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再生鋁熔煉設備包括了熔煉爐、靜置爐、風機、燃燒系統(tǒng)等;熔煉爐和靜置爐可看為一體。熔煉爐的種類很多,但作用都一樣:
1.熔化爐料和添加劑,爐料包括了廢鋁、中間合金、工業(yè)硅和純鋁錠等;
2.在爐內(nèi)一定的溫度下使熔融物之間發(fā)生一系列的化學和物理反映,使其中的雜質(zhì)形成浮渣或氣體除掉;
3.調(diào)整成分,使其合金中的各種元素含量達到相關標準要求;
4.對合金熔融物進行變質(zhì)等處理,細化精粒,使合金能夠符合相關的物理性能。
熔煉爐的形式和結(jié)構(gòu),對再生鋁合金的生產(chǎn)能力、成本、產(chǎn)品質(zhì)量以及環(huán)境保護有著重要的作用,主要熔煉設備有 :坩堝式和熔池式。
一.坩堝爐是熔煉再生鋁合金的常用設備,其優(yōu)點是投資少、操作方便,金屬回收率高,但缺點是生產(chǎn)能力小,壽命短和成分不穩(wěn)定,很難與大型反射爐相比。坩堝爐的形式有多樣,常用的有鑄鐵坩堝和石墨坩堝。
1.鑄鐵坩堝: 因鋁合金熔化溫度較低,多在700--800℃,因此大量采用金屬坩堝,常用的是鑄鐵坩堝爐。普通鑄鐵坩堝價格低、強度高和導熱性好,為生產(chǎn)廣泛采用,但壽命短,生產(chǎn)中會頻繁更換坩堝。為提高鑄鐵坩堝的壽命,亦可采用含有鎳、鉻或鋁的耐熱鑄鐵或耐熱鋼的坩堝,以增長其使用壽命。熔化鋁合金用的鑄鐵坩堝容量多是30--250公斤,一般不超過300公斤,大容量的可達500公斤以上。
2.石墨坩堝:石墨坩堝由專業(yè)耐火材料廠生產(chǎn)供應,坩堝尺寸和容量的規(guī)格很多,坩堝的號數(shù)即熔化銅合金的公斤數(shù),如50號坩堝能熔化50公斤銅,若熔化鋁時,其容量應除以0.4的系數(shù)。石墨坩堝可以多次使用,但總體講壽命較短,且隨著使用時間的加長,坩堝的導熱性能下降,影響了熱效率和生產(chǎn)效率。
二.熔池式爐膛的熔煉設備稱為反射爐。原始的反射爐是燃煤的,有燃燒室,火焰通過拱型的爐頂反射到熔煉室。隨著再生鋁技術(shù)的發(fā)展,大量現(xiàn)代化的反射爐已經(jīng)不采用煤為燃料,更多的采用燃油和燃氣,因此,反射爐的概念已經(jīng)淡化,目前一般都稱之為火焰式熔煉爐。燃料加熱的反射爐主要由爐底、爐墻和爐頂構(gòu)成熔煉室。形成深度淺而面積廣的熔池,以盛放金屬爐料及熔化的液體金屬。爐墻正面有加料和操作用的爐門。正規(guī)的熔煉爐是配備煙囪的,這樣可以有效的改變操作環(huán)境,節(jié)約能源和便于治理煙氣的污染,但目前實際中許多企業(yè)的爐子沒有煙囪,一些是敞開的,一些在爐門設有集煙罩。
反射爐在再生鋁行業(yè)大量應用,并派生出許多爐型,如下:
1.雙室反射爐:雙室反射爐是一種熔煉再生鋁合金的專用設備,因其有能耗低、燒損率低、金屬回收率高的優(yōu)點,故被歐美一些再生鋁企業(yè)廣泛采用。但由于各國之間的技術(shù)壁壘,雙室反射爐在我國很少采用。
2.帶加料井式的融鋁爐:該種熔煉爐也是一種雙室反射爐,由加料井熔煉爐和磁力泵組成,三者形成一個循環(huán)系統(tǒng),如圖所示。生產(chǎn)中,鋁廢料持續(xù)加到加料井中,被過熱的鋁液融化,然后在磁力泵的作用下進入反射爐,這樣往復進行,達到熔煉的目的。優(yōu)點是燒損小,金屬回收率高,適應處理碎的廢鋁料,更適應處理鋁屑。熔煉爐的形式可以是方型的。
3.帶電磁攪拌系統(tǒng)的反射爐:反射爐熔煉再生鋁合金過程中,為了促進熱的交換,加快鋁的熔化速度,增加反應速度,保證鋁溶液的成分均勻,要進行攪拌。每次攪拌都會破壞液面的氧化鋁保護層,加大了鋁的燒損。為此,許多單位都在研究攪拌技術(shù),盡管出現(xiàn)了機械耙等,但都不十分理想。
4.落差式反射爐:又稱為子母爐,是一種比較適用的反射爐組,尤其是處理含鐵高的廢鋁料。子母爐由熔化爐和熔煉爐組成,兩者之間相通聯(lián),有一定的位差。熔化爐只起到熔化作用,爐料進入熔化爐之后,快速熔化成鋁融液流到熔煉爐中,而鐵等雜質(zhì)留在爐中,人工耙出,因此減少了鐵與熔融的鋁溶液接觸的時間,減少了鐵熔入鋁液中。進入熔煉爐的鋁液進一步熔煉,由于熔煉爐中不存在鐵等雜質(zhì),因此,在整個熔煉過程中避免了鐵對鋁融液的污染,保證了鋁合金的質(zhì)量。