鋁具有耐腐蝕、密度低、導(dǎo)電導(dǎo)熱率高、易加工、抗反射和輻射、非磁性等特點,廣泛用于航空航天、國防軍工、機械工程、建筑和運輸、電氣電子工程等領(lǐng)域,是繼鋼之后的世界第二大金屬材料.

    鋁的供給來自于礦石(原生)和廢金屬(再生)兩個方面.雖然原生鋁礦資源儲量比較豐富,但是由于生產(chǎn)需要消耗大量的能源(噸鋁耗電15000kWh以上),同時產(chǎn)生大量的碳排放(噸鋁排放二氧化碳12噸之多),因此對能源的消耗和環(huán)境的破壞相當(dāng)驚人.而再生鋁生產(chǎn)能源消耗僅相當(dāng)于原生鋁的5%左右,二氧化碳排放不到原鋁的1/15,并且只要方法得當(dāng)品質(zhì)不受任何影響,所以迄今為止世界70%的鋁在不斷循環(huán)使用.

    目前全球鋁的消費30%以上是來源于再生鋁,歐美等發(fā)達國家接近70%來源于再生鋁,我國由于原鋁基數(shù)較大,電解鋁產(chǎn)量還在增長期,因此盡管近年來再生鋁產(chǎn)量不斷快速增長,但占整個鋁材消費的比例還是很低,僅有20%左右.

    面對快速發(fā)展和不斷進步的世界再生鋁形勢,以及金屬鋁儲量的長期積累,我國即將迎來鋁材報廢高峰期的關(guān)鍵時刻,把握機遇直面挑戰(zhàn),全面提高再生鋁產(chǎn)業(yè)發(fā)展質(zhì)量和水平,對建設(shè)有色金屬工業(yè)強國和制造業(yè)大國具有重要意義.

    中國再生鋁產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

    中國再生鋁產(chǎn)業(yè)經(jīng)過近10年的快速發(fā)展,產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴大,工藝技術(shù)及裝備水平不斷提高,依賴原料進口拉動產(chǎn)業(yè)發(fā)展的格局已經(jīng)改變,進入主要以回收國內(nèi)報廢鋁材料實現(xiàn)穩(wěn)步增長的時期,產(chǎn)業(yè)集中度明顯提高,成為建設(shè)資源節(jié)約型環(huán)境友好型社會的重要力量.

    產(chǎn)業(yè)規(guī)模位居世界第一

    2015年,中國利用報廢舊料生產(chǎn)再生鋁約為620萬噸,如果將同期新廢料二次加工生產(chǎn)的鋁計算在內(nèi),中國再生鋁產(chǎn)量將超過800萬噸.同期,歐盟再生鋁產(chǎn)量(新廢和舊廢合計)約430萬噸;美國約361萬噸,其中54%來自新廢料,46%來自舊廢料.

    工藝技術(shù)及裝備水平不斷提高

    近年來,中國再生鋁企業(yè)會同裝備制造企業(yè),經(jīng)過不懈努力使工藝技術(shù)裝備水平有了較大的提高,雖然與歐美發(fā)達國家先進企業(yè)相比還有較大差距,但是行業(yè)從整體上告別了作坊式生產(chǎn),典型的作業(yè)流程包括預(yù)處理、加料、熔化、撇渣、精煉、合金化處理、鑄造等工藝得到了普及.

    ——預(yù)處理領(lǐng)域.鋁廢料的破碎、磁選、渦選、重介質(zhì)分選和激光誘導(dǎo)分選生產(chǎn)線已取得突破性進展,部分企業(yè)已經(jīng)投入使用了全自動廢鋁分選線,并在持續(xù)改進優(yōu)化設(shè)計.

    ——熔煉領(lǐng)域.大型化、專業(yè)化的再生鋁熔煉爐得到很好的推廣作用.目前,我國再生鋁雙室熔煉爐容量已經(jīng)達到百噸級.余熱利用、蓄熱式燃燒、電磁攪拌、在線精煉等先進熔煉技術(shù)也已在行業(yè)內(nèi)得到廣泛應(yīng)用,噸鋁能源消耗接近國際水平.

    ——環(huán)保領(lǐng)域,再生鋁行業(yè)污染物治理技術(shù)和設(shè)備進一步升級,專業(yè)化除塵設(shè)備、煙氣二次燃燒快速冷卻技術(shù)以及針對廢料的放射性檢測設(shè)備等均已在行業(yè)內(nèi)得到普及并取得積極成效.

    依賴原料進口拉動產(chǎn)業(yè)發(fā)展的局面已經(jīng)改變

    由于我國的工業(yè)化進程較晚,鋁的社會積蓄量有限,2002年~2009年中國再生鋁產(chǎn)業(yè)主要以進口廢料為主,貿(mào)易比例占全球鋁廢料的一半以上,跨國配置資源的國家或地區(qū)超過80個.從2002年到2015年的14年內(nèi),中國累計進口鋁廢料2765.4萬噸,平均進口量197.5萬噸/年.從2011年開始,中國的鋁廢料進口量呈現(xiàn)負(fù)增長,截至2015年,已經(jīng)連續(xù)5年下降,國內(nèi)鋁廢料回收量穩(wěn)步提高.據(jù)不完全統(tǒng)計,"十二五"期間,中國國內(nèi)鋁廢料回收總量超過1600萬噸;其中2015年回收量約420萬噸,同比增長16.7%.目前,中國再生鋁產(chǎn)業(yè)已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)閲鴥?nèi)廢料為主導(dǎo)的新格局.

    產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和集中度得到了進一步優(yōu)化

    近年來,我國再生鋁產(chǎn)業(yè)淘汰落后產(chǎn)能步伐加快,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進一步優(yōu)化.隨著行業(yè)規(guī)范條件和環(huán)保核查的實施,企業(yè)環(huán)保意識大大提高,淘汰落后產(chǎn)能的自覺性日見增強,節(jié)能環(huán)保新工藝、新技術(shù)、新裝備的研發(fā)和推廣積極性普遍提高,有力地推動了再生鋁企業(yè)的改造升級.再生鋁主要骨干企業(yè)技術(shù)改造取得明顯成效,并發(fā)揮了良好的示范帶頭作用.目前,我國再生鋁企業(yè)中產(chǎn)能達到10萬噸的已超過30家,產(chǎn)能達到30萬噸的企業(yè)超過5家,通過《鋁行業(yè)規(guī)范條件》的再生鋁企業(yè)已經(jīng)達到29家,總產(chǎn)能達到362.5萬噸.

    成為建設(shè)資源節(jié)約型環(huán)境友好型社會的重要力量

    再生鋁與生產(chǎn)等量的原生鋁相比,生產(chǎn)1噸再生鋁合金相當(dāng)于節(jié)約3.4噸標(biāo)煤,節(jié)水14立方米,減少固體廢物排放20噸.僅此計算,"十二五"期間,我國再生鋁產(chǎn)業(yè)與生產(chǎn)等量的原鋁相比,累計節(jié)約能量8925萬噸標(biāo)煤,節(jié)約用水3.7億立方米,減少固體廢物排放5.25億噸.

    當(dāng)前行業(yè)面臨的突出問題

    中國再生鋁產(chǎn)業(yè)當(dāng)前面臨的突出問題是缺乏競爭力,資源利用效率低浪費嚴(yán)重,沒有創(chuàng)新活力.

    缺乏競爭力

    目前,中國再生鋁產(chǎn)業(yè)雖然在規(guī)模上有了較大的增長和發(fā)展,但是與發(fā)達國家相比,產(chǎn)業(yè)整體競爭能力相差甚遠(yuǎn),制造成本高,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一,技術(shù)含量低,幾乎全部是普通的鑄造鋁合金,像易拉罐廢料這樣最常見的變形鋁合金尚未實現(xiàn)保級循環(huán)利用,每年將近50萬噸的易拉罐廢料被降級使用.而歐美國家再生鋁的生產(chǎn)首先是根據(jù)金屬成分區(qū)分成鑄造合金和鍛造合金,然后再根據(jù)廢料的受污染程度選擇相應(yīng)的工藝裝備進行對應(yīng)處理.

    資源利用效率低浪費嚴(yán)重

    當(dāng)前,中國鋁渣資源利用效率低浪費嚴(yán)重.長期以來,全行業(yè)一直采用日式炒灰工藝,渣中鋁的回收率只有60%左右,最終遺棄的殘灰沒有利用價值,常常被隨意處置,對自然環(huán)境造成的嚴(yán)重影響.而歐美發(fā)達國家采用綠色還原技術(shù),使渣中鋁的回收率超過98%以上,同時對殘灰進行惰性化處理變廢為寶,真正實現(xiàn)吃干榨凈.以一個10萬噸級的再生鋁企業(yè)測算,采用歐美技術(shù)一年可增加鋁回收2640噸,增加惰性氧化鋁回收3080噸,直接阻止浪費增加收入4000萬元.

    沒有創(chuàng)新發(fā)展活力

    當(dāng)前,中國再生鋁產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展活力不足,造成的重要原因是大陸地區(qū)再生鋁生產(chǎn)的理念以及工藝和技術(shù)主要是由中國臺灣地區(qū)轉(zhuǎn)移到大陸帶來的,這些企業(yè)的做法又是從日本學(xué)來的,而金屬鋁的加工和生產(chǎn)從誕生到成長都是從美國和歐洲同時開始的,日本從上世紀(jì)80年代就基本停止了鋁工業(yè)的發(fā)展,這樣就造成了亞洲與歐美水平的差距,尤其是企業(yè)之間互相低水平模仿復(fù)制,這種同質(zhì)化競爭的現(xiàn)象嚴(yán)重危害產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和創(chuàng)新.

    發(fā)展機遇

    目前,汽車輕量化和車輛用鋁量的持續(xù)增長,為再生鋁發(fā)展提供了廣闊的空間和難得的機遇,一輛普通汽車使用的鋁合金,幾乎遍布7個系列20多個牌號,原料分級預(yù)處理技術(shù)和后續(xù)的分級熔煉技術(shù)已經(jīng)成為制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要瓶頸,迫切需要在預(yù)處理工藝技術(shù)裝備和標(biāo)準(zhǔn)化熔煉方法實現(xiàn)創(chuàng)新.

    原材料

    當(dāng)前鋁的消費在建筑、交通、電力電子、包裝、日用消費品五大領(lǐng)域中增長最快的是交通運輸用鋁,而再生鋁最主要的應(yīng)用領(lǐng)域就是汽車產(chǎn)業(yè),汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢將深刻地影響再生鋁產(chǎn)業(yè)的發(fā)展.

    一是整車鋁合金用量不斷提高,到2025年普通乘用車鋁合金用量將超過500磅,占全車總重的16%以上,重量進一步減輕,意味著汽車零部件的壁厚將進一步減薄,由此對再生鋁合金材料的要求更加嚴(yán)格,雜質(zhì)含量必須控制在最低水平,否則無法使用.

    二是動力總成不斷進步,到2025年電動汽車將占全球汽車總量的25%,這意味著未來鋁合金廢料的成分更加復(fù)雜,各種復(fù)合材料使用數(shù)量增加,既對廢料的預(yù)處理提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn),又對鋁合金廢料熔化保級循環(huán)利用提出了更高的要求.

    加工技術(shù)

    當(dāng)前鋁加工技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的速度非常快,兩大領(lǐng)域(鑄造鋁和變形鋁)都有革命性的成果,對再生鋁企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營提出了新的要求,必將從根本上推動再生鋁產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級.

    一是鑄造鋁合金電磁成型技術(shù)在全鋁汽車車身上的應(yīng)用,這種半固態(tài)成型鑄造工藝,使生產(chǎn)的零部件幾乎不需要任何額外的整形,從而極大地節(jié)省時間和費用.這項技術(shù)的應(yīng)用對再生鋁液直供生產(chǎn)技術(shù)、運輸方式,以及在運輸過程中鋁合金熔體的控制技術(shù)提出了新的要求.

    二是微型軋制技術(shù)將再生鋁液直接澆入軋機生產(chǎn)板材或圈材,新技術(shù)使得鋁錠熔融軋制成材的時間由目前的20天縮短到20分鐘,并且使用的能量比傳統(tǒng)軋制過程少50%.這項技術(shù)的重要意義是進一步加快了再生鋁產(chǎn)業(yè)和汽車工業(yè),及鋁材包裝市場的無縫轉(zhuǎn)換.

    未來,我國經(jīng)濟社會的發(fā)展對鋁的需求仍將持續(xù)在高位,再生鋁作為鋁工業(yè)重要的組成部分,對節(jié)約資源保護環(huán)境具有不可替代的作用.預(yù)計到2020年,再生鋁產(chǎn)品總量將超過1000萬噸,因此減少能源消耗降低生產(chǎn)成本,優(yōu)化工藝流程將成為再生鋁產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的重要趨勢.