当前中国再生铝产业面临的挑战和机遇

编辑: 贺志强 马鸿昌 来源:中国有色金属报 2016-07-11 11:03

铝具有耐腐蚀、密度低、导电导热率高、易加工、抗反射和辐射、非磁性等特点,广泛用于航空航天、国防军工、机械工程、建筑和运输、电气电子工程等领域,是继钢之后的世界第二大金属材料。

铝的供给来自于矿石(原生)和废金属(再生)两个方面。虽然原生铝矿资源储量比较丰富,但是由于生产需要消耗大量的能源(吨铝耗电15000kWh以上),同时产生大量的碳排放(吨铝排放二氧化碳12吨之多),因此对能源的消耗和环境的破坏相当惊人。而再生铝生产能源消耗仅相当于原生铝的5%左右,二氧化碳排放不到原铝的1/15,并且只要方法得当品质不受任何影响,所以迄今为止世界70%的铝在不断循环使用。

目前,全球铝的消费30%以上是来源于再生铝,欧美等发达国家接近70%来源于再生铝,我国由于原铝基数较大,电解铝产量还在增长期,因此尽管近年来再生铝产量不断快速增长,但占整个铝材消费的比例还是很低,仅有20%左右。

面对快速发展和不断进步的世界再生铝形势,以及金属铝储量的长期积累,我国即将迎来铝材报废高峰期的关键时刻,把握机遇直面挑战,全面提高再生铝产业发展质量和水平,对建设有色金属工业强国和制造业大国具有重要意义。

中国再生铝产业现状。中国再生铝产业经过近10年的快速发展,产业规模不断扩大,工艺技术及装备水平不断提高,依赖原料进口拉动产业发展的格局已经改变,进入主要以回收国内报废铝材料实现稳步增长的时期,产业集中度明显提高,成为建设资源节约型环境友好型社会的重要力量。

产业规模位居世界第一。 2015年,中国利用报废旧料生产再生铝约为620万吨, 如果将同期新废料二次加工生产的铝计算在内,中国再生铝产量将超过800万吨。同期,欧盟再生铝产量(新废和旧废合计)约430万吨;美国约361万吨,其中54%来自新废料,46%来自旧废料。

工艺技术及装备水平不断提高。近年来,中国再生铝企业会同装备制造企业,经过不懈努力使工艺技术装备水平有了较大的提高,虽然与欧美发达国家先进企业相比还有较大差距,但是行业从整体上告别了作坊式生产,典型的作业流程包括预处理、加料、熔化、撇渣、精炼、合金化处理、铸造等工艺得到了普及。

预处理领域。铝废料的破碎、磁选、涡选、重介质分选和激光诱导分选生产线已取得突破性进展,部分企业已经投入使用了全自动废铝分选线,并在持续改进优化设计。

熔炼领域。大型化、专业化的再生铝熔炼炉得到很好的推广作用。目前,我国再生铝双室熔炼炉容量已经达到百吨级。余热利用、蓄热式燃烧、电磁搅拌、在线精炼等先进熔炼技术也已在行业内得到广泛应用,吨铝能源消耗接近国际水平。

环保领域,再生铝行业污染物治理技术和设备进一步升级,专业化除尘设备、烟气二次燃烧快速冷却技术以及针对废料的放射性检测设备等均已在行业内得到普及并取得积极成效。

依赖原料进口拉动产业发展的局面已经改变。由于我国的工业化进程较晚,铝的社会积蓄量有限,2002年~2009年中国再生铝产业主要以进口废料为主,贸易比例占全球铝废料的一半以上,跨国配置资源的国家或地区超过80个。从2002年到2015年的14年内,中国累计进口铝废料2765.4万吨,平均进口量197.5万吨/年。从2011年开始,中国的铝废料进口量呈现负增长,截至2015年,已经连续5年下降,国内铝废料回收量稳步提高。据不完全统计,“十二五”期间,中国国内铝废料回收总量超过1600万吨;其中2015年回收量约420万吨,同比增长16.7%。目前,中国再生铝产业已经转变为国内废料为主导的新格局。

产业结构和集中度得到了进一步优化。近年来,我国再生铝产业淘汰落后产能步伐加快,产业结构进一步优化。随着行业规范条件和环保核查的实施,企业环保意识大大提高,淘汰落后产能的自觉性日见增强,节能环保新工艺、新技术、新装备的研发和推广积极性普遍提高,有力地推动了再生铝企业的改造升级。再生铝主要骨干企业技术改造取得明显成效,并发挥了良好的示范带头作用。目前,我国再生铝企业中产能达到10万吨的已超过30家,产能达到30万吨的企业超过5家,通过《铝行业规范条件》的再生铝企业已经达到29家,总产能达到362.5万吨。

成为建设资源节约型环境友好型社会的重要力量。再生铝与生产等量的原生铝相比,生产1吨再生铝合金相当于节约3.4吨标煤,节水14立方米,减少固体废物排放20吨。仅此计算,“十二五”期间,我国再生铝产业与生产等量的原铝相比,累计节约能量8925万吨标煤,节约用水3.7亿立方米,减少固体废物排放5.25亿吨。

当前行业面临的突出问题。中国再生铝产业当前面临的突出问题是缺乏竞争力,资源利用效率低浪费严重,没有创新活力。

缺乏竞争力。目前,中国再生铝产业虽然在规模上有了较大的增长和发展,但是与发达国家相比,产业整体竞争能力相差甚远,制造成本高,产品结构单一,技术含量低,几乎全部是普通的铸造铝合金,像易拉罐废料这样最常见的变形铝合金尚未实现保级循环利用,每年将近50万吨的易拉罐废料被降级使用。而欧美国家再生铝的生产首先是根据金属成分区分成铸造合金和锻造合金,然后再根据废料的受污染程度选择相应的工艺装备进行对应处理。

资源利用效率低浪费严重。当前,中国铝渣资源利用效率低浪费严重。长期以来,全行业一直采用日式炒灰工艺,渣中铝的回收率只有60%左右,最终遗弃的残灰没有利用价值,常常被随意处置,对自然环境造成的严重影响。而欧美发达国家采用绿色还原技术,使渣中铝的回收率超过98%以上,同时对残灰进行惰性化处理变废为宝,真正实现吃干榨净。以一个10万吨级的再生铝企业测算,采用欧美技术一年可增加铝回收2640吨,增加惰性氧化铝回收3080吨,直接阻止浪费增加收入4000万元。

没有创新发展活力。当前,中国再生铝产业创新发展活力不足,造成的重要原因是大陆地区再生铝生产的理念以及工艺和技术主要是由中国台湾地区转移到大陆带来的,这些企业的做法又是从日本学来的,而金属铝的加工和生产从诞生到成长都是从美国和欧洲同时开始的,日本从上世纪80年代就基本停止了铝工业的发展,这样就造成了亚洲与欧美水平的差距,尤其是企业之间互相低水平模仿复制,这种同质化竞争的现象严重危害产业的发展和创新。

发展机遇。目前,汽车轻量化和车辆用铝量的持续增长,为再生铝发展提供了广阔的空间和难得的机遇,一辆普通汽车使用的铝合金,几乎遍布7个系列20多个牌号,原料分级预处理技术和后续的分级熔炼技术已经成为制约产业发展的主要瓶颈,迫切需要在预处理工艺技术装备和标准化熔炼方法实现创新。

原材料。当前铝的消费在建筑、交通、电力电子、包装、日用消费品五大领域中增长最快的是交通运输用铝,而再生铝最主要的应用领域就是汽车产业,汽车产业的发展趋势将深刻地影响再生铝产业的发展。

一是整车铝合金用量不断提高,到2025年普通乘用车铝合金用量将超过500磅,占全车总重的16%以上,重量进一步减轻,意味着汽车零部件的壁厚将进一步减薄,由此对再生铝合金材料的要求更加严格,杂质含量必须控制在最低水平,否则无法使用。

二是动力总成不断进步,到2025年电动汽车将占全球汽车总量的25%,这意味着未来铝合金废料的成分更加复杂,各种复合材料使用数量增加,既对废料的预处理提出了严峻挑战,又对铝合金废料熔化保级循环利用提出了更高的要求。

加工技术。当前铝加工技术创新发展的速度非常快,两大领域(铸造铝和变形铝)都有革命性的成果,对再生铝企业生产经营提出了新的要求,必将从根本上推动再生铝产业转型升级。

一是铸造铝合金电磁成型技术在全铝汽车车身上的应用,这种半固态成型铸造工艺,使生产的零部件几乎不需要任何额外的整形,从而极大地节省时间和费用。这项技术的应用对再生铝液直供生产技术、运输方式,以及在运输过程中铝合金熔体的控制技术提出了新的要求。

二是微型轧制技术将再生铝液直接浇入轧机生产板材或圈材,新技术使得铝锭熔融轧制成材的时间由目前的20天缩短到20分钟,并且使用的能量比传统轧制过程少50%。这项技术的重要意义是进一步加快了再生铝产业和汽车工业,及铝材包装市场的无缝转换。

未来,我国经济社会的发展对铝的需求仍将持续在高位,再生铝作为铝工业重要的组成部分,对节约资源保护环境具有不可替代的作用。预计到2020年,再生铝产品总量将超过1000万吨,因此减少能源消耗降低生产成本,优化工艺流程将成为再生铝产业未来发展的重要趋势。

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