第1章概述1

1.1循环型经济与再生资源1

1.2铝资源与再生铝4

1.2.1铝的资源4

1.2.2铝的生态环境特征5

1.2.3铝的再生利用6

1.2.4再生铝的生产与应用10

1.2.5相关理论与技术发展12

第2章铝和铝合金基础15

2.1铝和铝合金的基本性质15

2.1.1铝的物理化学性质16

2.1.2铝的微观结构18

2.1.3铝中的杂质21

2.2铝的合金化23

2.3铝合金的组织、性能与分类24

2.3.1变形铝合金25

2.3.2铸造铝合金39

2.3.3新型铝合金55

第3章再生铝的生产与加工59

3.1再生铝工业60

3.2再生铝的资源64

3.2.1再生铝资源64

3.2.2再生铝资源的特点68

3.3再生铝的生产71

3.3.1原料的预处理72

3.3.2再生铝的熔炼85

3.3.3熔体处理与组织细化129

3.3.4再生铝的铸造134

3.3.5铝合金的热处理156

3.3.6再生铝生产中的环境问题167

第4章再生铝的熔炼设备179

4.1常用再生铝熔炼炉179

4.1.1坩埚炉179

4.1.2反射炉181

4.1.3感应炉183

4.2熔炼炉内的气氛185

4.3再生铝熔炼设备耗能186

4.4高效再生铝熔炉技术187

4.4.1竖炉及其技术特点187

4.4.2喷射式熔炉及其技术特点189

4.5熔盐回转熔炉190

4.6双室反射炉192

4.7再生铝熔炼炉技术发展193

4.7.1多室反射炉193

4.7.2双膛火焰炉熔炼炉195

4.7.3熔剂熔化炉195

4.7.4密闭双熔池196

4.7.5其他常用工艺装备197

第5章再生铝的生产实例199

5.1铝渣的处理与再生加工199

5.1.1造渣与出渣200

5.1.2铝熔渣的保护200

5.1.3铝熔渣的处理201

5.1.4铝渣再生铝的质量203

5.1.5铝渣的再生利用率203

5.1.6铝渣再生铝的应用205

5.2铝制饮料罐的再生加工205

5.2.1易拉罐再生加工过程207

5.2.2加工技术的研究与发展209

5.3汽车废铝的再生加工212

5.3.1汽车用铝合金的主要特点214

5.3.2汽车废铝的回收与再生利用216

5.3.3汽车的闭环生产系统217

5.3.4汽车废铝生产铝铸件221

5.4建筑领域废铝的再生加工221

5.4.1面板废铝材222

5.4.2门窗铝废料222

5.4.3其他废铝件222

5.5废铝箔加工铝粉222

5.6非重熔法再生铝加工技术224

第6章生产检验与质量控制228

6.1化学成分分析228

6.1.1比色法或分光光度法230

6.1.2先进的快速分析方法232

6.1.3化学成分分析的取样234

6.2组织检验236

6.2.1宏观组织检验236

6.2.2显微组织检验243

6.3无损检测250

6.3.1X射线探伤法250

6.3.2超声波探伤法253

6.3.3荧光渗透探伤法和着色渗透探伤法255

6.4力学性能及测试257

6.4.1铝和铝合金的力学性能257

6.4.2拉伸试验264

6.4.3硬度试验265

第7章再生铝的应用与发展267

7.1在交通运输业的应用268

7.1.1轨道车辆271

7.1.2汽车制造272

7.1.3摩托车和自行车275

7.2在建筑领域的应用277

7.3在航空航天工业的应用278

7.3.1现代飞机中铝合金使用量279

7.3.2使用部位280

7.3.3飞机用材料的变化情况281

7.3.4航空航天工业发展对高性能铝合金的性能需求281

7.3.5高性能再生铝的发展282

7.3.6再生铝合金在飞机制造中的应用前景283

7.4再生铝的技术发展283

7.4.1相关理论与技术发展284

7.4.2发展前景291

参考文献293

随着废旧铝和废旧铝合金数量不断增加和再生铝工业在资源、能源和环境等方面巨大优势的显现，再生铝工业发展非常迅速，已成为现代铝工业的重要组成部分。本书针对再生铝的资源、生产加工、工艺装备和质量检测等方面的特殊性，着重阐述了相关的理论基础和工业技术，介绍了再生铝工业与再生铝合金的特点与发展前景。本书适宜从事再生铝的生产、加工和应用的工程技术人员和管理人员阅读。

每生产一吨电解铝需要消耗5吨以上的铝土矿，530-550kg阳极糊，破坏植被1.314平方米。电解铝生产过程需要消耗多种生产资源，随着资源的日益紧张，坏境治理等附加成本的不断提高，再生铝的生产优势日渐凸显。

再生铝实际生产能耗相当于制取电解铝能耗的3%-5%，其对能源类型的需求较为综合，摆托了铝业“价随电涨”的依赖，将再生铝产业作为主导产业更加有利于铝业市场的健康稳定和长期发展。

2005年，我国再生铝产量约60万吨，仅次于美国，位居世界第二位，占全球产量的21.82%；2006年，我国再生铝产量74.5万吨，成为全球最大的再生铝生产国，占全球产量的21.92%。2010年，我国再生铝产量达到400万吨，同比增长29%。随着我国压铸件、铝型材、汽车、家电等行业的不断发展，对再生铝的需求将会不断增长，再生铝行业发展前景广阔。

目前年回收废旧金属200万吨，再生各类金属120万吨，实现产值150亿元，成为我国中部地区重要的再生金属集散地。一旦抓住发展机遇，随之而来的则是发展红利。大周镇被列入国家“十二五”规划纲要的循环经济重点工程之一，获得了中央财政安排的专项资金。此外，省委、省政府也将制定相应政策，引导相关企业进入示范基地，加强再生资源回收体系与示范基地的衔接。

目前我国废铝企业的环境现状看，对环境造成污染的主要污染物是废烟气。

再生铝废气来源

我国废铝再生利用主要采用火法熔炼，产生废气并有可能对环境造成影响的工序主要是熔炼过程。在熔炼过程中，采用的燃料主要有煤、焦炭、重油、柴油、煤气、天然气等，燃料在燃烧之后，产生的废气中含有大量的烟尘和含硫、碳、磷和氮的氧化物等气体；炉料（废铝）加热之后，废料本身的油污及夹杂的可燃物会燃烧，也会产生大量含硫、碳和氮的氧化物；在熔炼过程，为了减少烧损、提高铝的回收率并保证铝合金的质量，要加入一定数量的覆盖剂、精炼剂和除气剂，这些添加剂与铝熔液中的各种杂质进行反应，产生大量的废气和烟尘，这些废气和烟尘中含有各种金属氧化物和非金属氧化物，同时还可能含有有害物质，这些都可能对环境产生污染。

再生铝废气分类和成分

1．废铝行业废气的分类

根据环保部门之规定，工业部门产生的废气可以分为：含颗粒物废气和含气态污染物废气两大类。由于再生铝行业的原料复杂，在生产过程中同时存在以上两种废气，既有含颗粒物废气又有含气态污染物废气，因此在对废气进行治理的同时，要综合考虑废气中的粉尘和有害气体对环境造成的影响。

2．烟气的主要成分

由于废铝行业原料的来源渠道不同，废料的品种不同、受到污染程度的不同，选用的燃料不同、添加剂成分的不同、采用的熔炼技术的不同，因此，废气中的污染物也不同，归纳起来可以有以下几种：

（1）颗粒状废物 主要是熔炼过程中产生的金属氧化物和非金属氧化物，如：Mg、Zn、 Ca、 Al、 Fe、Na、 Mg、 K 的氧化物和氯化物，还有大量碳粒灰份等，以上构成了我们常讲的尘。

（2）气体污染物废气的主要成分

再生铝行业可能会存在以下气体污染物废气，CO、

再生铝烟尘治理

烟尘治理目的一是最大限度地使烟气中的尘得到收集，使有害气体转化为无害的和稳定的物质，达到国家排放标准。对环境的治理，首先要从源头进行控制，对再生铝而言，就是要加强废料的预处理和分类，尽量使各种废物综合利用，减少污染物的产生量；二是尽量选用无污染的添加剂；三是提高熔炼技术，减少废物的产生量。常用的烟尘处理技术如下：

1．集尘室

集尘室是烟气收尘设备中最简单的办法，其原理是当流体的速度突然减慢时，其中的颗粒由于其自身的重力而沉降下来。再生铝产生的烟气在烟道中以一定的速度流动，当烟道的空间突然增大时，气流的速度也突然减慢，由于颗粒的运动速度下降，颗粒在自身重力的作用下沉积下来。集尘室的种类很多。

最简单的办法是用砖砌成，如果在集尘室中内制一些挡板，可以提高颗粒的收尘效果，但总的讲，集尘室的收尘效果不好。

2．旋风收尘器

旋风收尘器是一种比较适用的收尘设置，投资较低，效果较好，在许多企业被采用。旋风收尘器也可称之为离心除尘器。

当气体沿切线的方向进入收尘器时，气流会沿一定的方向在收尘器内高速连续旋转起来，气体中的颗粒在高速旋转过程中产生离心力，向四周运动，当碰撞在收尘器的壁上时，因其自身的重力下降到集尘室中，达到收尘的效果。旋风收尘器的效果明显，在许多产生粉尘的企业应用。

3．喷雾式收尘器

其原理是使某种溶液的液滴在下降过程中捕获气体中的颗粒，颗粒被湿润之后，还会吸附其他的颗粒，最后由于其自身的重力下降到集尘室被收集。

在一圆筒之内设置若干个喷头，控制喷头的孔度、流量、压力和角度，使喷下的液体呈雾状，气体从下端上升，颗粒被捕获，喷雾式收尘器是一种简单易行的收尘设置，被广泛应用。

4．扑沫塔

扑沫塔也是一种常用的收尘器，效果要高于以上几种收尘器，但投资较大，操作比较困难。其原理是在一圆筒之内的中间位置设置一隔板，隔板上有无数个小孔，正常运转时，隔板上有一个溶液层，气体从塔的下端进入，通过隔板，通过液层，尘被液体捕获，洁净的气体由液体的上端排除。当气体的压力等于隔板上液体产生的压强时，气液两相静止，当气体的压力大于水压时，气流通过液体，但气体的压强和水层的高度是通过计算来设计的，气体的压力过大，达不到收尘的效果，实际生产中，水面是沸腾的。

5．布袋收尘器

干法收尘主要是布袋收尘器，其原理是使含尘气体通过滤袋，达到收尘的效果，常用的有两种：

（1）外制式：在除尘器内置多个袋房，袋房的表面有滤布，生产时，废气进入收尘器内，房内是负压，含尘气体进入除尘器之后，颗粒被吸附在滤布表面，净化之后的气体从袋房中排除。运转一定的时间之后，滤布上的尘灰堆积，透气性能下降，影响了收尘和排风效果，因此，要及时的清除掉灰尘，办法是启动压缩空气，进行反向吹风，灰尘脱落之后进入积尘室。

（2）内制式布袋收尘器：道理与外制式相同，只是含尘气体进入袋房中，袋房外面是负压，气体通过滤布，尘灰积在袋房之中，经过一定的时间之后，经过震动，灰尘自动脱落到积尘室之中，达到了除尘的效果。

布袋收尘的造价相对较高，但是目前经常采用的一种除尘器。在选用布袋收尘器时，一定要注意布袋适应的温度，一般在250度以下。除以上设备之外，还有电收尘等比较先进的收尘设备，但由于造价高，目前再生铝行业没有一家企业采用。

再生铝废气治理

关于此类废气的治理问题，目前企业基本没有进行治理，主要原因是再生铝工业产生的有害气体的种类多，分别处理很困难。但可以看出，这些气体污染物废气还是有共性的，这就是气体污染物废气中的物质大部分都是酸性的，这就给废气的处理提供了方便。一般情况下，只要加入弱碱性物质就可以对其进行有效的治理。一般都加入Na2CO3进行中和，最后达标排放。

我国是铝产量的大国，但是和其他的发达国家相比，整个行业结构是不合理的，再生铝产业规模发展落后。发展再生铝产业可以解决我国铝行业的危机，符合当今世界铝行业发展的趋势，符合我国可持续发展和科学发展观相关政策的需要，因此我国铝行业结构亟待加大再生铝产业的发展比例。