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[装备]走进洛根铝业,看全球最先进的废旧罐料回收生产线

时间:2013-02-20 10:53来源:中国循环经济 作者:王祝堂 点击:
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美国洛根铝业公司(LoganAluminium Icn.),是加拿大铝业公司(Alcan)于1984年建成的一个现代化铝板带轧制厂,专门生产罐料(can stock),是加拿大铝业公司与大西洋里奇菲尔德公司(Atlantic Richfield Corp.,简称ARCO)的一个合资企业,位于美国肯塔基州(Kentucky
  

   美国洛根铝业公司(LoganAluminium Icn.),是加拿大铝业公司(Alcan)于1984年建成的一个现代化铝板带轧制厂,专门生产罐料(can stock),是加拿大铝业公司与大西洋里奇菲尔德公司(Atlantic Richfield Corp.,简称ARCO)的一个合资企业,位于美国肯塔基州(Kentucky)卢塞尔维尔市(Ruselville)威特兰兹镇(Wetlands)。络根铝业公司新建的废旧罐料再生中心,于2010年2月全面投产,拥有全球最大、最先进的罐料回收自动生产线,引进了一台德国赫特威希公司的多室炼炉炉Ecometal,它是当前熔化废铝水平最高的设备之一。

  1981年初开工建设,1984年初建成投产,历时3载,建设期之短,在大型现代化铝板带厂建设史上极为罕见。这是20世纪70年代中期以来北美地区建设全新的首家大型全盘现代化的铝板带轧制厂,生产成本最低,环保要求极高。选厂地址达到了最接近原料产地,70%产品可销往就近市场,能源丰富,水资源充沛,人力资源充足与素质高,当地污水处理条件好,交通便利,公共设施齐全等要求。

  1992年~l994年又经过大规模的现代化扩建,该厂虽是合资企业,但这次扩建所需的2.55亿美元资金是加拿大铝业公司独自投入的。经过这次扩建,洛根轧制厂仅罐料产能就达到300千吨/年。该厂使用最大质量超过27吨的扁锭,带卷直径可达2 743毫米,带材最大宽度达2 134毫米。

  该厂有一条(1+3)式2 290毫米热连轧生产线,美国布劳·诺克斯公司(Blaw Knox)设计制造;一条德国西马克公司(SMS)提供的2 235毫米3机架非连续式冷连轧生产,是全球唯一的一条生产线;有2台单机架不可逆式冷轧机,一台2 235毫米的,另一台2 31O毫米的。工厂罐身料及罐盖料的生产能力可达400千吨/年。2004年加拿大铝业公司一分为二,该厂归诺威力公司(Novelis)铝业公司所有。

  洛根铝业公司是北美最大的单一罐料生产者,所生产罐体及罐盖铝带卷占北美市场需求量的40%。还生产拉环带材,所产罐体料的宽度为1 828毫米、厚度还不到人发的1/3,偏差为±2%左右,每一带卷的带材长度约16.09千米,公司通过了ISO1400 1环保管理体系认证,公司还有一个全球最先进的、最大的、最环保的、效率最高的废旧罐回再生利用中心,再生罐体料的产量(3104合金)超过181.44千吨/年。废罐熔炼炉的燃料利用率400~500千瓦时/吨,排放的烟气中有害物质含量远低于美国环境保护局(EPA,Environmental Protection Agency)的允许指标。

  绿色废罐熔炼工艺

  经过几度改扩建,洛根铝业公司当前的罐料产量已为投产初期的3倍。2005年来,公司决定就地建一个废罐再生熔炼项目,组建了一个项目筹建小姐,负责建设前期各项工作。此前,公司从各地收购的废旧罐委托第三方复化后将熔体运回铸造车间,通过高速公路运输,存在一定的危险性,在厂内复化既可以降低成本又可以避免运输中的安全风险,还可以扩大废料用量。

  项目组的首要任务是确定废料处理与复化工艺路线,以及选定炉型,要求是全环保友好的,熔炼过程中不用盐类熔剂,不用氯气,因而既不排放氯又可大大减少填埋渣量,同时复化炉应与现有的熔炼炉兼容,此外应是节能的,有很高的能量效率。

  2006年初,洛根铝业公司就炉型选择与德国赫特威希冶金炉公司(Hertwich)接触,希望它们能提供符合上述要求的废罐复化熔炼炉。赫特威希公司答复称,它们生产的多室Ecomelt熔炼炉已有多套在欧洲再生铝厂与车间获得应用,效果良好,可以满足洛根公司的工艺要求,虽然这是北美应用的首台炉。Ecomelt炉集除漆复化混合废料于一体,这是一种不用任何盐熔剂的熔炼炉,经济效益与环保效应得到很好兼顾。

  Ecomelt熔炼炉内的高温气流方向均匀合理,且装有再生烧嘴系统(Regenerative burner system),因而热效率有很大提高。熔炼时不用盐类作覆盖剂与精炼剂,也不用氯气精炼,不用采购盐类物,也不会产生需要填埋盐渣饼。装入炉膛内的经破碎的罐料被炉预热到既定的温度,其上的漆层与印刷涂层蒸发,它们是一些可燃烧的有机物气体,被送入熔炼炉的燃料系统,其自由能(freeenergy)即可用的能为18 628千焦,因而可节省大量燃料,炉的实际能耗相当于常规熔炼炉的1/2左右,烟气再经布袋净化处理后才排入大气,其中的有害物质含量比当前环保法规规定的指标低得多。

  在铝熔炼铸造车间,安全是至关重要的,须给予充分的考虑。Ecomelt炉的设计制造者做得十分周到,对每一工序的安全都作为首要问题加以周密思考。因此,无论在机械与电气设备方面,还是在自动控制方面都做得十分周到,堵塞了一切安全漏洞,消除了一切安全隐患。废料在加入熔池之前都经过充分预热,以除去其上吸附的水分,杜绝了加人湿料的可能性。

  由于生产线有许多安全装置与传感器,因此,工程师与操作工人在设备维护、人员培训、操作成本方面,Ecomelt炉的工作量与费用比常规熔炼炉的高不少,为此赫特威希公司作出保证,负责各项工作的顺利进行,特别是在投产初期将派工作队协助工作与人员培训,直到洛根公司人员掌握了操作技巧与设备维护、更换零件技术为止。于是在2006年12月,洛根公司与赫特威希公司签订了废罐料熔炼炉采购合同。

  厂房建设、设备安装与启动

  首先,熔炼中心必须建一座厂房,厂房面积6733.2平方米,可容纳新的生产线与工厂原有的有关设备,新厂房建在原厂房之旁,因此,原来铁路线必须另建,原有的一些设施也必须搬迁,还必须建一些为新熔炼炉服务的项目,如破碎生产线、布袋除尘室等

  安装伊始,安装工程队与当地承包者密切合作,以确保工程顺利进行,万无一失,洛根铝业公司的工程师与当地环保局密切联系,以确定每项工作全部符合环保要求与安全生产要求。由于这台Ecomelt废料熔炼炉是北美首台,各方面对此都很关注,工作人员对各项工作

  都小心翼翼,精益求精,经过几个月的艰苦工作,安装工作按预定计划顺利完成,并获得空气质量监督局肯塔基分局(Kentucky DiVision of Air Quality)与联邦环境局(Federal EPA)的批准,可以投产。于是废旧罐处理中心于2008年1月胜利竣工投产

  熔炼炉首次投产时装的一级废料——洁净的压成团块的废旧罐料,含油量极少。由于废料很洁净,所以投产顺利,几乎没有遇到任何困难。洛根铝业公司的维护和操作人员与赫特威希的工程师及工人紧密配合,从启动、烘炉、装料、溶化、精炼到熔体出炉都有条不紊,一切顺利,工人掌握了Ecometal废铝熔炼炉的操作。

  可喜的是,熔化炉的生产在按预定程序一步一步地向前推进,最初用的是一级废料,而后是二级废料,三级废料,一直到旧的涂漆的切边料、新的涂漆切边料、PS版废料、废旧罐料。每熔化一炉都对装料量、每种废料类型、形态与装料次序、熔化时间等均作了详细记录。

  试生产期间暴露的问题

  生产实践证明,当废料为压制的团块时,炉的工作甚为满意,一切正常。可是,如果装的料为破碎的废旧易拉罐,则不能得到预期的熔体产出量,因为这种破碎料密度变化范围相当大,为93.862~l 56.4 14千克/立方米。试验证明,破碎废旧罐料的密度达到625.656~938.484千克/立方米方可取得预期的效果,为了达到此密度范围,洛根铝业公司决定对破碎的废旧罐料全部制团打包。团块密度越大装的料也越多,可以改善热气流的流动模型,大幅度提高铝熔体产出量。在此项决定付诸实施前还必须做一些试验,例如在废料熔化前,如何保证其上的涂层与漆层能完全脱除。常识告诉我们,打得严实的废料团块中废料表面上的涂层是无法脱除的,因为表面未暴露于热气流中,可是洛根铝业公司进行的一系列试验否定了此理论,打得严实的废旧易拉罐团块在Decometal炉的预热塔内加热期间表面上的涂层可以完全脱除,露出白色的表面

  当预热塔内废料团块进入炉的熔化区内时已完全松散,使废料表面上的涂层得以除尽。根据这些试验,洛根铝业公司管理层决定买几台压块打包机,将所有破碎的废旧易拉罐片压团、打包后才装炉熔化。所有压团打包机于20lO年2月全部安装完毕,全部达产后,可保证废碎料全部以团块形式装炉,回收再生中心的生产进入正常生产状态。

  结束语

  美国肯塔基州卢塞尔维尔市威特兰兹镇洛根轧制厂是世界最大的单一罐料(罐体、罐盖、拉环带材)生产企业,新建的废旧罐料再生中心于20lO年2月全面投产,是全球最大与最先进的此类自动生产线,引进了一台德国赫特威希公司的多室熔炼炉Ecometal,它是当前熔化废铝水平最高的炉之一。洛根铝业公司的这台熔化炉的生产能力为181.44千吨/年,它有三项燃气铝熔炼炉史无前例的记录:排放烟气有害物质之低前所未有;精炼时不用盐类熔剂与氯气,属真正的绿色熔炼,这么大的熔炼炉不用熔剂精炼铝熔体实开铝工业之先河;热效率之高闻所未闻,仅400~500瓦时/吨,仅相当常规熔炼炉的l/2。

  中国20lO年废旧全铝易拉罐的回收量可达350千吨,回收率虽是全球最高的,但未得到最有效的再生利用,即未再生成罐体合金3 l04,这是一种资源浪费。可考虑废旧罐再生利用车间的建设问题,一是有利于资源的循环利用,二是有利于生产成本降低,提高经济效益。(参考文献略)

(责任编辑:朱竹)
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