進入新世紀以來,為了進一步彌補我國礦產金屬資源短缺緩解供需緊張矛盾,在國家一系列支持和規范產業發展政策指引下,中國再生金屬產業充分利用國際資源快速發展,貿易比例占全球有色金屬廢料的一半以上,跨國配置資源的國家或地區達到80多個,累計進口銅鋁廢料1億多噸,生產再生有色金屬產品近7000萬噸.其中,利用進口含銅廢料生產的再生銅占總量的70%以上;利用進口含鋁廢料生產的再生鋁占總量的近55%.實現了快速利用國際有色金屬廢料資源做大我國再生有色金屬產業的階段性奮斗目標,為有色金屬材料滿足經濟社會發展需求做出了積極的貢獻.

    去年以來,國家進一步加強生態文明建設,全面禁止洋垃圾入境,推進固體廢物進口管理制度改革;zui近,中美貿易開戰,鋁合金廢料進口受到了限制,嚴重影響了長期依賴進口廢料進行生產的企業.面對這些挑戰,我們應當認清國內鋁合金廢料市場的供給格局,通過提高資源利用效率,排除貿易戰影響,把模糊了的視線矯正清晰,把漏掉和浪費的資源找回來,讓更多的鋁廢料資源快速回到生產企業,使中國再生鋁產業由依賴進口拉動發展轉向自給自足健康發展.

    鋁合金廢料市場

    鋁可以無限循環利用,回收鋁所需的能源比生產原鋁低約95%,減少排放90%以上.鋁自1888年開始生產以來,累計生產約10億噸,其中75%仍然在循環使用.由于鋁根據市場需要加工成消費品或工業產品,因此鋁廢料是由"新"和"舊"兩種廢料形態組成.鋁在鍛造和鑄造產品的過程中會產生新的廢料,從報廢產品或所有類型的廢棄產品中回收舊廢料.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).

    由于鋁的經濟價值很高,所以鋁的回收率一直很高,鋁在建筑和運輸領域以及包裝行業的易拉罐回收率zui高可達95%,另外在包裝行業箔的回收量也在增長.2017年,全球鋁總產量9484.8萬噸,其中利用廢料生產金屬鋁(再生鋁或二次鋁)3098.6萬噸,占32.7%,利用氧化鋁生產(原生鋁)6382.6萬噸,占67.3%.

    提高鋁資源利用效率排除貿易戰影響 更好更快地發展中國鋁回收產業

    全球鋁的消費領域和增長趨勢圖

    提高鋁資源利用效率排除貿易戰影響 更好更快地發展中國鋁回收產業

    全球原生鋁和再生鋁生產和增長趨勢

    很明顯,鋁消費量較高的國家也是鋁廢料產生zui多的國家,目前世界鋁廢料主要集中在美國、歐盟、中國這三個區域; 其中歐美很大一部分優質廢料在內部回收以制造新的鋁材,由于包裝和汽車的使用壽命相對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,以前中國是歐美破碎汽車鋁合金廢料主要的進口國.

    美國——是鋁生產和消費歷史zui悠久的地區,也是世界鋁合金廢料資源zui豐富的地區.它除了滿足國內二次鋁生產所需廢料外,每年還出口200萬噸廢料,占全球廢料供應總量的三分之一.2016年,美國金屬鋁消費總量953.8萬噸,其中再生鋁532.5萬噸,占鋁金屬消費總量的55.8%.2016年,美國生產再生鋁650.8萬噸.其中,利用新廢料生產197.2萬噸,占30.3%,利用舊廢料生產453.6萬噸,占69.7%.

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    2016年美國鋁消費及生產流量圖

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

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    2016年歐盟鋁消費及生產流量圖

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

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    2016年中國鋁消費及生產流量圖

    被忽略和遺忘的事實

    隨著中國金屬鋁儲蓄量的不斷增加,中國鋁合金廢料產生量也在不斷增長,僅從2001~2016年計算,中國累計生產電解鋁2.3億噸,人均消費量24公斤,人均儲量130公斤.鋁合金廢料進口量從2010年的285萬噸下降至2016年的192萬噸,進口量不到廢料供應總量745萬噸的30%.

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    中國鋁合金廢料進口量變化

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    世界鋁合金廢料增長率(2010-2030年)

    盡管廢料進口在逐年減少,但有些情況還是被忽略了,那就是從2010年開始中國已經進入鋁的報廢高峰期,目前是廢料增長zui快的時期,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.從理論上講中國在這個階段已經不再需要再進口普通廢雜鋁合金廢料作補充,但實際的情況是中國新舊廢料生產作業模式沒有分開,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成普通鑄造鋁合金錠.這從一個側面助長了鑄造鋁合金產能的不斷擴張,以及廢雜鋁合金料的進口.很顯然,假如變形鋁合金廢料有先進規范的循環體系,那么利用原鋁作廢雜鋁的稀釋料來生產普通鑄造鋁合金肯定是劃不來的,這是一個不爭的事實.

    鋁在冶煉、加工和回收過程中要產生渣.2017年,我國鋁渣保守估計在420萬噸以上,其中金屬鋁的含量超過220萬噸.如果采用國際先進工藝技術處理,其中98%(215.6萬噸)的鋁可以回收,其余氧化物100%(204.4萬噸)的可以轉化為綠色工業原料實現資源化循環利用.目前,國內技術落后,鋁的回收率不到55%,氧化物無害化資源化處理技術還是空白,也就是說2017年我國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,全行業直接損失150億元.這是長期以來被中國鋁行業企業忽略的第二個重要事實.

    貿易戰的影響

    2017年中國從美國進口的鋁廢料約82萬噸,占中國鋁廢料進口總量的50%,占美國出口總量的52%.

    很顯然,中美貿易戰對中國再生鋁產業發展構不成威脅,中國只要把鋁的資源效率稍稍提高2個百分點,就足以取代從美國進口數量.因此,當前擺在中國鋁工業目前的突出問題是資源效率問題,核心是技術創新提高競爭力問題.

    提高資源效率面臨的挑戰

    zui大限度地回收廢鋁和含鋁廢料,以便回收利用.

    自動機械化預處理分類技術,先進的破碎和分離技術,并使其廣泛可用.

    先進的工藝控制技術,優化處理不適合在再生鋁中再利用的元素及殘留物.

    擴大可用鋁合金的數量,適應更多的鋁合金廢料直接生產成產品,并在高品質,高附加值中表現良好.

    提高資源效率實現保級循環利用,比如利用熱擠壓技術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行機械分離.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)、激光誘導擊穿光譜(LIBS)、X射線透射(XRT)等技術組合來測定合金元素濃度,將成分不同的鍛造合金按系分開后分別熔化.

    提高資源效率優化工藝技術,進一步降低能耗和熔損,減少排放,延長爐體壽命,提高合金質量.例如通過提高熔化技術來消除殘余元素Fe,Sn,Mn和Cu等,這些元素對機械性能有害,去除需要添加某些合金元素以中和,這需要進行更多研究,以提高回收技術的知識.新合金的制造工藝也需要相應地進行優化.需要對工藝基礎進行研究,以更好地了解熔化,凝固和再循環過程中發生的物理現象,從而為鋁生產商創建知識庫,以更好地控制其工藝,這些方面還包括以下內容:

    ——應繼續開發從盡可能多的產品中回收鋁廢料的方法.

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

    ——應該開發替代產品,如Al-Fe脫氧劑,以利用那些不能經濟有效地用于生產新鋁合金的再生鋁部分.

    ——應該認真考慮和研究設計用于直接應用于再生鋁的新鋁合金.

    ——應進行一項研究,探討增加可用于直接回收的合金數量的潛力,該研究應更準確地識別當前和未來再生金屬含量的來源和預期的組成范圍.

    提高資源效率實現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,采用先進的技術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,加拿大和歐洲已經禁止填埋.鋁渣的處理具有相當大的經濟作用,直接影響企業的盈利能力.當前應當采取的措施包括以下內容:

    ——優化操作工藝,阻止鋁渣氧化.

    ——縮短鋁渣運輸距離,快速封閉冷卻,防止氧化損失.

    ——在鹽的保護下處理鋁渣.

    ——建立鹽渣處置系統,使鋁的回收率穩定在98%以上,鹽能夠無限循環使用,綠色惰性氧化鋁能夠進入下游產業.

    總之,我國鋁回收的資源效率有相當大的提升空間,創新重點是提高鋁廢料價值,減少降級和稀釋使用,擴大熔化不同類型廢料的能力,建立和完善渣處理系統.只要這些措施到位,挽回的損失是不可估量的,這對節約資源保護生態環境,提高鋁工業企業競爭力,促進中國再生鋁產業健康發展具有重要意義.