媒体报道

中冷外热!全球废旧易拉铝罐回收再生项目建设漫谈

发布日期:2018.05.13     |     点击:3171次

/王祝堂教授,中国铝加工业资深专家

摘编自《中国有色金属报》,原文标题为“话说废旧易拉铝罐项目建设”


  在铝的循环经济中,废旧铝罐“再生-加工-制罐-装罐-消费”可形成一条永不消失的最优化产业循环链,不但经济效益巨大,而且社会效益更为巨大,节能减排效果十分显著。


    废罐保级再生与废罐料含量中冷外热

2017年全世界易拉罐罐身3104合金带材的产量达约4000kt,其中我国贡献了约400kt,占世界产量的10%

全球罐身带材的再生废罐含量已达60%,其中尤以美国诺贝丽斯铝业公司为最,2020年其废罐料含量据称将达90%,真正实现了最优化循环。而在中国生产的罐料中,废料含量为零。总体来看,无论是废罐含量,还是保级再生能力,中外均存云泥之别。

  自2010年以来,国外凡是可生产罐料的铝加工企业,几乎都建有废罐回收与再生车间或中心,最大项目再生3104合金扁锭生产能力已达400kt/a,而中国的6个罐料生产厂却无一建这类项目。此外,国外已在研究单一制罐合金,并已初见成效——推出了Evercan(永久制罐)合金与Evercle(全循环)合金,其循环废料含量都在90%以上。

  中国的废罐回收率是世界上最高的,大于99%,可是回收的废罐都没有被保级再生成3104合金,而是用于生产铸件,这是对资源的浪费。因此,希望有关部门出台相关政策与措施,对废罐的最优化循环加以引导和扶持。

  下面对国外项目建设做简要介绍。


美国

美国是铝易拉罐的发源地,同时也是全球最大的铝罐生产国和废罐回收国。就北美洲来看,罐料生产、废旧罐(UBC)回收与再生、罐生产都集中在美国。

美国不是废罐回收率最高的国家,2017年的回收率约在70.5%以上。罐的重量在不断下降,从1972年约为68/罐下降到了2017年的12.8/罐。

  美国在铝易拉罐方面创造了诸多世界第一:罐料产量最多,2017年的产量可突破1480kt,约占世界总产量的43%;回收量也最多,约占总回收量的37%,据估算,2017年美国的回收量可达860kt,全世界约2300kt;罐的循环周期最短,约45天,其他国家却长达60天、100天或更长;所用罐身料最薄,已小于0.254mm,罐的壁厚已小于0.08mm,再减薄的潜力已不大了,除非在合金成分与制造工艺方面有较大突破;罐身料配料中的废旧罐比例已达78%;诺贝丽斯铝业公司独创的“EvercanTm”(永久罐)具有里程碑意义,制造12盎司啤酒罐的Evercan合金含70%,回收罐料含量却高达90%

  美国红野兔(Red Hare)啤酒公司20144月决定用“EvercanTm”合金罐。该公司是一家微型啤酒企业,是美国当下发展最快的这类企业之一。用新型“EvercanTm”合金制造啤酒罐具有如下优点:可在保质期内确保酒的新鲜度,保质期也比其他材料的长;便于运输与携带;有助于环保、节能与发展循环经济等等。现在美国约有400个小型啤酒厂,生产1300多种不同品牌啤酒,都是“Evercan”合金罐的潜在用户。“Evercan”合金罐啤酒将会风靡北美洲、欧洲、南美洲与亚洲,而生产这种罐的将是跨国制罐公司SCS。红野兔公司是首家用“Evercan”合金罐的企业。

  诺贝丽斯铝业公司是全球最大的平轧铝产品(FRPs)生产商,也是最大的全铝易拉罐带材(罐身料、罐盖料、拉环料)生产商,2017年的产量可达2900kt,约占世界总产量4500kt64.4%,还是最大的废旧易拉罐回收与再生利用企业,它在美国、巴西、德国与韩国都建有回收再生中心或生产线。

  诺贝丽斯铝业公司在美国奥斯威戈轧制厂与洛根轧制厂(Oswego works and Logan works)都有废旧罐生产线,它们的再生3104合金锭的生产能力约450kt/a。该公司在2014年(财政年度)报告中称,公司非常重视循环经济发展,自2011年以来,已投资20亿美元扩大UBS的回收再生项目新建与改扩建,使UBS生产能力翻了一番达到2.1Mt/a。在2014年财政年度结束之际,所生产3104合金罐身带材含再生料46%,比2007~2009年上升16个百分点,2015年达到50%2017年可望超过57%

  诺贝丽斯铝业公司在巴西有一个回收与再生处理废旧易拉罐的中心,再生3104合金锭生产能力150kt/a

美国罐料生产与废罐大型企业还包括奥科宁克铝业公司(Arconic)和威斯合金公司(Wise Alloys Com.,Ltd.)。


欧洲

欧洲是全世界第二罐料生产地区,也是全球第二废罐回收与再生处理地区,2017年的回收率估计可达77.5%,回收的罐数约310亿个,已有6个再生厂或项目,总生产能力996kt/a,其中最大的是诺贝丽斯铝业公司的纳希特斯特厂。

1991年欧洲的废罐回收率只有23%2016年的回收率达72%,为20年前的3倍有余。欧洲回收的废罐除用于生产3104合金外,其余的再生成铸造摩托车发动机缸体合金,得到了最有效的利用。2017年回收率最高是芬兰与比利时(含卢森堡)为97%,其次是德国和挪威,都是96%,最低的是拉脱维亚,仅35%,所回收的废罐可少排放3.45Mt温室气体,相当于350000个欧洲市民一年的温室气体排放。按欧洲铝业协会制订的回收目标,2020年的回收率应达到80%

纳希特斯特回收再生中心 该中心位于诺贝丽斯铝业公司德国的纳希特斯特(Nachterstedt)轧制厂范围内,是诺贝丽斯公司的独资企业,再生3104合金锭生产能力400kt/a,是世界最大的废旧易拉罐回收再生中心,所产锭的最大长度10m,铸造完毕后随即运往轧制厂轧制3104合金带材。纳希特斯特再生中心20146月开始试生产,工作人员200名。回收再生中心20133月开始建设,6月厂房封顶,11月完成设备安装,从开工建设到铸出首块大锭仅用了15个月的时间。201510月起满负荷生产,从试生产到达产的时间也仅仅16个月。据称,诺贝丽斯公司计划在欧洲再建2个废旧罐再生项目,厂址与规模尚未确定。

  该中心厂房面积45900m2,为了能获得更大的经济效益,所有设备都是量身定制的,均达到世界当今先进水平。回收的废料分为18种,回收量约370kt/a,其中90%从市场上收购,因为在配制再生合金成分时,需要约20%的重熔用锭,所以从市场收购的废料不会超过370kt/a。回收的废料经预处理后熔炼铸造成轧制罐料与汽车板带材的锭与压铸汽车零部件的铸造铝合金。

  中心有3台生产能力各25t/h的破碎机和1台产能5t/h的回转式破碎机,总生产能力80t/h,分别形成3条生产线:一条柔性综合处理线,一条废罐处理线,一条机械加工切屑处理线。生产能力25t/h的破碎机配置了X射线分选装置,是当前铝废料处理中最大与最新的系统。

  有3台生产能力各为20t/h的回转窑,用于烘干破碎废罐片上的水分及其涂层的挥发,将碎片加热到550℃,挥发有机涂料气体燃烧后烟气温度可达850℃,可用于建筑物采暖或循环利用,用于加热废罐片,去除有机物涂料,而利用朗肯循环(Rankine Cycle)原理,可产生19MV的电能。废旧铝罐上有机物涂料质量占2.5%左右。

  该中心有3130t的侧室炉,用于熔炼经过预处理的废旧罐碎片,是诺贝丽斯铝业公司与麦舍塞(mechathern)热能公司工程技术人员设计的,由麦舍塞公司筑砌,有很高的热效率,溶化速度快,且在低温下溶化,主室温度大约675℃,可大大降低炉料与熔体的氧化,炉渣量显著减少。

  还有3台容量各175t双室熔炼保温炉组,熔膛温度约760℃,向2台瓦格斯塔夫(wagstaff)半连续铸造机提供铝熔体,可铸造10m×2.1m×0.6m的铝合金扁锭,1块这样的扁锭轧制的3104合金带材可冲制150万个罐体。

  海德鲁铝业公司扩建阿卢诺夫轧制厂回收再生生产线 海德鲁铝业公司于早些时候投资4500万欧元在德国阿卢诺夫铝板带轧制厂(Alunorf Works)建一条废旧铝易拉罐(UBC)回收再生生产线,生产能力50kt/a,建筑面积20000㎡,已于2016年初期投产,使该厂再生3104合金生产能力扩大一倍,达到100kt/a。新生产线用人40名。随着新生产线的投产,海德鲁铝业公司在格雷温布罗伊轧制厂(Grevenbroich,生产铝箔与特薄带材)—莱茵铝厂(Rheinwerk)—阿卢诺夫铝板带厂的势力与业务得到进一步加强与提升,这3个厂已形成一条完整的产业链,莱茵铝厂铸造的扁锭供给阿卢诺夫轧制厂,轧成带卷,大部分供给格雷温布罗伊轧制厂生产铝箔与特薄带材。阿卢诺夫轧制厂是海德鲁铝业公司与诺贝丽斯铝业公司的合资企业,各占50%股份。回收车间生产的再生3104合金锭可以满足公司对该合金锭25%的需求。

英国拉特福德回收厂 拉特福德回收厂(Latchford)是诺贝丽斯铝业公司的全资子公司,位于英国沃灵顿郡的拉特福德镇。201311月诺贝丽斯公司投资600万英镑对该厂进行了改扩建,使其再生3104合金扁锭的生产能力上升到220kt/a,成为欧洲第二大废旧易拉罐回收再生企业。该厂现有员工16.5名。

意大利米兰轧制厂回收车间 20135月,诺贝丽斯铝业公司投资1200万欧元在意大利米兰市匹夫埃默尔(Pieve Emanuele)轧制厂内建了一个废旧易拉罐回收熔铸生产线。该厂是一个完整的平轧铝产品企业,现有员工400名,再生3104合金扁锭生产能力100kt/a

奥地利阿马格公司废旧罐回收车间 奥地利有色金属加工公司(AMAG)是该国唯一的有色金属轧制公司,可生产铝、铜等金属的各种半成品,但铝材产量最多,在铝加工厂内建的废旧全铝易拉罐车间已于20157月投产。该回收车间有一台赫特威希公司(Hertwich Engineering)Ecomelt PS-250型熔炼保温炉组,可熔炼被有机物污染的废铝,特别是废旧易拉罐,再生3104合金锭生产能力76kt/a,用于轧制罐料带材。

挪威霍尔麦斯特拉得回收厂海德鲁铝业公司201311月称,为了建立更加环保友好的社会,将加大回收挪威的废旧易拉罐,回收厂建在霍尔麦斯特拉(Holmestrand),采用法国的再生处理工艺。诺斯克·莱塞克公司(Norsk Resirk)将参与此项工程,负责废旧铝易拉罐的回收,它们的合作可缩短废铝的运输路程,对环境保护有利,可提高回收率。莱塞克公司每年可回收6200t废罐,海德鲁公司将回收的废铝再生与铸造汽车零件与轧制PS版铝基板带材。

  纽布利萨克轧制厂采用氧燃烧技术溶化废铝 20156月林德集团(The Linde Groap)下的林德气体公司(Linde Gases)与肯联铝业公司(Constellium N.V)签订一项合作研发协议,肯联铝业公司的废铝熔熔炉将采用林德公司的氧燃料技术,目标是:燃料消耗下降50%,熔化速度提高20%。这项研究工作一旦完成,肯联铝业公司法国纽布利萨克轧制厂(Neuf-Brisach)熔铸车间熔炼炉都将用氧燃料技术。这项联合研究还有肯联铝业公司技术中心(CTEC)的参与。按计划,全部工作已于201612月完成,该厂废旧易拉罐回收生产能力约100kt/a


  非洲

  非洲仅有两个铝板带轧制厂,一个是在埃及,另一个是南非休内特铝业公司(Hulamin),位于马得马里茨堡(Pietermaritzburg),是南非唯一的铝加工厂,平轧铝产品生产能力250kt/a,还有一个铝挤压厂,有15MN~38MN的挤压机5台。2014年公司投资2600万美元建了一个废旧铝易拉罐回收熔铸车间,有1台赫特威奇公司(Hertwich)的Ecomelt PS-250型双室熔炼炉,生产能力80kt/a,可熔炼含10%左右有机杂质的废铝,它们产生的气体可回收燃烧用以预热废铝。该炉的能耗约为600kwh/t,产量可达250t/d,已于20157月投产。生产的再生3104合金锭供本公司轧制罐料带材。


  亚洲

  韩国荣州回收再生中心 荣州回收再生中心不但是韩国也是亚洲最大的废旧易拉罐回收再生中心,是诺贝丽斯一大韩铝业公司的独资企业。诺贝丽斯——大韩铝业公司平轧铝产品的生产能力超过1000kt/a,居亚洲之冠,它的2400mm四辊不可逆式戴维冷轧机的实际产量达165kt/a,是全球效率最高的冷轧机之一。荣州回收再生中心201210月投产,生产能力265kt/a

2016财政年度韩国铝罐销量首次突破60亿达到61.78亿罐,国内销量占91.4%,比2015财年的89.4%上升1.9个百分点。

  日本 日本在资源循环利用方面是世界上做得最好的国家之一。日本废罐的再生处理与利用多集中在平轧铝产品厂,如神户钢铁公司的真冈轧制厂(Moka Works)、日本联合铝业公司(UACJ)的福进轧制厂和名古屋轧制厂。

2017年日本废罐回收估计可达319.5kt,回收率超过93%,是世界回收率超过90%的六大国之一,废罐再生处理生产能力400kt/a


海湾地区

海湾铝锅轧制公司废旧罐回收再生车间 20153月,海湾铝轧制公司(Gulf Aluminium Rolling Mill,GARMCO)与海湾地区其他5个铝业公司决定联手建设一个废旧易拉罐回收再生项目。项目建在海湾铝轧制公司内,利用该公司的熔炼铸造设备,仅建一条分选和预处理生产线,采用当今先进的设备与工艺。再生3104合金扁锭生产能力120kt/a,直接供轧制厂生产罐料带材。这是海湾地区唯一的废旧铝罐回收与再生中心。沙矿—美铝公司也有建设回收与再生项目的意向。


结语

  综上所述,全世界共有13个国家可用废旧全铝易拉罐再生处理与熔炼铸造3104合金锭,再生此合金铸锭生产能力3286kt/a,如果满负荷生产则可节约能源665743.6GJ,减少温室气体排放53512.51t