熱鋁爐渣處理及高效冷卻壓濾機研制

2022/05/28 分類:技術文獻 607

引言

在鋁及鋁合金的熔煉、重熔以及廢雜鋁的再生利用過程中，爐渣的產生是不可避免的，而且隨著原鋁用量的日益增多與再生鋁產量的日益增大，爐渣量也在相應地一年比一年增多。按熔煉設備的不同與生產工藝的差異，鋁爐渣量為0.5%~7%，而渣中的鋁含量為20%~70%。過去當鋁金屬價格很低的時候,人們把爐渣看成是一種廢料，很少廠家對從熱鋁爐渣中回收金屬感興趣。同時由于環保意識不強,對熱鋁爐渣所產生的大量灰塵和煙霧也不重視。自從70年代開始，隨著鋁金屬的價格急劇上升和環保意識的不斷增強，鋁金屬工業界開始注重從熱鋁爐渣中回收金屬和注意保護環境。特別是在環境保護問題越來越重要的今天，處理鋁爐渣不僅是從中回收鋁的問題，更是一個關于資源綜合利用與環境保護的問題。

熱鋁爐渣處理及高效冷卻壓濾機研制-板框廂式隔膜壓濾機

1鋁爐渣處理工藝

我國在鋁爐渣處理與利用方面尚處于較為落后的狀態，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，然后對冷爐渣進行人工選揀與篩分，使用此堪爐與反射爐熔煉，勞動強度大，工作場所粉塵煙霧多,對環境污染也較大。

目前國外先進的鋁爐渣處理工藝有：IGDC法、改進的MRM法、等離子體速熔法、擠壓法等。它們的共同特點是:在非氧化氣氛中冷卻熱爐渣或可在短時間內回收鋁，工作環境好，自動化程度高，不用鹽熔劑，對環境也無害。

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，然后通入氟氣,形成非氧化氣氛，使鋁停止氧化。特點是鋁的氧化損失少,工作環境好,但所流出的金屬液體非常少,需對冷卻后的鋁爐渣進行二次處理，以進一步回收鋁。而且冷卻時間長(4~8h),氧氣成本大。

1.2改進的MRM法

改進的MRM法是將熱鋁爐渣放進處理容器內，旋轉葉片攪動鋁爐渣，熔融鋁沉集容器底部,排出鋁鑄成再生錠，再用旋轉水冷裝置冷卻剩下的渣，然后運往專業爐渣處理廠進一步回收鋁。

處理的全過程均在氧氣保護下進行。

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,然后從上部施加靜壓力或動壓力，將熔融鋁擠壓出來。

擠壓法與改進的MRM法、等離子體速熔法相比，后兩種方法的裝備復雜、投資大、維修較困難，且要求操作技術高。擠壓法具有很好的經濟性，是一種很有競爭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即屬于擠壓法中的“ThePress”法。

2熱鋁爐渣壓濾機工作原因及其技術要點

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

壓濾機操作過程如下：

扒渣:首先將渣盤置于托盤之上，一起用叉車送至熔爐口，然后將熱鋁爐渣扒到渣盤中。
壓濾:渣盤盛滿爐渣后,被叉車直接送到壓濾機下面。渣盤到位后，操作人員按下啟動按扭，壓濾機開始工作。先輕壓一次,然后重壓兩次，每次均保壓一段時間。整個工作周期約4~8min。當壓濾機工作完成后，壓頭復位信號燈自動亮,提醒操作人員移走容器。
冷卻:容器移離壓濾機后，在空氣中自然冷卻15~30min,然后將托盤和渣盤倒轉過來,金屬塊和壓制成塊的爐渣會自動掉到地上。
回收:金屬塊可直接在廠內回爐重新熔化，爐渣可送到普通廢渣回收加工廠處理。

從壓濾機的工作原理圖上可以看到，壓頭與渣盤是壓濾機的重要組成部分。壓濾機在長期高溫下接受大壓力，對壓盤的熱壓裂、氧化脫皮等應加以充分考慮。課題組利用所在單位在有色金屬材料科學和工程方面的優勢,經過反復研究和試驗選用某特殊合金材料制做渣盤,經制造現場實踐應用情況證明,該材料耐熱性、抗氧化性，可焊、可鑄性能好，能很好滿足現場使用要求。

此外壓頭與渣盤的幾何形狀也是影響壓濾機工作好壞的重要因素。在壓濾過程中，要盡可能地使爐渣中的液體金屬向渣盤底部匯集，而不致于沿渣盤內壁向上流動飛濺出去。因而對渣盤的幾何形狀做了特殊設計，并且在渣盤底部均布了四個孔,以便于匯集到渣盤底部的液體金屬迅速流到下層托盤中。另外,為了便于壓制后的爐渣成塊，對壓頭的表面結構也做了處理，在其上做了若干縱橫相交的筋條。

3壓濾機功能和特點

熱鋁爐渣高效冷卻壓濾機是先進的鋁爐渣處理設備,它具有諸多優點:裝備簡單，投資少，操作與維護費用低;工作周期短;工作環境好，不需集塵系統。此外,它的功能完善、自動化程度高。

3.1完善的功能

熱鋁爐渣高效冷卻壓濾機液壓系統采用雙缸同步壓下方式，系統中包含有同步誤差自動消除、溫度誤差補償、工作壓力分級控制及保壓，系統恒壓調節以減少溢流損失、系統安全鎖死等諸多功能。系統采用集成控制方式，結構緊湊,元件選擇講究質量可靠。

3.2高自動化程度

該設備采用PLC控制，具有自動控制和手動控制兩種工作方式可供選擇，自動化程度高。壓濾前,自動檢測渣盤到位否，并發出指示信號。按下啟動按鈕之后，壓頭自動進行輕壓、重壓及保壓。工作完成后，自動發出復位信號，提示操作人員移走容器。整個運行過程中均有相應的指示信號，并設有故障報警功能。同時,為避免誤操作，系統中設有完善的互鎖功能。