中國鋁加工亟待補上廢罐優(yōu)化循環(huán)短板

    非洲

    非洲僅有兩個鋁板帶軋制廠,一個在埃及,另一個是南非休內(nèi)特鋁業(yè)公司(Hulamin),位于馬得馬里茨堡(Pictermaritzburg),是南非唯一的鋁加工廠,平軋鋁產(chǎn)品生產(chǎn)能力250kt/a,還有一個鋁擠壓廠,有15MN-38MN的擠壓機5臺.2014年公司投資2600萬美元建了一個廢舊鋁易拉罐回收熔鑄車間,有1臺赫特威奇公司(Hertwich)的Ecomelt PS-250型雙室煉爐,生產(chǎn)能力80kt/a,可熔煉含10%左右的有機雜質(zhì)的廢鋁,它們產(chǎn)生的氣體可回收燃燒用以預(yù)熱廢鋁.該爐的能耗約為600kWh/t,產(chǎn)量可達(dá)250t/d,已于2015年7月投產(chǎn).生產(chǎn)的再生3104合金錠供本公司軋制罐料帶材.

    亞洲

    韓國榮州回收再生中心

    榮州回收再生中心不但是韓國也是亞洲最大的廢舊易拉罐回收再生中心,是諾貝麗斯一大韓鋁業(yè)公司的獨資企業(yè).諾貝麗斯鋁業(yè)公司是全球最大的平軋鋁產(chǎn)品與罐料的生產(chǎn)者,諾貝麗斯一大韓鋁業(yè)公司平軋鋁產(chǎn)品的生產(chǎn)能力超過1000kt/a,居亞洲之冠,它的2400mm四輥不可逆式戴維冷軋機的實際產(chǎn)量達(dá)165kt/a,是全球效率最高的冷軋機之一.榮州回收再生中心2012年10月投產(chǎn),生產(chǎn)能力265kt/a.

    日本

    日本在資源循環(huán)利用方面是世界上做得最好的國家之一,做到了物盡其用.日本廢舊鋁罐的回收與再生利用多集中在平軋鋁產(chǎn)品廠如神戶鋼鐵公司的真岡軋制廠、日本聯(lián)合鋁業(yè)公司(UACJ)的福井軋制廠、日本輕金屬公司的名古屋軋制廠.2015年日本廢舊易拉罐的回收率達(dá)93%,是世界上5個回收率>90%(中國、巴西、芬蘭、瑞典、日本)的國家之一.

    據(jù)日本鋁罐回收協(xié)會(JACRA,Japan Aluminum Can Recycling Association)公司的數(shù)據(jù),2014年日本對鋁罐需求約20.16億只,同比增長4%,首次超過20億只.日本國內(nèi)對鋁罐的需求19.37億只,比去年同期的上升4%,其中啤酒與啤酒飲料的需求10.13億只,同比下降1%,據(jù)估算,除啤酒以外,酒精類飲料對鋁罐需求同比增加5%達(dá)到2.38億只;另方面,非酒精飲料鋁罐的消費同比上升12%,達(dá)到68.6億只,需求增長主要原因是牛奶、咖啡等用鋁罐代替鋼罐的趨勢在不斷加強.

    鋁罐回收協(xié)會稱,2015年日本鋁罐的消費量可達(dá)27.17億只,同比增加7.6%,其中國內(nèi)的需求21億只,同比上升8.4%;非酒精飲料罐消費增加24%至8.50億只;啤酒和啤酒飲料行業(yè)的需求預(yù)計低于10億只.

    據(jù)日本經(jīng)濟貿(mào)易部的數(shù)據(jù),由于需求增長促進(jìn)咖啡包裝以鋁代鋼的發(fā)展,2014財政年度鋁飲料產(chǎn)量與發(fā)貨量分別上升2.3%和2.8%,達(dá)到354.4kt和322.9kt,其中罐身的產(chǎn)量與發(fā)貨量分別為266.2kt和253.1kt,罐蓋的分別為88.2kt和69.7kt.罐身質(zhì)量占總質(zhì)量的73%,罐蓋質(zhì)量占整個罐質(zhì)量的27%.當(dāng)今,日本鋁罐產(chǎn)量約360kt/a.

    海灣鋁軋制公司廢舊罐回收再生車間

    2015年3月海灣鋁軋制公司(Gulf Aluminium Rolling Mill,GARMCO)與海灣地區(qū)其他5個鋁業(yè)公司合作決定建設(shè)一個廢舊易拉罐回收再生項目,建在海灣鋁軋制公司內(nèi),利用該公司的熔煉鑄造設(shè)備,僅建一條分選和預(yù)處理生產(chǎn)線,采用當(dāng)今先進(jìn)的設(shè)備與工藝.再生3104合金扁錠生產(chǎn)能力120kt/a,直接供軋制廠生產(chǎn)罐料帶材.這是海灣地區(qū)唯一的廢舊鋁罐回收與再生中心.在沙礦-美鋁鋁業(yè)公司(Ma'aden Alcoa)未全部投產(chǎn)前,海灣鋁軋制公司是海灣地區(qū)最大的平軋鋁產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè).

    中國

    廣東肇慶市大正鋁業(yè)有限公司15kt/a廢鋁易拉罐綠色保級產(chǎn)業(yè)化項目.該項目于2015年5月22日通過了中國有色金屬工業(yè)協(xié)會組織召開的"廢鋁易拉罐綠色環(huán)保級再利用技術(shù)"科技成果評價會的鑒定,評價委員會一致認(rèn)為該科技成果整體技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平,其中鋁回收率和節(jié)能指標(biāo)達(dá)到世界領(lǐng)先.該項目于2009年啟動,歷時6年,先后獲得國家支撐計劃、廣東省科技計劃等支持,由北京科技大學(xué)、中北大學(xué)和肇慶市大正鋁業(yè)有限公司完成.

    該項目以余熱煙氣為熱源,旋轉(zhuǎn)動態(tài)隧道窯低氧脫漆法及裝備,有效抑制了二惡英的產(chǎn)生,碎鋁薄片無燒損,脫漆率95%以上;開發(fā)了廢鋁易拉罐碎片蓄熱式雙室吸入式液下熔煉技術(shù)及裝備,鋁回收率97%以上,節(jié)能效果顯著;利用"煙氣二次燃燒-快冷-布袋除塵-脫硫脫硝-活性炭吸附"綜合環(huán)保技術(shù),消除了粉塵、二氧化硫和氮氧化合物等污染物的產(chǎn)生;以廢鋁易拉罐為主原料生產(chǎn)的3104合金的成分及性能可以滿足國家標(biāo)準(zhǔn)和用戶的要求.

    目前,該成果已在大正鋁業(yè)有限公司實際了15kt/a廢鋁易拉罐綠色環(huán)保級產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,新增產(chǎn)值3.3億元/a,利稅總額8900萬元/a,經(jīng)濟、社會和環(huán)保效益顯著.為此,北京科技大學(xué)、中北大學(xué)、大正鋁業(yè)有限公司張深根等九人獲得了2015年度中國有色金屬工業(yè)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎.

    中國全鋁易拉罐生產(chǎn)始于1986年9月重慶長江電工廠易拉罐生產(chǎn)線的生產(chǎn),至今已近30年.目前全國生產(chǎn)線約32條,生產(chǎn)能力400億只/a,蓋生產(chǎn)能力620億片/a,2015年產(chǎn)量290億只,罐身料用量400kt,罐蓋及拉環(huán)料用量165kt,中國已成為罐料(罐身、罐蓋、拉環(huán)料)產(chǎn)量≥400kt/a的世界6大國(美國、德國、韓國、中國、巴西、日本)之一.

    中國的廢罐回收率是世界最高的,達(dá)99.5%以上,居回收率>85%的12大國之首,2014年回收率高的10國是:中國>99%,巴西98%,芬蘭98%,(比利時+盧森堡)97%,德國96%,挪威96%,日本93%,瑞士92%,瑞典92%,冰島90%,荷蘭86%.

    可是,非常遺憾的,中國雖是一個廢舊罐回收大國,但是回收的廢罐并沒有得到最有效的循環(huán)利用,即沒有把它們再生熔煉成3104合金,軋制罐身帶材,而是另有它用或用于鑄件生產(chǎn).

    近幾年以來,世界罐料產(chǎn)量≥100kt/a的軋制廠都爭先恐后地建設(shè)了為罐回收再生項目,大的不說,小的軋制廠如奧地利AMAG(奧地利有色金屬加工公司)、南非休內(nèi)特鋁業(yè)公司、海灣鋁軋制公司都建有廢罐再生熔煉車間,再生3104合金錠都分別大于100kt/a,諾貝麗斯鋁業(yè)公司2014年罐料產(chǎn)量達(dá)2800kt,約占世界總產(chǎn)量4300kt的65%,所屬的德國納希特斯特軋制廠回收再生中心3104合金錠生,產(chǎn)能力高達(dá)400kt/a.

    2013年諾貝麗斯鋁業(yè)在其生產(chǎn)的3104合金扁錠中,再生廢料含量占45%以上,公司規(guī)劃2020年生產(chǎn)的罐料的80%以上是用回收廢料生產(chǎn)的,在2014財政年度結(jié)束之際,生產(chǎn)的罐料帶材含46%的廢罐再生料,比2007年~2009年的上升16個百分點,2015年可達(dá)到50%.

    制罐合金

    1、常規(guī)合金

    全鋁易拉罐在最后組裝時是由2個零件構(gòu)成的,即由罐身(can body)和罐蓋(can end)構(gòu)成,所以常常稱之為二片罐(two pieces can).它們是用了3種鋁合金制成的,罐身與罐底連成一體為3104合金,罐蓋為5182合金,拉環(huán)為5052合金.

    3104合金是一種鋁-錳-鎂合金,1978年問世;5052合金與5182合金為鋁-鎂系合金,都是美國鋁業(yè)公司研發(fā)的,前者成型于上世紀(jì)20年代,后者于1967年在美國鋁業(yè)公司匹茲堡技術(shù)中心誕生,并在美國鋁業(yè)協(xié)會公司注冊.

    在廢罐料中拉環(huán)質(zhì)量小,在大規(guī)模生產(chǎn)中,拉環(huán)5052合金成分對3104合金的成分可不予考慮,現(xiàn)在需要計算的是蓋料帶來的鎂,若坩堝內(nèi)裝了100kg廢罐料,蓋料按35%計算,那么蓋料即為35kg,帶來多余的鎂0.9kg,可用添加重熔用鋁錠的方法來調(diào)整成分,可根據(jù)爐前成分分析結(jié)果來計算重熔用鋁錠添加量,通常添加量不會超過20%.若要廢罐料達(dá)90%則不是一件易事.

    2、下一代合金——單一合金與新型高廢料合金

    當(dāng)前,幾乎所有鋁易拉罐是用3種合金制造的,若能用一種合金制造,則對罐料生產(chǎn)企業(yè)與制罐者都會受益匪淺,是它們夢寐以求的.自2010年以來,諾貝麗斯鋁業(yè)公司就致力于這種合金的研發(fā),并于2014年推出一種名為"EvercanTM"的合金,其罐身料的廢罐含量高達(dá)90%.

    2015年紅野兔公司已用這種罐裝啤酒,酒的容量12OZ(盎司,1盎司=28.35g),不過這種單一合金成分尚未見報道,看來會與3104合金的差不多,因為只有這樣才能最大限度地利用現(xiàn)有的廢舊罐料,才能便于深拉罐身.

    2015年3月又研制一種牌號為evercycleTM的高廢料含量,它是由90%舊廢料(從社會上收購的廢易拉罐)和10%新廢料(生產(chǎn)罐料與制罐、蓋產(chǎn)生的工藝廢料)熔煉而成的.evercycleTM是一個地地道道的全循環(huán)(evercycle)合合.

    再生鋁在資源、能源、環(huán)保方面有著十分明顯的效益,大力發(fā)展廢鋁再生利用是實現(xiàn)節(jié)能減排的重要途徑,特別是廢舊易拉罐的回收效益更加顯著,它是循環(huán)周期最短的鋁產(chǎn)品,短則40天,長的也不超過3個月,一年可循環(huán)9次至4次,多么高的資源利用效益,沒有一種合金有這么高的效益.

    1t廢鋁回收再生利用后,CO2排放量將由15400kg降至702kg,再生鋁的能耗僅占原鋁提取能耗的4.86%(通常按5%計算),溫室氣體排放量僅占4.2%,并可基本實現(xiàn)廢水零排放.

    中國宜盡快建廢舊鋁易拉罐回收處理再生廠

    前面介紹了全球廢舊鋁易拉罐回收、預(yù)處理與再生熔煉鑄造概況,截至2015年年底,除大洋洲外,其他各洲的13個國家共建有26條生產(chǎn)線,再生3104合金扁錠生產(chǎn)能力約3186kt/a.可生產(chǎn)3104合金再生扁錠的工廠有20個,其中最大的德國納希特斯軋制廠生產(chǎn)能力400Kt/a,其次是美國威斯合金公司的Element13回收廠,270kt/a,全廠再生鋁合金總生產(chǎn)能力430kt/a,可是中國僅有一個小得可憐的項目——大正鋁業(yè)有限公司的廢鋁易拉罐綠色環(huán)保級利用技術(shù)生產(chǎn)線,生產(chǎn)能力15kt/a,從規(guī)模來看,該項目實際上僅相當(dāng)于一條中試生產(chǎn)線.

    中國搞了30年的易拉罐生產(chǎn),罐料帶材的研發(fā)與生產(chǎn)也有22年的歷史,廢舊易拉罐回收率高居世界榜首;罐身帶材產(chǎn)量365kt、罐蓋帶材產(chǎn)量(2015年)195kt,是世界產(chǎn)量前四國,僅次于美國、德國與韓國.

    可是自2010年以來,國外再生3104合金項目建設(shè)熱火朝天,而國內(nèi)的建設(shè)卻冷冷清清,至今未建成一個生產(chǎn)能力達(dá)100kt/a上規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化項目,不知為何?是廢舊罐原料不足嗎?顯然不是的,自2000年以來中國廢舊罐的回收量都超過350kt/a,而建一個再生3104合金扁錠的廠只要約85kt/a廢罐與約20kt/a重熔用鋁錠;是沒有技術(shù)嗎?沒有裝備嗎?顯然也站不住腳,當(dāng)然,我們沒有成套自主研發(fā)的從回收-破碎-脫漆-熔煉到鑄造的達(dá)到國際水平的技術(shù)與工藝裝備,但可以引進(jìn),價格也不貴,也不是什么高精尖技術(shù),人家會賣給你,建一個再生3104合金扁錠項目投資3億元足矣.

    關(guān)鍵還在于我們對循環(huán)經(jīng)濟的重要性認(rèn)識不足,對資源的珍惜認(rèn)識不足,在體制與機制方面對資源再生產(chǎn)缺乏應(yīng)用的激勵.

    沒把廢舊鋁罐再生成3104合金是浪費

    現(xiàn)在是中國鋁罐料生產(chǎn)企業(yè)建廢舊罐再生項目的最佳時機,"雙創(chuàng)"已成為經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的主題曲.我們可以讓火箭升空,將人送上太空,GDP雄居全球第二,居然沒有一條廢舊鋁罐回收再生產(chǎn)線,讓我們這些退休的搞了幾十年鋁材生產(chǎn)的老一輩自慚心愧.

    將廢金屬通過再生處理復(fù)原成原生合金是一種最高價值的循環(huán),可是我們現(xiàn)在卻把回收的50多萬噸廢鋁罐料全部用于生產(chǎn)鑄件,沒有再制成3104合金,不是一種最佳的循環(huán)經(jīng)濟,沒有把廢料的潛在價值充分發(fā)揮,對資源多少是一種浪費.

    宜盡快建設(shè)再生3104合金扁錠生產(chǎn)線

    當(dāng)前中國經(jīng)濟進(jìn)入了由中國制造向中國創(chuàng)造的跨越和轉(zhuǎn)型階段,供給側(cè)改革即將進(jìn)入實施階段,工作重點是去產(chǎn)能、去庫存、去杠桿、降成本、補短板.

    建設(shè)再生3104合金扁錠項目既是在補短板,有屬于降成本,因此應(yīng)借供給側(cè)改革東風(fēng)建設(shè)廢舊鋁易拉罐回收再生項目,以補這塊短板,鋁工業(yè)的短板還不少,但是這塊短板是最大的,也是較易實現(xiàn)的,宜盡快補上.

    廢舊鋁易拉罐再生3104合金項目應(yīng)建在罐身帶材生產(chǎn)廠,現(xiàn)在國外19個這樣的項目都建在3104合金罐身帶材軋制廠內(nèi).因為這樣可以按軋制廠要求精準(zhǔn)控制合金成分、鑄錠規(guī)格,迅速生產(chǎn)軋制廠所需要的錠,可縮短錠的運輸時間與路程,單獨建這種項目或建在別的企業(yè)內(nèi)都是不可取的.

    發(fā)展再生鋁工業(yè)利國利民惠及后代

    再生鋁產(chǎn)業(yè)在資源、能源、環(huán)境等方面的綜合效益十分明顯,但現(xiàn)在之所以還沒有建成一個有一定規(guī)模的產(chǎn)業(yè)項目,投資者可能擔(dān)心:廢舊易拉罐不易回收,再生成本較高無利可圖,技術(shù)裝備不過關(guān)等等,為此建議對再生鋁產(chǎn)業(yè)應(yīng)給予扶持和鼓勵,政府應(yīng)該進(jìn)行政策引導(dǎo),同時提供環(huán)保、稅收方面的支持,例如對利用再生3104合金板帶材,減免稅收;企業(yè)與相關(guān)部門要重視再生鋁工業(yè),加大資金,技術(shù)投入,要把再生鋁工業(yè)的社會效益提高到應(yīng)有的高度;通過高速公路運輸打包的廢舊鋁易拉罐方面給予減免過路費,以目前已形成的再生資源回收交易市場為基地,進(jìn)行合理規(guī)劃和布局,形成有效的回收、流通及利用網(wǎng)絡(luò)體制.回收再生廠宜向美國、德國的相應(yīng)企業(yè)學(xué)習(xí),派出專業(yè)回收車定期到各回收網(wǎng)點拉回收購的廢料.

    中國可在環(huán)渤灣地區(qū)、長江三角洲與珠江三角洲地區(qū)的罐料生產(chǎn)廠建設(shè)這樣的廢罐再生3104合金項目,項目規(guī)模以80kt/a~100kt/a為宜;嚴(yán)格按照國家產(chǎn)業(yè)政策和環(huán)保法規(guī)對建設(shè)項目的環(huán)境影響評價,強化監(jiān)管,堅決防止產(chǎn)生新污染.

    加強研發(fā)與合作,研發(fā)就是在創(chuàng)新

    現(xiàn)在國外在研發(fā)第二代制罐合金——單一合金,并初見成效,可是中國還沒有起步,對第一代制罐合金特性還有待更深入了解與探索,更談不上對單一合金的研制了.鋁軋制廠要進(jìn)一步建立與相關(guān)院所、大專院校的產(chǎn)學(xué)研聯(lián)盟,并積極與國內(nèi)現(xiàn)有廢舊罐資源擁有者共同合作,在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步擴大資源渠道,增強雙方抗風(fēng)險能力,做到共利雙贏.