩堝爐的下部和四周是燃燒室。在使用較大的坩堝爐時,因為考慮到坩堝爐的自重問題,爐體的底部不能架空,應該落在穩(wěn)定的耐火材料上,尤其是大型的鑄鐵坩堝爐,在高溫下會使爐體變形而影響其壽命。
坩堝爐的燃料適應性強,可以煤炭、焦碳、燃氣等,對燃料的選擇空間較大。在用燃油或煤氣為燃料時,坩堝下面有噴嘴,噴入燃料和空氣燃燒加熱,此即是燃油坩堝爐或煤氣爐。在用電加熱時,將電阻加熱元件(電阻絲或碳化硅棒)布置在坩堝周圍,即電阻坩堝爐。用燃料的坩堝爐,一般加熱升溫迅速,但其溫度控制不能很嚴格。電阻坩堝爐的加熱升溫速度較慢,電熱絲時可達900,碳化硅棒可達1200,比燃料爐的溫度低些,同時其設備費用貴、耗電大和熔煉成本高。但是它的生產(chǎn)環(huán)境和勞動條件較好,且熔化溫度能夠精確控制,適用于鋁和鎂合金的熔煉。
外部熱源首先加熱坩堝,坩堝被熱后,再傳熱給坩堝內部的金屬爐料或熔液。根據(jù)這種傳熱特點,坩堝爐是外熱式熔化爐,為提高熱效率。坩堝均制成直徑較高度的尺寸為小的形式,以增加金屬與坩堝壁的接觸面積。這樣,熔化后的液體金屬與外界氣氛的接觸面積相對較小,可減輕金屬的氧化和吸氣,對金屬有利。
在熔煉鋁合金時,多采用的坩堝有兩種,一種是強度和耐火度均較高的石墨坩堝,另一種是鑄鐵坩堝。
?。?)石墨坩堝:石墨坩堝由專業(yè)耐火材料廠生產(chǎn)供應,坩堝尺寸和容量的規(guī)格很多,坩堝的號數(shù)即熔化銅合金的公斤數(shù),如50號坩堝能熔化50公斤銅,若熔化鋁時,其容量應除以0.4的系數(shù)。石墨坩堝可以多次使用,但總體講壽命較短,且隨著使用時間的加長,坩堝的導熱性能下降,影響了熱效率和生產(chǎn)效率。
?。?)鑄鐵坩堝爐:因鋁合金熔化溫度較低,多在700--800℃,因此大量采用金屬坩堝,常用的是鑄鐵坩堝爐。普通鑄鐵坩堝價格低、強度高和導熱性好,為生產(chǎn)廣泛采用,但壽命短,生產(chǎn)中會頻繁更換坩堝。為提高鑄鐵坩堝的壽命,亦可采用含有鎳、鉻或鋁的耐熱鑄鐵或耐熱鋼的坩堝,以增長其使用壽命。熔化鋁合金用的鑄鐵坩堝容量多是30--250公斤,一般不超過300公斤,大容量的可達500公斤以上。
(3)為防止熔化過程中坩堝中的鐵滲入鋁液,也為保護坩堝,坩堝在使用之前必須在坩堝內壁上噴刷防護涂料后再使用,坩堝爐的涂料情況在相關材料中可以查到。大型坩堝爐多是固定式的,熔煉過程完成后,可用澆勺由坩堝中舀取熔液澆注,對大鑄件也可以將坩堝吊出來澆注。許多中、小型電阻坩堝爐帶有傾動機構,可以傾出坩堝中的溶液。目前坩堝爐正在向大型化和控制系統(tǒng)機械化方向發(fā)展,可傾動式的大型坩堝爐,傾轉爐身即可澆出熔液。
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