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国外铝废料预处理工艺

  美国、日本、德国、澳大利亚等发达国家在铝废料预处理方面的技术研究和应用起步较早,已实现了铝废料预处理的机械化和自动化,可最大限度地除去金属和非金属杂质,提高了生产效率和分选质量,降低了生产成本。所采用的预处理工艺包括分选、解体、打包、干燥除油、除表面有机涂膜等。

  1.1 分选

  分选方法主要有形态分选、机械分选、重介质分选、火法分选和静电分选等。

  1.1.1形态分选

  形态分选是指物理形态分选,即根据外观标志(颜色、断面特征、硬度、质量密度、磁性等)和实物标志(零件名称、合金牌号等)进行分选。可采用目视方法,也可借助于点滴分析法、光谱分析法和专用仪器。例如,按颜色不同可区别铁、铜和铝合金;白色金

  属,可按其清洗后表面颜色的差别而区分出铝、镁、锌、铅、白铜、锡等;根据质量密度不同可区分尺寸基本相同的零件的材质,如镁制零件比铝制零件轻;利用磁性可确定包铝或渗铝的钢制零件。

  按颜色、密度、磁性等无法鉴别时,可采用点滴分析法、光谱分析法和专用仪器进行分选。点滴分析法是在金属或合金的光洁表面上滴上化学试剂,根据显示的颜色不同可判断某-元素的存在,依次滴上不同试剂可确定合金的类别。如用CdSO。(5 g)、NaCl(10 g)和盐酸(20 mL)配成的水溶液(100 mL)点滴于金属表面上,如在10~20 s后呈现黑色,便表明是镁合金;如呈灰色,则为铝锌合金;而对于铝及铝合金,则呈透明颜色。同时,还可根据颜色的深浅粗略估计某元素的含量。点滴分析法简单易行,应用方便。对于某些特殊零件,若需准确确定其化学成分,则须采用光谱分析法。

  1.1.2机械分选

  机械分选主要有粒度分选法、风选法、磁选法、浮选法和涡选法等。

  1.1.2.1粒度分选法

  当有必要从铝废料中分选出细组分或大块组分肘可采用粒度分选法。分选过程-般采用筛分机,包括固定筛、滚筒筛和振动筛等。

  固定筛有栅格式和水平式两种,适用于分选粒度J大于50 mm的铝废料。筛分块状物料时筛分机倾角不得小于350;分选扁平形态物料或潮湿碎块时其倾角不得小于50。。栅格式筛分机的筛分效率不超过65%。所需筛分面积F可按下式计算:

  F=Q/2.4a

  式中 Q-按原始废料计算的分选能力/t·h-1

  a-筛条缝隙宽度/mm

  选择栅格式筛分机的尺寸时应遵循以下原则:筛分机的宽度应大于最大物料块度的2倍;筛分机的长度至少是其宽度的2倍。

  滚筒筛是带有孔眼的圆柱形旋转滚筒,滚筒内有若干筛网(筛孔直径不-),串联或并联安装。如铝废料中含有较多的尘土,通常在滚筒内安装多个水喷头,进行湿筛分。滚筒筛适用于筛分大块和中等块(块的粒度小于250-)的物料,能够制取粒度不小于25蛐的筛下产品,滚筒倾斜角为2。~8。,转速为10-15 r/nlin。

  振动筛广泛用于铝废料的粒度分选。根据筛子的摆动方式,振动筛又可分为惯性筛、自动平衡筛和共振筛。惯性筛有-个或两个可替换筛网的箱体,装在弹簧吊架上或金属架上,筛分机振动依靠转轴的转动来完成;自动平衡筛常用于铝废料的脱水、悬浮物的分离和加重剂的洗涤;共振筛适用于筛分粒度在300 mm以内的铝废料,分选能力强,可靠性高,能耗低。

  1.1.2.2风选法

  风选法是利用气流的作用将铝及铝合金与密度较小的纸屑、塑料薄膜、木块和尘土等非金属夹杂物分开。风选法是分离轻质非金属夹杂物的较为理想的方法。

  1.1.2.3磁选法

  磁选法可从铝废料中分选出铁磁性夹杂物和带有大量铁镶嵌物的零件,国外已广泛采用。该方法适用于粒度在450 mm以下的铝废料、炉渣、铝屑、破碎电缆、边角料和冲压废料等。

  铁是铝及铝合金中的有害杂质,对其性能的影响也最大,因此应在预处理工序中最大限度地将夹杂的铁分选出去。铁磁性夹杂物能否完全分选出来.取决于废料的粒度、层厚、堆积量和夹杂率,以及磁场强度和物料在磁场内的移动速度。

  磁选分选机主要有悬挂式分选机和电磁轮两种。悬挂式分选机沿传送装置纵向或横向安装,含铁物料被除铁器吸至卸料带上,然后被输送至卸料端。悬挂式分选机不能分选尺寸小于5 nlln及重量小于80 g或大于20 kg的铁磁性物料;电磁轮适用于分选散粒状或块状物料中的铁磁性物质,其传送带的最佳运行速度为1.25~2.00 m/s,与电磁轮的转速50-60 r/min保持-致,所分选物料的粒度和传送带上的料层厚度均不得超过150 nUll。

  1.1.2.4浮选法

  浮选法也称水选法。该法是以水为悬浮介质,并利用水的浮力将废料中夹杂的塑料、木块、橡胶等轻质物料与铝料分开并被-定流速的水带走,与此同时,泥土和灰尘等亦被水流带走进入沉降池。这种方法可以完全分离密度小的轻质材料,且简便易行。

  1.1.2.5涡选法

  不同金属在交变电场中运动时所受电磁力不同,因此所产生的平抛运动距离亦不同。涡选法就是根据这-原理通过电磁力的作用将铝与非铝金属分开。最常用的设备是涡电流分选机,这种设备虽然投资较大,但分离效率高(-般除杂率大于99%),生产成本低。

  1.1.3重介质分选

  重介质分选,是用加重剂、悬浮剂与水制成的重介质进行分选。例如,重介质的密度为3 150 kg/rm?时,重金属及带固定件的铝下沉,铝及铝合金废料浮出;重介质的密度为2 780 kg/In3时,铜锌合金下沉;重介质的密度为2 690 kg/ITl3时,铝铜合金下沉;重介质

  的密度为2 550 kg/IIl3时,铝硅合金下沉,而铝镁合金及铝镁硅合金上浮。重介质分选法需配置专门的重介质制备装置,分离效率低(-般低于90%),生产成本高,目前已很少采用。

  1.1.4火法分选

  火法分选是利用铝及铝合金与铁、锡、锌、铅的熔点不同,通过在熔炼过程中分段控制熔炼温度而将其分开。熔炼温度控制在200~250%时,锡首先熔化而流出;300~350℃时,铅熔化而流出;400~450℃时,锌熔化而流出;再将熔炼温度升高到580%以上,待铝及铝合金熔化后,再将铁等高熔点金属扒出。采用火法分选还可将铸造铝合金与锻造铝合金以及易拉罐罐身与罐盖合金分开。

  1.1.5静电分选

  静电分选是利用电场的作用将金属导体与绝缘物体分开。处在电场中的物体,不论其成分如何,都带有电荷,电荷的大小取决于起晕电机的极性和物料的特性。在电场相同的情况下,金属导体所获得的电荷较绝缘物体大。当带电物体同接地导体接触时即放出自身电荷,放出电量的多少取决于电阻、电容和接触时间。对金属导体来说,由于其电阻较低,在与接地导体接触时其所带电荷会迅速释放出来而不会被吸附,而绝缘物体保持自身电荷的时间较长,因而易被吸附。这就是静电分选的基本原理。静电分选机滚筒表面的金属物体瞬间释放出自身电荷后落入料桶,而绝缘体则随滚筒-起转动而留在滚筒表面,之后再落人另-个料桶。静电分选多用于废旧电线电缆的预处理。

  1.2解体

  解体是将大块铝废料中嵌入的Cu、Fe、Mg、zn等金属变成自由体而便于分离,并使废料块度与重量减小,以便进行后续处理。

  解体可分为拆卸解体和破坏解体两种。拆卸解体能从废件中回收有价值的零件和制品(如滚动轴承、紧固件等),这种方法在我国的浙江等地应用较为普遍。在进行拆卸解体时,-般使用钳工工具、电动螺母扳手等。

  铝及铝合金废料或废件的解体多采用破坏解体,破坏解体又分为剪切解体和破碎解体两种。剪切解体适用于变形铝及铝合金废料的解体,小块废料常用锷式剪切机剪切,而剪切横截面大的废料则多用液压剪切机;破碎解体适用于铝合金铸件的解体,根据破碎产品的尺寸,破碎机分为粗碎机(250~300 mm)、中碎机(25~30 mill)和细碎机(3 mm以下)三种。

  通用破碎机主要有落锤式破碎机、颚式破碎机、辊式破碎机和锤式破碎机等几种。落锤式破碎机适用于破碎大型铝合金铸件、炉渣等,落锤重量从500~1 000奴到6。15 t不等,被破碎料块的最大尺寸为1 500~2 000 mm,碎后料块的最大尺寸为500-300mm;颚式破碎机适用于炉渣的粗碎,缩小率为3-5,作业可靠性强,使用方便;辊式破碎机适用于处理粒度小于3 mm的炉渣等物料,可进-步回收炉渣中的铝;锤式破碎机是由铰接在旋转转子上的锤来进行破碎的,其破碎冲击力的大小取决于锤的大小以及转子的旋转速度,生产率高,缩小率大(可达50)。

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