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据报道,在应用中的铝的积累总量估计在4—5亿吨之间,其应用主要集中在运输、建筑、包装和汽车领域。
应用领域不同,铝产品的生命周期差异悬殊。
包装铝的生命周期只有几个月,汽车上的铝的平均生命周期约为12年,而建材铝的生命周期可以长达30—40年。
最近几十年,美国、欧洲和日本在再生铝领域一直独占鳌头,呈三足鼎立之势。
随着经济全球化,废铝已进入国际市场,成为一种可流动的资源。
最近几年,中国大量进口废铝,已引起国际市场的高度关注。
二、再生铝工业的生产工艺特点
再生铝生产工艺过程大体为:
废料的预处理,即对铝及铝合金废料采用人工分拣和机械分拣相结合的方式,对铝废料进行分类和分选,除去其中的黑色金属和非金属、危险品及油污;
废料熔炼、铸造,即将预处理后的废料投入熔炼炉经过熔炼、精炼、铸造等生产过程,生产出铝合金锭及圆棒锭;
渣回收,为提高金属回收率,减少金属损失,最后对生产后的渣进行有效回收。
三、再生铝与电解铝区别及优势
要获得国民经济发展需要的金属铝,可通过两种渠道:
一是从铝土矿开采(包括地质勘探前期工作),经过氧化铝生产,再生产出电解铝;
二是开发利用废旧铝资源,生产再生铝。
从上面的图示可以看出,原生铝与再生铝工业的区别主要在铝加工之前的部分。
再生铝与电解铝虽然都是“铝”的范畴,但从原料的来源、制造工艺、能源利用、对环境的影响、产业导向政策等方面都有本质的区别。
主要表现在以下几方面。
1、原料与工艺的不同
两者在原料、生产工艺及最终产品方面存在着根本上的不同。
电解铝工业属于基础工业产业,而再生铝工业属于废旧资源回收再利用产业。
具体概念化区分如下:
再生铝:
是利用铝工业及生活消费中产生的铝废料,通过预处理、配料、熔炼、保温精炼等工艺流程,生产成符合国际和行业标准的铝合金产品。
具有生产工艺简单、流程短、工序少、节约能源的特点。
电解铝:
是利用矿山资源生产成氧化铝,再将氧化铝通过电解槽,经过电解化学反应变为铝液,最终铸成铝锭的生产过程。
具有工艺流程长、工艺复杂、工序多、消耗自然资源的特点。
2、投资成本差别很大,再生铝具有投资成本低的明显优势
投资1万吨电解铝,约需1个亿;
投资1万吨再生铝,投资仅为2500万元左右。
投资比例为4:
1的关系。
3、能源消耗量不同,再生铝具有节约能源的明显优势
电解铝生产时,能耗高,目前我国每吨平均电耗为15000度;
再生铝生产时,比原铝要节约大量能源,能耗相当于电解铝生产的5%左右,节约了大量的电能。
4、对环境影响的差别很大,再生铝具有促进环保的明显优势
电解铝生产的工艺流程长,生产过程排放大量的废气、废水及废渣,对环境污染严重;
再生铝生产不仅促进铝及铝合金废料、废件的回收,促进了环保,而且其自身生产时对环境污染较小,与电解铝相比,可减少95%的空气污染、97%的水污染。
另外,电解铝生产为了满足环保的标准与要求,用于环境治理的投资占总投资的20-30%。
而废铝再生利用生产过程中产生的有害气体和粉尘,只是原铝生产过程中产生有害物的百分之十以下,对环境污染轻,治理三废的费用少。
5、产品不同
电解铝生产后,其产品为纯铝锭,用于加工时,一般还要进行熔化后再配料形成铝合金;
再生铝生产时,可以直接根据需要配料,出来后即为铝合金,可直接用于生产。
6、产业政策导向不同。
再生铝属于国家鼓励发展的产业
电解铝目前属于国家控制、限制发展的对象,而再生铝属于国家鼓励发展的循环经济对象。
我国已加入WT0,关税降低后,将有大量的铝制品进入我国市场,在保证质量的前提下,只有把生产成本降下来,我们的产品才有竞争力,而废铝的再生利用,恰恰顺应了这一历史要求。
总之,无论从资源、环保、市场,还是从社会效益和经济效益角度来看,再生铝回收再生的意义都是巨大的、长远的。
四、全球再生铝现状及发展趋势
再生铝以它良好的再生利用性发展成为21世纪新材料中的亮点。
从当前世界范围看,再生铝工业已经成为铝工业发展必不可少的重要组成部分。
全世界每年近1200万吨的各种废杂铝通过加工而成为再生铝合金,满足了约全球铝市场总需求量的45%,并且再生铝的产量占铝总产量的比例还在不断提高。
从产量方面讲,世界金属统计局对26个发达国家及地区的再生铝产量的统计,2003年的再生铝产量达到807.69万吨,比上一年提高3%。
美国、中国和日本是再生铝的生产大国,其产量分别是293.00万吨、145.00万吨和126.14万吨,而再生铝产量超过原生铝的只有美国、日本、德国、意大利和墨西哥等五个国家。
从全球范围来讲,再生铝工业水平极不平衡,主要表现在发达国家同发展中国家的差别。
发达国家的再生铝工业发展相对成熟,主要有以下几方面。
1、从回收体系上讲,欧、美国家比较完善,而发展中国家相对要落后一些。
结合各国经济发展情况看再生金属产业的发展水平,几乎可以得出一个共同的结论,那就是经济越发达的国家废旧资源的再生利用产业越成熟。
欧、美等国家对废旧金属的回收利用体系很完善,消费废铝能够按照品质的不同进行回收和仓储,并建立有专门的废铝处理站;
加工废铝能够与再生铝工厂建立有序的稳定的分类,从而进入物流循环。
同时,经济发展相对落后的发展中国家由于各种铝制品的回收期还未到来,国内产生的废金属量比较小,完善的回收体系还没有形成。
在欧美等国家回收的废铝资源中,报废汽车中的铝废料和废铝易拉罐是再生铝工业的两类重要原料。
全世界生产的铝合金约80%用于制造汽车的铸件和锻件,而美国报废汽车中铝废料的回收率达到95%。
废铝罐的回收率也很高,全球平均回收率在50%以上。
2、从再生金属产业的法律法规和监督机制方面看,也是欧洲、美国等经济发达国家比较完善,在发展中国家,对于再生利用方面的政策环境,如相关的法律法规等,处于刚刚起步的阶段。
再生金属产业发达的国家,从产品的生产环节就制订出有利于产品报废后回收再利用的政策法规。
从产品的生产、使用到回收、再利用等各个环节都具备很完善的连续的跟踪监督体系。
如欧洲对再生铝工厂的生产环境要求很严格,明确规定排放烟尘不超过10mg/m3、排水污染物不超过10ppm/l等。
日本从产品的设计阶段就考虑到废旧产品的再生循环利用,并制订了“PET瓶自主设计准则”。
不过,我们更应该看到,许多发展中国家也已经开始重视再生金属产业,并通过制订相应的法律法规规范从生产、使用、回收到再利用的各个环节,支持再生金属产业发展。
3、世界再生铝材料的应用主要针对材料性能要求不高的铝合金工业,应用最多的是汽车工业,比例在30%左右,其次是建筑行业,所占比例为18%,再次是包装行业和电器行业等。
在再生金属产业发达的国家已经开始了再生铝材料应用于高科技领域如航天航空领域、军事领域等方面的研究和应用,但目前还没有实现大规模的产业化。
4、国际再生铝产业的工艺、技术和设备的先进程度差别很大。
发达国家再生铝在熔炼生产的过程中,普遍采用了高效的节能熔炼炉,如侧井反射炉和双室反射炉;
处理铝渣的过程中,倾斜式回转炉很普遍;
类似LARS技术的除杂除气装置也得到应用,现代化自动控制的铸造结晶技术、高效燃烧技术和根据铝合金的成分要求电脑自动控制的物料配比系统等软硬件在再生铝的熔炼过程中都得到广泛应用。
而发展中国家,再生铝的熔炼仍采用简单的单室反射炉,对铝灰的处理仍以人工为主,生产设备比较简陋,工艺技术相对落后。
正因为这些先进工艺、技术和设备的应用,国外的再生铝工厂已经能够生产高强度、大规格的满足航空航天和军事领域应用的再生铝合金,如7XXX系列、2XXX系列的大板锭和直径在1080mm的圆棒,而在再生金属产业不发达的国家,再生铝的应用一直仅限于如建筑行业、食品包装等民用工业。
5、再生铝产量占铝总产量的比例和占铝消费量的比例,在国际间的差别很大。
发达国家再生铝占铝总产量的比例较高,以2003年为例,日本为99.5%,意大利为75.6%,美国为52.0%,德国为50.7%,英国为37.5%,法国为35.1%,而中国为20.7%,中国同日本的差别就接近80%。
世界经济的高速发展,对资源的需求量日益增加,与此同时,各国的矿产资源在日益减少,为此,对发展利用再生资源提出了更高的要求,再生铝工业的发展呈现了新的发展趋势。
一是世界各大汽车集团公司和世界铝业公司联手,建立长期的伙伴合作关系。
由于铝比钢轻,重量减轻55%,使燃料耗量降低,排出的CO2和其他污染物减少,同时还能保持更好的刚性和抗撞击性,以及铝优良的再生特性,所以铝材普遍受到汽车工业的青睐,世界各大汽车公司也都瞄准国内外大型的铝业公司,共同研究如何建立伙伴合作关系,包括建立铝废料回收再生系统,建立汽车零部件生产供应体系等。
汽车的用铝量也在逐年增加,1976年北美每辆小汽车的平均含铝量仅为40公斤,而目前每辆小汽车的平均用铝量已达115公斤。
目前,全球汽车工业每年消耗铝约为600万吨,其中有70%是再生铝。
许多年来铝作为汽车工业的重要金属材料一直和钢在争夺汽车发展的市场份额。
奥迪和美洲虎汽车公司的不断努力已经使全铝轿车上路行驶。
据预测,到2010年,全世界每辆小汽车的平均用铝量将会达到130公斤,届时全球汽车工业用铝量将达到700万吨,再生铝用量将达到450-500万吨。
所以,再生铝行业和汽车行业相互看好其未来的合作潜力和发展空间。
二是国外大型的铝业集团公司正在加大对高品质再生铝材料、再生铝工艺和新技术新设备的研究和开发,再生铝工业正在朝对材料要求极其严格的航天航空领域进军。
近年来世界各地的再生铝企业都在进行了大规模的改进。
他们共同的目的都是计划向高品质的再生铝材进军。
业内人士预测,2005年以后,产能在5万吨以上的再生铝企业将是铝工业发展的生力军,以航天器材为主打市场的再生铝生产商将是再生铝工业的“香饽饽”;
到2030年,世界铝消费总量将达到5000万吨,其中2200-2400万吨为再生铝,所占份额为44%-48%,将会有15%-20%的再生铝应用于高端的科技领域。
三是发展中国家也掀起了发展再生铝产业的热潮。
由于经济的发展对资源的再生利用提出了新的要求,发展中国家也开始认识到发展再生铝产业的重要性,并对再生铝工业的发展给予了高度的重视。
朝鲜、印度尼西亚等国家,纷纷在国际市场上争夺废杂铝原料,发展本国的再生铝产业,并且政府部门通过制订相应的产业政策扶持再生铝产业的发展。
五、我国再生铝工业的现状和特点
中国再生铝工业的发展从20世纪50年代开始起步;
70年代后期在河北保定等地形成基本雏形;
进入21世纪,我国再生铝整体规模和水平不断提高,产业升级速度加快;
中国的废杂铝进口量和利用规模不断扩大,已成为全球最大的废杂铝进口国;
随着中国铝消费量的大幅增长,国内废杂铝的蓄积量明显增加,极大促进了中国再生铝生产的发展。
2001年,我国再生铝产量超过120万吨,2002年130万吨,2003年145万吨,2004年达到166万吨,同比增长14.5%,仅次于美国,位居全世界第二。
1、我国废杂铝的来源及回收与物流状况
我国再生铝生产所需废铝来自于国内外两个市场。
从铝废料的地域来源划分,铝废料有国内回收和国外进口两部分。
目前,我们国家的社会回收网络所承担的主要是生活废铝的回收。
但是,相对其他金属来说,铝是最年轻的金属之一,尤其是中国的铝工业发展起步很晚,社会积累的废铝资源虽然已经有了一定的数量,但已经或即将进入回收期的废铝资源很有限。
据不完全统计,自1953年以来,中国社会积累的铝已达到5203万吨,在今后每年积累的铝会逐年增加,2004—2010年还可再积累约4300万吨。
作为中国再生铝工业原料的铝废料还有很大一部分来自于外国进口。
铝废料一般不能直接投炉使用,要进行拆解和分选。
由于中国进口的海运费相对便宜,更重要的是中国劳动力价格低廉,所以中国对于需要人工拆解分选的铝废料有相对优势。
正因为如此,中国每年处理着世界上近1/3的废料,2002年中国进口铝废料56万吨,2003年进口65万吨,2004年进口120万吨,这个数据只是中国海关官方的统计数据,在实际的进口贸易中,有一部分废料是以“以回收其他金属为主的废五金等”名称报关进口的,经过拆解分选后能够回收一定量的铝废料。
据保守估计,2002年和2003年分别从国外实际进口铝废料66万吨和75万吨,2004年,进口废铝数量在1万吨以上的企业共23家,进口数量合计72万吨,占废铝进口总量的60%。
2005年我国废铝进口量168.7万吨。
预计2010年以前,我国废铝回收量的年平均增长为12%,而在2010年以后,由于自上世纪80年代以来消费的铝制品会陆续进入报废回收期,废铝回收量的年平均增长率预计可达15-18%,我国废杂铝回收率约在72%左右,是世界上铝回收率较高的国家之一。
2、我国废铝的回收体系
中国国内废杂铝的回收主体是在计划经济时代下建立的金属回收公司和供销社系统的回收公司,无论是物资系统的回收公司,还是供销社的回收公司,由于它们网络庞大,所设回收点众多,很难有效地将流入社会的废铝集中起来处理。
80年代后期,政府对两大系统的经营逐渐放开,民营企业不断地介入废旧物资的回收。
这样,使计划经济时代建立的回收网络发生了很大变化,在市场上异军突起而且更好的发挥了应有作用的是个体私人的回收大军。
目前,中国的废杂铝集散地已经有20多个。
3、我国废铝回收中存在的问题
我国废杂铝的回收潜力十分巨大。
但也存在几方面的问题。
一是废铝回收网络和配套系统不完善,分拣技术装备和人员水平低,废铝分类、分级水平差,产品均匀性差,不利于深加工;
二是由于我国总体上的废铝回收体系并不完善,所产生的废铝虽未被遗弃,但会有一部分因闲置而未得到有效利用;
三是回收技术与发达国家相比有很大差距,表现在能耗高,金属实收率低;
四是利用效率比发达国家低得多,有些资源被降级使用,不能做到物尽其用;
五是EHS方面重视程度不够。
4、我国铝废料市场的发展趋势
国内废铝的回收局面,从2004年1月份开始,中央大力提倡循环经济,先后召开多次会议,要求贯彻落实科学发展观,大力推进循环经济的发展,作为绿色产业的再生铝工业受到高度重视。
中央领导曾多次做出重要批示,要求国家相关部委制定政策,扶持再生铝工业的发展,这在再生铝工业的发展史上应该是史无前例的。
而且,国家发展与改革委员会也多次邀请中国有色金属工业协会再生金属分会召开会议,听取对于发展再生铝工业的建议。
应当说,2004年是再生铝工业发展新机遇的开始。
5、我国再生铝市场的主体及布局
我国再生铝行业企业数量庞大,包括家庭作坊或小企业约3000余家,而年产5万吨以上的再生铝企业仅4家(上海新格、江苏怡球、重庆顺博、重庆华福),1~5万吨之间的企业有26家左右;
绝大多数再生铝企业年产量在5000吨以下。
经过多年发展,再生铝产业区域化更为明显,区域特点也更为突出。
大多数是围绕着铝的回收及再生铝的消费市场而自发形成的。
中国再生铝产业区域发展情况(不含重庆地区)
特征
重点
地区
企业数
(家)
典型
企业
产品
品种
产量(万吨)
长长三角洲地区
再再生铝
再生铝企业规模化程度较高、技术先进、产品质量高,从废铝回收、分选、贸易到生产熔炼和深加工,产业链比较完整。
上海
台州
永康
太仓
1000
上海新格、
太仓怡球、
上海万泰、
浙江力士达
再再生铝
50
珠珠三角地区
广东铝型材行业在国内最为发达,再生铝的应用领域除传统的铸造铝行业外,还包括铝型材行业、铝压铸行业等。
从市场发展的角度,广东将成为中国汽车发动机用铝的重要地区。
由于广东从国外进口和国内回收大量废铝,所以广东市场的废铝资源相对充足。
南海
东莞
300
深圳长营、
高要宏图、
南海长城
30
环环渤海地区
再生铝企业数量众多、规模偏小,大部分企业设备简陋。
以铸造铝生产为主,部分企业生产铝棒和专门回收易拉罐废铝。
废铝来源国内回收及国外进口的比例约各占50%。
国内回收主要来自东北、广州、山西、河南等地。
天津
保定
隆达铝业、
立中铝业、
四通铝业
铝铝合金
20
我国再生铝行业从零起步,开始只能生产低档次的再生铝锭,废旧铝回收熔炼技术是相对落后的,约70%的再生铝是用烧煤的反射炉熔炼的,仅30%左右是相当于发达国家20世纪70年代水平的燃油反射炉熔炼的。
预处理分拣几乎全靠手工,只有个别企业有磁选生产线。
中国废旧铝的熔炼技术可分为三类:
国内先进的,国内一般的,国内落后的。
第一类,如上海市的新格有色金属有限公司、华德铝业有限公司等,这类企业使用废铝量约占总量的15%;
第二类企业为位于中小城市的铝加工厂与再生铝厂、铝铸造厂等,如永康的万泰铝业有限公司、安新县的立中集团有限公司等,它们使用的废铝量约占废铝总量的40%;
第三类为作坊式的小企业与家庭式的土炉,所使用的废铝量占废旧铝总量的45%左右。
上海新格有色金属有限公司与华德铝业有限公司是中国最大的再生铝企业,而前者还是亚洲最大的再生铝厂之一,其生产能力达300kt/年,生产量每年200kt,85%以上用于出口,是上海市出口创汇大户之一,为中国再生铝工业及当地的经济发展做出了重大贡献。
该厂有2个铝熔炼厂,第一个厂有1组50t的燃油熔炼--静置炉,一组40t燃油熔炼--静置炉,一台12t的燃油回转炉,2台铸锭机;
第二个厂于1998年投产,有一组50t燃油熔炼--静置炉,一台铸锭机。
这些熔炉不但是中国当前最大的再生铝熔炼炉,而且跻身亚洲最大再生铝熔炼炉之列。
上海新格有色金属有限公司具备先进齐全的理化检测手段,拥有日本岛津公司VM—514S型分光光谱仪1台,德国SpectrolabM--5型分光光谱仪1台,美国BairdFSQ型分光光谱仪1台,岛津公司UMH--10型万能拉伸试验机1台,OlympusBH型金相显微镜1台,日本FluxNikkin真空气泡试验机1台。
为了调整成分,对一炉铝熔体有时要分析七八次,一般分析五六次。
所以通常是每8小时熔炼一炉,在个别情况下长达10小时。
上海新格有色金属有限公司是非常重视环保工作的再生铝企业,先后投入大量资金建成了3套烟气处理系统及其他环保设施,并制订了一系列环保工作管理方案,实行24小时专人负责,以确保公司“三废”达到排放标准。
值得注意的是,数量众多的小型再生铝企业只拥有小型反射炉等简陋设备,缺乏基本的检测手段,只能生产低档次的铝合金。
尽管这些企业的管理成本很低,但难以适应大规模工业化的发展要求,正面临着来自各方面的压力。
我国再生铝行业还属于劳动密集型产业,自动化程度低,先进的设备和生产工艺应用程度不高,产业配套能力差,环保设施不配套,产业的升级换代还存在着巨大的障碍。
我国再生铝行业在资源配置上还存在着诸多问题,由于铝废料在回收、贮运、分选、预处理以及冶炼加工过程中还处于粗放经营管理的水平,许多具有较高利用价值的废铝资源以落后的工艺进行处理;
小企业采用混炼的方式生产,造成了资源的浪费,并形成恶性循环。
其中以易拉罐的回收利用问题最为严重,由于我国尚不具备用废易拉罐熔炼原牌号合金的技术,因此,只能作为铝合金的添加料。
从再生铝的消费领域来看,我国的再生铝长期以来主要应用于低附加值的产品,还没有走出“拚价格”的低层次竞争阶段。
最近几年,汽车工业的快速发展已经将我国再生铝行业纳入到整个国际汽车工业体系之内。
随着一批知名的汽车生产企业进入中国,带动了一批相关的再生铝企业的技术和管理水平显著提高,在一些大型再生铝企业中,ISO9000、QS9000等质量管理体系逐步得到了推行;
有些企业还通过了ISO14000环保质量体系认证,这些企业的产品质量比较稳定,不仅满足了国内市场的质量要求,而且在国际市场也具备了一定的竞争力。
6、我国再生铝企业成本构成
再生铝成本大致由原料费、燃料费、电费、辅料费、劳务费等组成。
成本的大小与生产设备、规模有很大关系。
按照5万吨的规模,设备相对先进的水平,我国再生铝一类企业的平均成本构成比例是:
原料费占88%--96%;
燃料费、电费、辅料费占2%--6%;
劳务费、设备折旧费等固定费用占2%--6%。
日本大企业的平均成本构成比例是:
原料费占85%--90%;
燃料费、电费、辅料费占3%--5%;
劳务费、设备折旧费等固定费用占7%--10%。
通过比较可以看出,再生铝产品成本的大部分为原料费,这是其他行业难以见到的特点,也表明了这个行业附加值低。
我国再生铝生产成本构成中,原材料占用比例较大,而人工、折旧、固定成本占用较小。
其原因主要是由于我国再生铝生产技术水平没有日本的先进,在控制原材料消耗上(主要是烧损、金属回收率)还有差距。
同时,我国与日本比,劳务费用较低,投资费用也不高,这与我国再生铝生产的劳动密集型有关。
7、我国再生铝的工业的环保状况
再生铝生产有明显的环境效益。
与原生铝相比,每再生1t铝,可节约95%的能源,节约用水10.5t、少用固体材料11t、少排放CO20.8t、少排放SO2等有害气体0.06t。
具有重大的节能,环保和经济优势。
因此,大力开展废铝的回收与再生利用是实现铝工业可持续发展的必然选择。
与发达国家相比,我国再生铝行业存在着严重的环保问题,主要表现在烟尘排放上。
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