進(jìn)入新世紀(jì)以來,為了進(jìn)一步彌補(bǔ)我國(guó)礦產(chǎn)金屬資源短缺緩解供需緊張矛盾,在國(guó)家一系列支持和規(guī)范產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策指引下,中國(guó)再生金屬產(chǎn)業(yè)充分利用國(guó)際資源快速發(fā)展,貿(mào)易比例占全球有色金屬?gòu)U料的一半以上,跨國(guó)配置資源的國(guó)家或地區(qū)達(dá)到80多個(gè),累計(jì)進(jìn)口銅鋁廢料1億多噸,生產(chǎn)再生有色金屬產(chǎn)品近7000萬噸.其中,利用進(jìn)口含銅廢料生產(chǎn)的再生銅占總量的70%以上;利用進(jìn)口含鋁廢料生產(chǎn)的再生鋁占總量的近55%.實(shí)現(xiàn)了快速利用國(guó)際有色金屬?gòu)U料資源做大我國(guó)再生有色金屬產(chǎn)業(yè)的階段性奮斗目標(biāo),為有色金屬材料滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需求做出了積極的貢獻(xiàn).

    去年以來,國(guó)家進(jìn)一步加強(qiáng)生態(tài)文明建設(shè),全面禁止洋垃圾入境,推進(jìn)固體廢物進(jìn)口管理制度改革;zui近,中美貿(mào)易開戰(zhàn),鋁合金廢料進(jìn)口受到了限制,嚴(yán)重影響了長(zhǎng)期依賴進(jìn)口廢料進(jìn)行生產(chǎn)的企業(yè).面對(duì)這些挑戰(zhàn),我們應(yīng)當(dāng)認(rèn)清國(guó)內(nèi)鋁合金廢料市場(chǎng)的供給格局,通過提高資源利用效率,排除貿(mào)易戰(zhàn)影響,把模糊了的視線矯正清晰,把漏掉和浪費(fèi)的資源找回來,讓更多的鋁廢料資源快速回到生產(chǎn)企業(yè),使中國(guó)再生鋁產(chǎn)業(yè)由依賴進(jìn)口拉動(dòng)發(fā)展轉(zhuǎn)向自給自足健康發(fā)展.

    鋁合金廢料市場(chǎng)

    鋁可以無限循環(huán)利用,回收鋁所需的能源比生產(chǎn)原鋁低約95%,減少排放90%以上.鋁自1888年開始生產(chǎn)以來,累計(jì)生產(chǎn)約10億噸,其中75%仍然在循環(huán)使用.由于鋁根據(jù)市場(chǎng)需要加工成消費(fèi)品或工業(yè)產(chǎn)品,因此鋁廢料是由"新"和"舊"兩種廢料形態(tài)組成.鋁在鍛造和鑄造產(chǎn)品的過程中會(huì)產(chǎn)生新的廢料,從報(bào)廢產(chǎn)品或所有類型的廢棄產(chǎn)品中回收舊廢料.另外還有一種就是常常被忽視的覺得不太重要的渣滓(鋁灰).

    由于鋁的經(jīng)濟(jì)價(jià)值很高,所以鋁的回收率一直很高,鋁在建筑和運(yùn)輸領(lǐng)域以及包裝行業(yè)的易拉罐回收率zui高可達(dá)95%,另外在包裝行業(yè)箔的回收量也在增長(zhǎng).2017年,全球鋁總產(chǎn)量9484.8萬噸,其中利用廢料生產(chǎn)金屬鋁(再生鋁或二次鋁)3098.6萬噸,占32.7%,利用氧化鋁生產(chǎn)(原生鋁)6382.6萬噸,占67.3%.

    提高鋁資源利用效率排除貿(mào)易戰(zhàn)影響 更好更快地發(fā)展中國(guó)鋁回收產(chǎn)業(yè)

    全球鋁的消費(fèi)領(lǐng)域和增長(zhǎng)趨勢(shì)圖

    提高鋁資源利用效率排除貿(mào)易戰(zhàn)影響 更好更快地發(fā)展中國(guó)鋁回收產(chǎn)業(yè)

    全球原生鋁和再生鋁生產(chǎn)和增長(zhǎng)趨勢(shì)

    很明顯,鋁消費(fèi)量較高的國(guó)家也是鋁廢料產(chǎn)生zui多的國(guó)家,目前世界鋁廢料主要集中在美國(guó)、歐盟、中國(guó)這三個(gè)區(qū)域; 其中歐美很大一部分優(yōu)質(zhì)廢料在內(nèi)部回收以制造新的鋁材,由于包裝和汽車的使用壽命相對(duì)短廢料的回收率和回收速度快,所以這其中多余的部分就出口,以前中國(guó)是歐美破碎汽車鋁合金廢料主要的進(jìn)口國(guó).

    美國(guó)——是鋁生產(chǎn)和消費(fèi)歷史zui悠久的地區(qū),也是世界鋁合金廢料資源zui豐富的地區(qū).它除了滿足國(guó)內(nèi)二次鋁生產(chǎn)所需廢料外,每年還出口200萬噸廢料,占全球廢料供應(yīng)總量的三分之一.2016年,美國(guó)金屬鋁消費(fèi)總量953.8萬噸,其中再生鋁532.5萬噸,占鋁金屬消費(fèi)總量的55.8%.2016年,美國(guó)生產(chǎn)再生鋁650.8萬噸.其中,利用新廢料生產(chǎn)197.2萬噸,占30.3%,利用舊廢料生產(chǎn)453.6萬噸,占69.7%.

    提高鋁資源利用效率排除貿(mào)易戰(zhàn)影響 更好更快地發(fā)展中國(guó)鋁回收產(chǎn)業(yè)

    2016年美國(guó)鋁消費(fèi)及生產(chǎn)流量圖

    歐盟——占全球鋁消費(fèi)量的15%以上,鋁的消費(fèi)主要集中在德國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、意大利四國(guó),這是世界上zui大的汽車制造商的所在地,全球鋁工業(yè)的發(fā)展在很大程度上取決于這個(gè)市場(chǎng).2016年,歐盟金屬鋁消費(fèi)總量1023.1萬噸,其中再生鋁462萬噸,占金屬消費(fèi)總量的44.8%.2016年,歐盟生產(chǎn)再生鋁528.8萬噸.其中,利用新廢料生產(chǎn)176.7萬噸,占33.4%,利用舊廢料生產(chǎn)352.1萬噸,占66.6%.

    提高鋁資源利用效率排除貿(mào)易戰(zhàn)影響 更好更快地發(fā)展中國(guó)鋁回收產(chǎn)業(yè)

    2016年歐盟鋁消費(fèi)及生產(chǎn)流量圖

    中國(guó)——是世界上zui大的鋁生產(chǎn)國(guó),從2001年起鋁產(chǎn)量一直位居世界第 一,2016年原鋁產(chǎn)量占全球的54.4%,鋁消費(fèi)總量4251.8萬噸,其中再生鋁995.2萬噸,占金屬消費(fèi)總量的23.4%.2016年,中國(guó)生產(chǎn)再生鋁850.7萬噸.其中,利用舊廢料生產(chǎn)306萬噸,占36%,利用新廢料生產(chǎn)545萬噸,占64%.

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    2016年中國(guó)鋁消費(fèi)及生產(chǎn)流量圖

    被忽略和遺忘的事實(shí)

    隨著中國(guó)金屬鋁儲(chǔ)蓄量的不斷增加,中國(guó)鋁合金廢料產(chǎn)生量也在不斷增長(zhǎng),僅從2001~2016年計(jì)算,中國(guó)累計(jì)生產(chǎn)電解鋁2.3億噸,人均消費(fèi)量24公斤,人均儲(chǔ)量130公斤.鋁合金廢料進(jìn)口量從2010年的285萬噸下降至2016年的192萬噸,進(jìn)口量不到廢料供應(yīng)總量745萬噸的30%.

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    中國(guó)鋁合金廢料進(jìn)口量變化

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    世界鋁合金廢料增長(zhǎng)率(2010-2030年)

    盡管廢料進(jìn)口在逐年減少,但有些情況還是被忽略了,那就是從2010年開始中國(guó)已經(jīng)進(jìn)入鋁的報(bào)廢高峰期,目前是廢料增長(zhǎng)zui快的時(shí)期,其中鍛造鋁合金廢料占60%以上,鑄造鋁合金廢料占30%左右,總量超過1000萬噸.從理論上講中國(guó)在這個(gè)階段已經(jīng)不再需要再進(jìn)口普通廢雜鋁合金廢料作補(bǔ)充,但實(shí)際的情況是中國(guó)新舊廢料生產(chǎn)作業(yè)模式?jīng)]有分開,大量的變形鋁合金舊廢料和新廢料,作為廢雜鋁的稀釋料生產(chǎn)成普通鑄造鋁合金錠.這從一個(gè)側(cè)面助長(zhǎng)了鑄造鋁合金產(chǎn)能的不斷擴(kuò)張,以及廢雜鋁合金料的進(jìn)口.很顯然,假如變形鋁合金廢料有先進(jìn)規(guī)范的循環(huán)體系,那么利用原鋁作廢雜鋁的稀釋料來生產(chǎn)普通鑄造鋁合金肯定是劃不來的,這是一個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí).

    鋁在冶煉、加工和回收過程中要產(chǎn)生渣.2017年,我國(guó)鋁渣保守估計(jì)在420萬噸以上,其中金屬鋁的含量超過220萬噸.如果采用國(guó)際先進(jìn)工藝技術(shù)處理,其中98%(215.6萬噸)的鋁可以回收,其余氧化物100%(204.4萬噸)的可以轉(zhuǎn)化為綠色工業(yè)原料實(shí)現(xiàn)資源化循環(huán)利用.目前,國(guó)內(nèi)技術(shù)落后,鋁的回收率不到55%,氧化物無害化資源化處理技術(shù)還是空白,也就是說2017年我國(guó)420萬噸鋁渣中僅回收了121萬噸鋁,有99萬噸鋁變成了氧化物,危廢總量由200萬噸增加299萬噸.按噸鋁1.5萬元估算,全行業(yè)直接損失150億元.這是長(zhǎng)期以來被中國(guó)鋁行業(yè)企業(yè)忽略的第二個(gè)重要事實(shí).

    貿(mào)易戰(zhàn)的影響

    2017年中國(guó)從美國(guó)進(jìn)口的鋁廢料約82萬噸,占中國(guó)鋁廢料進(jìn)口總量的50%,占美國(guó)出口總量的52%.

    很顯然,中美貿(mào)易戰(zhàn)對(duì)中國(guó)再生鋁產(chǎn)業(yè)發(fā)展構(gòu)不成威脅,中國(guó)只要把鋁的資源效率稍稍提高2個(gè)百分點(diǎn),就足以取代從美國(guó)進(jìn)口數(shù)量.因此,當(dāng)前擺在中國(guó)鋁工業(yè)目前的突出問題是資源效率問題,核心是技術(shù)創(chuàng)新提高競(jìng)爭(zhēng)力問題.

    提高資源效率面臨的挑戰(zhàn)

    zui大限度地回收廢鋁和含鋁廢料,以便回收利用.

    自動(dòng)機(jī)械化預(yù)處理分類技術(shù),先進(jìn)的破碎和分離技術(shù),并使其廣泛可用.

    先進(jìn)的工藝控制技術(shù),優(yōu)化處理不適合在再生鋁中再利用的元素及殘留物.

    擴(kuò)大可用鋁合金的數(shù)量,適應(yīng)更多的鋁合金廢料直接生產(chǎn)成產(chǎn)品,并在高品質(zhì),高附加值中表現(xiàn)良好.

    提高資源效率實(shí)現(xiàn)保級(jí)循環(huán)利用,比如利用熱擠壓技術(shù)將受污染或與鑄造合金混合的廢料分離,即利用鍛造和鑄造鋁合金固相線溫度之間的差異進(jìn)行機(jī)械分離.由于鑄造合金具有較高的合金元素含量固相線溫度低于可鍛合金,因此將鍛造和鑄造廢料的混合物加熱至低于共晶溫度的溫度,然后通過離心力將鍛造合金分離出來.利用X射線熒光(XRF)、激光誘導(dǎo)擊穿光譜(LIBS)、X射線透射(XRT)等技術(shù)組合來測(cè)定合金元素濃度,將成分不同的鍛造合金按系分開后分別熔化.

    提高資源效率優(yōu)化工藝技術(shù),進(jìn)一步降低能耗和熔損,減少排放,延長(zhǎng)爐體壽命,提高合金質(zhì)量.例如通過提高熔化技術(shù)來消除殘余元素Fe,Sn,Mn和Cu等,這些元素對(duì)機(jī)械性能有害,去除需要添加某些合金元素以中和,這需要進(jìn)行更多研究,以提高回收技術(shù)的知識(shí).新合金的制造工藝也需要相應(yīng)地進(jìn)行優(yōu)化.需要對(duì)工藝基礎(chǔ)進(jìn)行研究,以更好地了解熔化,凝固和再循環(huán)過程中發(fā)生的物理現(xiàn)象,從而為鋁生產(chǎn)商創(chuàng)建知識(shí)庫,以更好地控制其工藝,這些方面還包括以下內(nèi)容:

    ——應(yīng)繼續(xù)開發(fā)從盡可能多的產(chǎn)品中回收鋁廢料的方法.

    ——應(yīng)該采用zui具成本效益的重熔工藝的策略,包括促進(jìn)分離不需要的元素如Fe,Ni技術(shù).

    ——應(yīng)該開發(fā)替代產(chǎn)品,如Al-Fe脫氧劑,以利用那些不能經(jīng)濟(jì)有效地用于生產(chǎn)新鋁合金的再生鋁部分.

    ——應(yīng)該認(rèn)真考慮和研究設(shè)計(jì)用于直接應(yīng)用于再生鋁的新鋁合金.

    ——應(yīng)進(jìn)行一項(xiàng)研究,探討增加可用于直接回收的合金數(shù)量的潛力,該研究應(yīng)更準(zhǔn)確地識(shí)別當(dāng)前和未來再生金屬含量的來源和預(yù)期的組成范圍.

    提高資源效率實(shí)現(xiàn)渣的無害化和資源利用,鋁渣鋁灰中有鋁金屬,鹽和化合物氧化鋁,采用先進(jìn)的技術(shù)完全可以全部回收并作為無毒材料資源化再生利用.目前,鋁渣在美國(guó),加拿大和歐洲已經(jīng)禁止填埋.鋁渣的處理具有相當(dāng)大的經(jīng)濟(jì)作用,直接影響企業(yè)的盈利能力.當(dāng)前應(yīng)當(dāng)采取的措施包括以下內(nèi)容:

    ——優(yōu)化操作工藝,阻止鋁渣氧化.

    ——縮短鋁渣運(yùn)輸距離,快速封閉冷卻,防止氧化損失.

    ——在鹽的保護(hù)下處理鋁渣.

    ——建立鹽渣處置系統(tǒng),使鋁的回收率穩(wěn)定在98%以上,鹽能夠無限循環(huán)使用,綠色惰性氧化鋁能夠進(jìn)入下游產(chǎn)業(yè).

    總之,我國(guó)鋁回收的資源效率有相當(dāng)大的提升空間,創(chuàng)新重點(diǎn)是提高鋁廢料價(jià)值,減少降級(jí)和稀釋使用,擴(kuò)大熔化不同類型廢料的能力,建立和完善渣處理系統(tǒng).只要這些措施到位,挽回的損失是不可估量的,這對(duì)節(jié)約資源保護(hù)生態(tài)環(huán)境,提高鋁工業(yè)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力,促進(jìn)中國(guó)再生鋁產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展具有重要意義.