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話說廢舊易拉鋁罐項目建設(上)

2018年03月19日 17:09:25 中國有色金屬報

  在鋁的循環經濟中,廢舊鋁罐再生-加工-制罐-裝罐-消費可形成一條永不消失的最優化產業循環鏈,不但經濟效益巨大,而且社會效益更爲巨大,節能減排效果十分顯著。

  2017年全世界易拉罐罐身3104合金帶材的產量達約4000kt,中國的產量約400kt,佔世界產量的10%。國外罐身帶材的再生廢罐含量已達60%,而中國的廢料含量爲零,美國諾貝麗斯鋁業公司2020年生產的罐料的廢罐料將達90%,真正實現最優化循環,中國如果不盡快建設廢舊罐回收再生3104合金扁錠項目,則到2020年時中國生產的罐身帶材的廢料含量仍將爲零,與國外的差距越來越大。

  自2010年以來,國外凡是可生產罐料的鋁加工企業,幾乎都建有廢罐回收與再生車間或中心,最大項目再生3104合金扁錠生產能力已達400kt/a,中國的6個罐料生產廠卻沒有一個建這類項目的,不知何故?爲什麼國外的企業在紅紅火火地建這類項目,而國內的建設卻鴉雀無聲,冷冷清清?國外已在研究單一制罐合金,並已初見成效,推出了EvercanTM(永久制罐)合金與EvercleTM(全循環)合金,它們的循環廢料含量都在90%以上,中國罐料生產企業卻對此不動聲色,無動於衷。

  中國的廢罐回收率是世界上最高的,大於99%,可是回收的廢罐都沒有做到物盡其用,沒有再生成3104合金,而是用於生產鑄件,這是對資源的浪費。因此,希望有關部門出臺相關政策與措施,對廢罐的最優化循環加以引導和扶持。

  國外項目建設熱火潮天

  全鋁易拉罐是1960年美國雷諾茲金屬公司(Reynolds Metal Com.,2005年被美國鋁業並購)的一名工程師發明的,因而美國是鋁易拉罐的發源地,是全球最大的鋁罐生產者。

  北美洲

  罐料生產、廢舊罐(UBC)回收與再生、罐生產都集中在美國。美國也是全球最大的廢罐回收者,但不是回收率最高的國家,2017年的回收率估計可超70.5%,而1972年的回收率只不過15%,45年回收率上升55.5個百分點。罐的質量在不斷下降,1972年約爲68g/罐,可是2017年下降到了約12.8g/罐,45年下降了81.2%。

  美國在鋁易拉罐方面創造了諸多世界第一:罐料產量最多,2017年的產量可突破1480kt,約佔世界總產量的43%;回收量也最多,約佔總回收量的37%,據估算,2017年美國的回收量可達860kt,全世界約2300kt;罐的循環周期最短,約45d,其他國家卻長達100d或更長一些;所用罐身料最薄,已小於0.254mm,罐的壁厚已小於0.08mm,再減薄的潛力已不大了,除非在合金成分與制造工藝方面有較大突破;罐身料配料中的廢舊罐比例已達78%;諾貝麗斯鋁業公司獨創的“EvercanTm”(永久罐)具有裏程碑意義,制造120Z(盎司)啤酒罐的EvercanTm合金含70%,回收罐料含量卻高達90%。

  目前,美國紅野兔(Red Hare)啤酒公司2014年4月決定用“EvercanTm”合金罐。該公司是一家微型啤酒企業,是美國當下發展最快的這類企業之一。用新型“EvercanTm”合金制造啤酒罐的優點:可在保質期內確保酒的新鮮度,保質期也比其他材料的長;便於運輸與攜帶;有助於環保、節能與發展循環經濟等等。現在美國約有400個小型啤酒廠,生產1300多種不同品牌啤酒,都是“EvercanTm”合金罐的潛在用戶。“EvercanTm”合金罐啤酒將會風靡北美洲、歐洲、南美洲與亞洲,而生產這種罐的將是跨國制罐公司SCS。紅野兔公司是首家用“EvercanTm”合金罐的企業。

  ——諾貝麗斯鋁業公司:世界廢舊易拉罐回收與再生領軍公司諾貝麗斯鋁業公司是全球最大的平軋鋁產品(FRPs)生產者,也是最大的全鋁易拉罐帶材(罐身料、罐蓋料、拉環料)生產者,2017年的產量可達2900kt,約佔世界總產量4500kt的64.4%,還是最大的廢舊易拉罐回收與再生利用者,它在美國、巴西、德國與韓國都建有回收再生中心或生產線。

  諾貝麗斯鋁業公司在美國奧斯威戈軋制廠與洛根軋制廠(Oswego works and Logan works)都有廢舊罐生產線,它們的再生3104合金錠的生產能力約450kt/a。該公司在2014年(財政年度)報告中稱,公司非常重視循環經濟發展,自2011年以來,已投資20億美元擴大UBS的回收再生項目新建與改擴建,使UBS生產能力翻了一番達到2.1Mt/a。在2014年財政年度結束之際,所生產3104合金罐身帶材含再生料46%,比2007年~2009年上升16個百分點,2015年達到50%,2017年可望超過57%。

  諾貝麗斯鋁業公司在巴西有一個回收與再生處理廢舊易拉罐的中心,再生3104合金錠生產能力150kt/a。

  ——奧科寧克鋁業公司:美國罐料生產與廢罐回收第二大公司奧科寧克鋁業公司(Arconic)的廢罐回收與再生3104合金錠生產中心在田納西州美鋁鎮,再生3104合金錠生產能力250kt/a。

  ——威斯合金公司Element 13回收廠

  威斯合金公司(Wise Alloys Com.,Ltd.)Element 13回收廠是美國著名的從事廢鋁回收、鋁材生產和裝備制造的大型企業,總部位於阿拉巴馬州馬斯克爾·肖爾斯市(Muscle Shoals,Ala),下設4個全資子公司,其中威斯合金公司專門從事廢罐回收與再生。威斯合金公司是美國第三大鋁罐生產商,位於馬斯爾·肖爾斯市,佔地404700m2,下設2個廠:合金廠(Alloys Plant)和2012年擴建完成的Element 13廠。

  Element 13廠專業從事廢舊鋁罐熔煉鑄造,原是雷諾茲金屬公司(Reynolds Metals)1969年建設,1999年被威斯集團收購,2011年威斯公司投資2500萬美元對其進行改擴建,於2012年3月完工,佔地300km2。威斯合金廠是一個鋁板帶軋制廠,利用Element 13廠生產的3104合金扁錠軋制罐料,此外還生產包裝鋁箔。目前,總生產能力430kt/a,其中罐料270kt/a。

  Element 13廠原有一條打包廢罐破碎線、2臺脫漆窯、6臺熔煉保溫爐。擴建項目增添的設備有:113t的熔煉爐1臺,1條脫漆窯生產線,1臺生產能力36t/h的廢罐破碎系統。整個工廠處理廢罐能力達到146億個/a。經過這次改擴建不但提高了工廠的生產規模,而且在廢料處理和熔煉-淨化處理方面也得到了提升,使工廠成爲僅次於德國納希特斯特回收再生中心的全世界第二大廢舊易拉罐熔煉再生企業。

  威斯集團通過威斯回收公司在美國建立了龐大的收購廢鋁與運輸廢料的網絡,業務網點主要集中在阿拉巴州、科羅拉多州、佛羅裏達州、肯塔基州、北卡羅萊納州、新墨西哥州、德克薩斯州、維吉尼亞州等。威斯回收公司(Wise Recycling)將收集到的廢舊鋁罐(UBCs)打成包運往Element 13廠熔煉鑄造成扁錠,再運往合金廠軋成罐料帶卷。威斯公司已形成完整的廢舊罐回收-熔煉鑄造-軋制-制罐-消費者-廢罐回收的循環經濟產業鏈。廢罐收購車上裝有打包機。

  Element 13廠的主要裝備有:美國馬格納技術工程公司(Magnatech Engineering Inc.)的破碎機,破碎能力36.3t/h;氣刀與磁選機,氣刀分離器(air knife separator)用於分離與“淘洗”破碎了的鋁廢料中的種種雜質,如重金屬、石粒、塑料、紙屑等;脫漆窯,廢罐料表面和其中有油、油漆、塗層、墨水、塑料、榜膠等,務必除盡,烘幹脫漆溫度在538℃以上,但不宜超過580℃,脫漆烘幹氣體可作爲脫漆窯燃料;1臺113t的雙室熔煉爐。

  廢罐再生廠有非常完善的環保設施,所生產的3104合金錠供公司系統的軋制廠用。

  歐洲

  歐洲是全世界第二罐料生產地區,也是全球第二廢罐回收與再生處理地區,2017年的回收率估計可達77.5%,回收的罐數約310億個,已有6個再生廠或項目,總生產能力996kt/a,其中最大的是諾貝麗斯鋁業公司的納希特斯特廠。

  1991年歐洲的廢罐回收率只有23%,2016年的回收率達72%,爲20年前的3倍有餘。歐洲回收的廢罐除用於生產3104合金外,其餘的再生成鑄造摩託車發動機缸體合金,得到了最有效的利用。2017年回收率最高是芬蘭與比利時(含盧森堡)爲97%,其次是德國和挪威,都是96%,最低的是拉脫維亞,僅35%,所回收的廢罐可少排放3.45Mt溫室氣體,相當於350000個歐洲市民一年的溫室氣體排放。按歐洲鋁業協會制訂的回收目標,2020年的回收率應達到80%。

  ——納希特斯特回收再生中心

  該中心位於諾貝麗斯鋁業公司德國的納希特斯特(Nachterstedt)軋制廠範圍內,是諾貝麗斯公司的獨資企業,再生3104合金錠生產能力400kt/a,是世界最大的廢舊易拉罐回收再生中心,所產錠的最大長度10m,鑄造完畢後隨即運往軋制廠軋制3104合金帶材。納希特斯特再生中心2014年6月開始試生產,工作人員200名。回收再生中心2013年3月開始建設,6月廠房封頂,11月完成設備安裝,從開工建設到鑄出首塊大錠僅用了15個月的時間。2015年10月起滿負荷生產,從試生產到達產的時間也僅僅16個月。據稱,諾貝麗斯公司計劃在歐洲再建2個廢舊罐再生項目,廠址與規模尚未確定。

  該中心廠房面積45900m2,爲了能獲得更大的經濟效益,所有設備都是量身定制的,都達到世界當今先進水平。回收的廢料分爲18種,回收量約370kt/a,其中90%從市場上收購,因爲在配制再生合金成分時,需要約20%的重熔用錠,所以從市場收購的廢料不會超過370kt/a。回收的廢料經預處理後熔煉鑄造成軋制罐料與汽車板帶材的錠與壓鑄汽車零部件的鑄造鋁合金。

  中心有3臺生產能力各25t/h的破碎機和1臺產能5t/h的回轉式破碎機,總生產能力80t/h,分別形成3條生產線:一條柔性綜合處理線,一條廢罐處理線,一條機械加工切屑處理線。生產能力25t/h的破碎機配置了X射線分選裝置,是當前鋁廢料處理中最大與最新的系統。

  有3臺生產能力各爲20t/h的回轉窯,用於烘幹破碎廢罐片上的水分及其塗層的揮發,將碎片加熱到550℃,揮發有機塗料氣體燃燒後煙氣溫度可達850℃,可用於建築物採暖或循環利用,用於加熱廢罐片,去除有機物塗料,而利用朗肯循環(Rankine Cycle)原理,可產生19MV的電能。廢舊鋁罐上有機物塗料質量佔2.5%左右。

  該中心有3臺130t的側室爐,用於熔煉經過預處理的廢舊罐碎片,是諾貝麗斯鋁業公司與麥舍塞(mechathern)熱能公司工程技術人員設計的,由麥舍塞公司築砌,有很高的熱效率,溶化速度快,且在低溫下溶化,主室溫度大約675℃,可大大降低爐料與熔體的氧化,爐渣量顯著減少。

  還有3臺容量各175t雙室熔煉保溫爐組,熔膛溫度約760℃,向2臺瓦格斯塔夫(wagstaff)半連續鑄造機提供鋁熔體,可鑄造10m×2.1m×0.6m的鋁合金扁錠,1塊這樣的扁錠軋制的3104合金帶材可衝制150萬個罐體。

  ——海德魯鋁業公司擴建阿盧諾夫軋制廠回收再生生產線海德魯鋁業公司於早些時候投資4500萬歐元在德國阿盧諾夫鋁板帶軋制廠(Alunorf Works)建一條廢舊鋁易拉罐(UBC)回收再生生產線,生產能力50kt/a,建築面積20000㎡,已於2016年初期投產,使該廠再生3104合金生產能力擴大一倍,達到100kt/a。新生產線用人40名。隨着新生產線的投產,海德魯鋁業公司在格雷溫布羅伊軋制廠(Grevenbroich,生產鋁箔與特薄帶材)—萊茵鋁廠(Rheinwerk)—阿盧諾夫鋁板帶廠的勢力與業務得到進一步加強與提升,這3個廠已形成一條完整的產業鏈,萊茵鋁廠鑄造的扁錠供給阿盧諾夫軋制廠,軋成帶卷,大部分供給格雷溫布羅伊軋制廠生產鋁箔與特薄帶材。阿盧諾夫軋制廠是海德魯鋁業公司與諾貝麗斯鋁業公司的合資企業,各佔50%股份。回收車間生產的再生3104合金錠可以滿足公司對該合金錠25%的需求。

  ——英國拉特福德回收廠

  拉特福德回收廠(Latchford)是諾貝麗斯鋁業公司的全資子公司,位於英國沃靈頓郡的拉特福德鎮。2013年11月諾貝麗斯公司投資600萬英鎊對該廠進行了改擴建,使其再生3104合金扁錠的生產能力上升到220kt/a,成爲歐洲第二大廢舊易拉罐回收再生企業。該廠現有員工16.5名。

  ——意大利米蘭軋制廠回收車間

  2013年5月,諾貝麗斯鋁業公司投資1200萬歐元在意大利米蘭市匹夫埃默爾(Pieve Emanuele)軋制廠內建了一個廢舊易拉罐回收熔鑄生產線。該廠是一個完整的平軋鋁產品企業,現有員工400名。至此,諾貝麗斯鋁業公司在歐洲共有4個廢舊易拉罐回收中心。該廠再生3104合金扁錠生產能力100kt/a。

  ——奧地利阿馬格公司廢舊罐回收車間

  奧地利有色金屬加工公司(AMAG)是該國唯一的有色金屬軋制公司,可生產鋁、銅等金屬的各種半成品,但鋁材產量最多,在鋁加工廠內建的廢舊全鋁易拉罐車間已於2015年7月投產。該回收車間有一臺赫特威希公司(Hertwich Engineering)的Ecomelt PS-250型熔煉保溫爐組,可熔煉被有機物污染的廢鋁,特別是廢舊易拉罐,再生3104合金錠生產能力76kt/a,用於軋制罐料帶材。

  ——挪威霍爾麥斯特拉得回收廠

  海德魯鋁業公司2013年11月稱,爲了建立更加環保友好的社會,將加大回收挪威的廢舊易拉罐,回收廠建在霍爾麥斯特拉(Holmestrand),採用法國的再生處理工藝。諾斯克·萊塞克公司(Norsk Resirk)將參與此項工程,負責廢舊鋁易拉罐的回收,它們的合作可縮短廢鋁的運輸路程,對環境保護有利,可提高回收率。萊塞克公司每年可回收6200t廢罐,海德魯公司將回收的廢鋁再生與鑄造汽車零件與軋制PS版鋁基板帶材。

  ——紐布利薩克軋制廠採用氧燃燒技術溶化廢鋁2015年6月林德集團(The Linde Groap)下的林德氣體公司(Linde Gases)與肯聯鋁業公司(Constellium N.V)籤訂一項合作研發協議,肯聯鋁業公司的廢鋁熔熔爐將採用林德公司的氧燃料技術,目標是:燃料消耗下降50%,熔化速度提高20%。這項研究工作一旦完成,肯聯鋁業公司法國紐布利薩克軋制廠(Neuf-Brisach)熔鑄車間熔煉爐都將用氧燃料技術。這項聯合研究還有肯聯鋁業公司技術中心(CTEC)的參與。按計劃,全部工作已於2016年12月完成,該廠廢舊易拉罐回收生產能力約100kt/a。

  非洲

  非洲僅有兩個鋁板帶軋制廠,一個是在埃及,另一個是南非休內特鋁業公司(Hulamin),位於馬得馬裏茨堡(Pietermaritzburg),是南非唯一的鋁加工廠,平軋鋁產品生產能力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型雙室熔煉爐,生產能力80kt/a,可熔煉含10%左右有機雜質的廢鋁,它們產生的氣體可回收燃燒用以預熱廢鋁。該爐的能耗約爲600kwh/t,產量可達250t/d,已於2015年7月投產。生產的再生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公司的獨資企業。諾貝麗斯鋁業公司是全球最大的平軋鋁產品與罐料生產者。諾貝麗斯——大韓鋁業公司平軋鋁產品的生產能力超過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量達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,生產能力265kt/a。

  2016財政年度韓國鋁罐銷量61.78億個,首次突破60億個罐,國內銷量佔91.4%,比2015財年的89.4%上升1.9個百分點。

  ——日本

  日本在資源循環利用方面是世界上做得最好的國家之一,做到了物盡其用。日本廢罐的再生處理與利用多集中在平軋鋁產品廠,如神戶鋼鐵公司的真岡軋制廠(Moka Works)、日本聯合鋁業公司(UACJ)的福進軋制廠和名古屋軋制廠。

  2017年日本廢罐回收估計可達319.5kt,回收率超過93%,是世界回收率超過90%的六大國之一,廢罐再生處理生產能力400kt/a。

  ——海灣鋁鍋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)與海灣地區其他5個鋁業公司合作決定建設一個廢舊易拉罐回收再生項目,建在海灣鋁軋制公司內,利用該公司的熔煉鑄造設備,僅建一條分選和預處理生產線,採用當今先進的設備與工藝。再生3104合金扁錠生產能力120kt/a,直接供軋制廠生產罐料帶材。這是海灣地區唯一的廢舊鋁罐回收與再生中心。沙礦—美鋁公司也有建設回收與再生項目的意向。

  綜上所述,全世界共有13個國家可用廢舊全鋁易拉罐再生處理與熔煉鑄造3104合金錠,再生此合金鑄錠生產能力3286kt/a,如果滿負荷生產可節約能源665743.6GJ,少排放溫室氣體53512.51t。(王祝堂)

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