年产3万吨再生铝熔铸生产技术方案详细版

一、项目背景与技术定位再生铝产业是践行“双碳”目标、推动资源循环利用的核心领域。本项目以年处理3万吨废铝为基础，通过高效预处理、清洁熔炼、精准精炼及智能铸造技术，实现废铝资源的高值化利用，生产满足工业级（如铝合金锭、棒材）或铸造级（如ADC系列合金）标准的再生铝产品，兼具环保效益与经济价值。二、工艺技术路线整体流程：废铝原料→预处理（分拣/破碎/除杂）→熔化（反射炉/感应炉）→精炼（除气/除渣/合金化）→铸造（半连续铸造）→成品（铝锭/棒材）。工艺核心优势：预处理段：多维度除杂（磁选/重选/筛分），保障原料纯度；熔炼段：燃气反射炉+蓄热烧嘴，能耗降低15%+，NOₓ排放≤100mg/m³；精炼段：惰性气体喷吹+无氯熔剂，氢含量≤0.12mL/100gAl，夹杂物去除率≥90%；铸造段：半连续DC铸造，尺寸精度±0.5mm，表面缺陷率＜1%。三、原料预处理系统设计3.1原料分类与接收废铝原料按来源分为机加工废料（切削屑、边角料，成分单一）、建筑废料（门窗料、型材，含杂多）、消费类废料（易拉罐、家电壳，轻薄料）。需建立分类仓储区，采用“人工分拣+智能识别”（近红外光谱分拣机）结合，实现废料成分快速判定（如Si、Cu、Mg含量）。3.2预处理工艺破碎：针对大块废料（如建筑型材），采用颚式破碎机（处理量15t/h）破碎至≤150mm；轻薄料（如易拉罐）用反击式破碎机（处理量12t/h）破碎至≤50mm，提升熔炼效率。除杂：磁选：永磁滚筒（磁场强度≥8000Gs）去除铁磁性杂质（如螺丝、铁钉），除铁率≥98%；重选：跳汰机（水介质）分离塑料、橡胶等低密度杂质，分离效率≥95%；筛分：振动筛（筛孔Φ20mm/Φ5mm）分级，保证入炉料粒度均匀，减少熔炼搭桥。干燥：网带式烘干机（温度120℃，时间30min）去除水分，避免熔炼时“放炮”（水汽爆燃），能耗≤50kWh/t料。四、熔炼系统技术方案4.1炉型选择与配置采用天然气反射炉（2台，单炉容量5t，一用一备），搭配蓄热式烧嘴（热效率≥85%）。炉体采用耐火浇注料（Al₂O₃含量≥85%）+陶瓷纤维毡保温，炉龄≥12个月。4.2熔化工艺参数装料方式：分层装料（易熔料<如纯铝屑>在下，难熔料<如厚壁型材>在上），减少熔化时间；温度控制：熔化段____℃，升温段____℃（避免过烧），采用红外测温仪+PLC自动控温，精度±5℃；熔化周期：单炉装料5t，熔化时间≤1.5h，日产量≥80t（双炉运行）。五、精炼与合金化工艺5.1精炼工艺（除气+除渣）除气：采用旋转喷吹法（SNIF装置），以高纯氮气（纯度≥99.99%）为介质，喷吹头转速____rpm，铝液中气泡直径≤1mm，除气效率≥90%（氢含量从0.25→0.10mL/100gAl）。除渣：添加无氯熔剂（主要成分为NaF、K₂TiF₆），用量0.5-1.0%tAl，通过机械搅拌（桨叶转速60-80rpm）使熔剂与夹杂物充分结合，扒渣后渣中含铝量≤3%。5.2合金化与成分控制合金设计：根据产品定位（如6063铝棒/ADC12铸锭），精准添加中间合金（Al-Si、Al-Cu、Al-Mg等），误差≤0.05%。在线检测：配置直读光谱仪（检测时间≤30s），实时监控Si、Cu、Mg等元素含量，自动反馈调整合金添加量，成分合格率≥99.5%。六、铸造成型系统6.1铸造工艺选择采用半连续DC铸造，生产Φ____mm铝棒（或10-20kg铝锭），适配下游挤压/压铸需求。6.2铸造设备与参数结晶器：铜质水冷结晶器（内壁镀硬铬，寿命≥500炉），冷却水压0.3-0.5MPa，水温≤35℃；铸造速度：Φ200mm棒材，速度____mm/min（随直径增大降低），保证铸锭内部致密；切割与堆垛：飞锯切割（精度±2mm），机器人堆垛（垛型整齐，便于仓储）。七、环保与节能措施7.1废气处理熔炼炉烟气：“布袋除尘（效率≥99%）+SCR脱硝（NOₓ≤50mg/m³）+余热回收（烟气温度从600℃→150℃，回收热量用于预热助燃空气，节能10%）”；精炼废气：集气罩+活性炭吸附（处理有机挥发物，如熔剂分解气），排放浓度≤20mg/m³。7.2废水处理冷却水：闭式循环（冷却塔降温，补水率≤3%），仅需处理少量“跑冒滴漏”废水（经隔油+过滤+pH调节后回用）；熔剂废水：收集后加CaCl₂沉淀氟离子（氟浓度≤10mg/L），达标后排放。7.3固废利用炉渣：破碎后磁选+重选，回收残铝（回收率≥95%），尾渣用于制砖；除尘灰：送专业厂家回收金属氧化物；生活垃圾：环卫清运。八、质量控制体系8.1过程控制原料：入厂废铝光谱检测（成分偏差≤0.1%），分拣错误率＜0.5%；熔炼：每炉次检测温度、氢含量（ELH-III测氢仪，误差≤0.02mL/100g）；铸造：铸锭表面缺陷（气孔、裂纹）全检，尺寸抽检（合格率≥99%）。8.2成品标准化学成分：符合GB/T1173（铸造铝合金）或GB/T3190（变形铝合金）；力学性能：抗拉强度、伸长率满足客户要求（如6063棒材：σb≥205MPa，δ≥12%）；外观：表面光滑，无夹渣、冷隔，氧化膜厚度≤10μm。九、生产管理与人员配置9.1组织架构设生产部（预处理/熔炼/铸造）、技术部（工艺研发）、质量部（检验/体系）、设备部（运维）、安环部（环保/安全），总人数≤80人（自动化程度高，人均年产375吨）。9.2管理制度操作规程：编制《预处理/熔炼/铸造作业指导书》，全员持证上岗；设备维护：TPM管理（全员生产维护），关键设备（如反射炉、光谱仪）每月点检，故障率≤2%；信息化：MES系统实时监控产量、质量、能耗，实现“一键追溯”。十、经济效益分析（示例）10.1成本构成（吨产品）原料：废铝采购1.6万元（占比80%）；能源：天然气150m³（0.3万元）+电150kWh（0.02万元），合计0.32万元；人工+折旧+环保+辅料：0.18万元；总成本：1.6+0.32+0.18=2.1万元。10.2收入与利润产品售价：再生铝锭（如ADC12）市场价2.3万元/吨；年利润：(2.3-2.1)×____=6000万元；投资回收期：总投资（设备+土建+流动资金）约6000万元，回收期≤1.5年（含建设期）。十一、实施建议1.原料保障：与废铝回收企业签订长期协议，建立“城市矿山”回收网络，稳定原料供应；2.技术升级：预留感应炉改造接口（应对小批量高附加值订单），布局铝灰资源化技术（如铝灰无害化+提铝）；3.政策衔接：申请“资源综合利用”税收优惠（增值税即征即退），降