浅析铝合金铸锭生产铝损的现状及影响因素

张强 潘忠宝 石晨泰 王亚军

摘 要 在铝合金熔炼过程中，由于操作过程长时间与空气接触，导致产生大量氧化，或由于部分原材料或操作等因素，造成大量的铝材損耗，习惯上都把它列为铝损[1-2]。它不仅白白损失了大量的铝材，且造成了许多能源损耗，加上大量熔炼氧化物的产生也会影响铝液的质量，严重影响了铸锭产品质量，增加了铸锭生产成本。按厂情不同，我国使用铝水铸锭行业通常以6‰～8‰的熔炼铝损率，作为成本核算或统计原料实际需要量。这就意味着，对一个年产几十万吨铸锭品企业来说，每年将白白送掉1000～2000t的铝材，即使按1.4万元/吨单价计算，也得付出1400～2800万元/年的材料损耗代价，以全国同行业累计，损失将是一个惊人的天文数字。为此，对于铸锭企业来说，如何最大限度地减少这种铝损，是一个十分重要的战略课题。

关键词 铝合金铸锭;熔炼;铝损

引言

由于铸锭生产企业属于劳动密集型企业，多采用粗放式生产管理，各项生产管理不合理，生产采用原辅料不符合生产需求，导致铝损居高不下，付出了大量材料损耗代价。以国内一铸锭企业为例，自建厂六年来共计铝损8143.287吨，按照正常铝损6‰计算，造成直接铝损量达到982.42吨，即使按1.4万元/吨单价计算，造成直接经济损失1375.4万元，如此数据展开至整个行业将是一个惊人的天文数字。

1铝损原因及去向

1.1 熔炼氧化铝损

铝合金熔炼过程需在大气条件下，其中的各种元素都要经过高温条件下的氧化作用，形成各种金属氧化物，从而造成铝液的损耗，根据合金中不同的成分而生成各种不同的氧化物，从而使铝材受到损耗。铝合金中常见元素烧损率从大到小的排序为：Mg>Al>Si>Mn>Zn>Cu[3]，合理控制元素的添加时机和熔炼时间，对熔炼铝损也有重要影响。

1.2 精炼铝损

铝合金在熔化完成后的铝液，还需进行精炼作业，而精炼使用精炼剂主要成分以氯盐为主，许多氯化物在高温下易与铝发生反应，生成挥发性的AlCl3而起到净化作用（见式1）[3]，导致了大量铝元素铝损。精炼剂中添加的熔剂又因高温分解发热，进一步促使铝液中各元素的氧化铝损，质量好的精炼剂熔炼过程会形成致密氧化膜，有效减少铝氧化，从而降低铝渣量。

1.3 铝渣中残铝损失

更使人注目的是，精炼完成后，很多完好的铝珠，由于界面张力的作用被黏附在渣中，成为渣铝混合物，一起被当作渣扒出炉外。尽管这种混合物还可以使用铝灰分离机进行分离回收，但毕竟又需消耗许多能源，回收过程中又会遇到各种元素的氧化铝损问题，且回收率受到人员操作的影响。这种“再氧化”的结果，使不少铝成为无法再回收的铝灰。根据数据统计，传统工艺条件下，铝灰中铝回收最多也只有40%～50%，出灰率高达1.2%，其余无法回收的均被作为危废储存，出灰量和出灰率的高低直接影响了铝损（见图1）。

1.4 冷料回炉铝损

在正常生产铸锭过程中，自产冷料占比10%左右，其中头尾料占比6%，锯屑和井渣占比0.5%。使用传统工艺回炉，头尾料回炉铝损基本在1.5%;锯屑中含有大量水分，回炉时易造成氧化烧损，铝损达到40%以上;井渣中含有大量滑石粉杂质和水分，其铝损更是在50%以上。根据回炉冷料种类进行回炉，优化生产流程，提高生产成品率，减少冷料回炉，可有效降低回炉铝损。

1.5 陶瓷过滤板中残铝

在铸锭生产中，炉前各工序结束后，为进一步保障铸锭纯净度，铸造工序需采用陶瓷过滤板进行过滤，但在过滤杂质的同时会将部分残铝留在过滤板中，过滤板中的含铝很难回收，对铝损有直接的影响。根据数据统计，过滤板过水后会将8～10kg铝留在其中，对于年产几十万吨的铸锭品企业来说，每年将白白送掉130～170t的铝。所以，回收过滤板中含铝将是一项重大课题。

综上所述，铝材熔炼过程中损耗的主要去向为：①熔炼过程中，各种元素在高温条件下的氧化铝损;②精炼过程中，被混在渣中扒出炉外的铝，部分无法回收造成铝损;③回炉冷料造成的回炉铝损;④过滤板中含铝造成的铝损。

2结束语

综上所述，降低熔炼损耗的基本出发点可归纳为：

减少熔炼过程中一切促进氧化激烈进行的各种因素，其中包括：①严格使用经过处理、表面清洁干燥的炉料;②选择采用炉气氛好（氧浓度低）的熔炉和熔铝条件，制造降低氧浓度的炉气措施;③尽量提高生产效率，缩短熔炼时间。

严格控制精炼过程中的添加剂熔剂种类和加入量。

使用惰性气体精炼法，选用精炼效果好且不烧灰的精炼剂，可减少精炼过程中的氧化铝损。

采用良好的打渣剂促进渣液分离，加强打灰操作，加强铝回收效率。

提高生产成品率，尽量减少自产冷料的回炉，改进易损料回炉方式，降低回炉烧损。

改进过滤板回收方式，尽可能多地从过滤板中回收残铝。

采用精细化管理模式，主抓关键点，采用一点盖面的模式生产。

参考文献

[1] 潘增源.减少铝合金“熔炼烧损”对策探讨[J].特种铸造及有色合金，1995（2）：22.

[2] 李晓鹏，陈拂晓，周利明.影响再生铝熔炼烧损的因素及控制措施[J].资源再生，2007（6）：28-30.

[3] 肖亚庆，谢水生，刘静安，等.铝加工技术实用手册[M].北京：北京冶金工业出版社，2005：1078.