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近年来,随着我国“双碳双控”和再生资源利用等政策的逐步落实,再生铝业逐步成为热点。再生铝业在节能、节能、环保等方面具有明显的优势,是实现铝业可持续发展的关键。
与原铝生产比较,每吨再生铝可节约3443 kg标准煤,节约22立方米,降低20吨固体废弃物。通过回收利用废旧铝的资源,发展循环经济,可以有效地解决铝的供求关系,减少铝的对外依存度。铝的生产包括开采铝土矿、长途运输等,其中铝、铝的生产消耗较大,而再生铝的投资较低,成本较低,具有显著的经济性。
铝型材压铸用的原材料以再生铝为主
铝压铸的原料主要是铝及其他合金元素。压铸铝合金中的杂质容许范围较广,尤其是对机械性能的影响较为敏感的铁含量,可在压铸过程中加入更多的元素。所以,目前我国铝型材的主要原材料是回收铝。
采用回收铝材可以节约少量的金属添加费用。根据合金的类别,在压铸铝合金中需要加入一定数量的镁、硅、锰等合金元素,而废铝本身就含有这些合金元素。通过对回收铝进行除杂、调配,可以得到符合国家规定的铸造铝合金牌号,从而省去了加入合金元素的成本。2021年,镁、工业硅价格持续走高,其经济效益更加突出。
目前已有的免热材料品种
美国铝业公司和德国莱茵菲尔德公司都对无热处理铝材进行了深入的研究,并且已经形成了一套成熟的合金品牌,特斯拉公司也在最近几年为制造结构件而申请了一系列的免热合金。国内的企业也在大力开发适合于大型薄壁压铸制品的非热处理工艺。
各种无热处理的铝合金品种有很多。目前,无热处理铝合金主要有Al-Si型和Al-Mg型两种类型,在该体系下,根据不同的牌号,对合金组成及工艺进行调整。现在,美国铝业、莱茵菲尔德等已成熟的免热处理材料通常都有一套不加热处理的合金牌号。
通过对各种免热处理铝合金原料的成分分析,可以看出,有些材料是在原有的专利基础上进行成分调整,生产工艺调整,公司会在第一时间申请专利。为了避免出现专利纠纷,汽车制造商会选用有专利保护的合金,而专利就是对汽车进行测试和验证的一个重要环节。技术开发与认证的障碍,具有显著的先进性。尽管无热处理合金的研究并没有太大的难度,但是必须要有上游材料企业、压铸厂、模具厂、整车厂共同努力才行。
除了调整合金成分、调整工艺路线外,还需要与压铸厂、整车厂绑定,通过反复试验,生产出符合整车性能的产品。在压铸厂的前期试验中,可以选用少量的原料,但是到了后期,仅有1~2种物料可以进行装车、碰撞试验,所以,具有较大的先机优势。
未来将逐步加大再生铝使用量
回收铝的碳排放量比原生铝低得多。铝业的高排放环节是在电解工艺中,回收铝仅需要将废铝熔化并加入合金元素即可,所以其碳排放量要比原铝少得多。欧洲铝业协会称,每吨回收铝的能源消耗只有原来的5%,而产生的二氧化碳只有0.5吨。根据我国的统计,每吨回收铝可节省3.4吨标准煤炭,节省14立方米的水资源,降低20吨固体废弃物。
目前,免热处理铝合金采用的是原铝。大型薄壁集成压铸制品中的免热处理铝合金材料尚处在大规模推广的初级阶段,企业对其了解尚处在探索阶段,所以,对各种合金成分进行了严格的控制,必须采用电解铝,并准确地加入各种合金元素。而原来被整体压铸替代的小型压铸件,大多采用回收铝材。综合压铸件的碳排放量比原来的小压铸要大得多。
免热处理的铝合金最终会采用再生铝。由于采用了大量的原铝,整体压铸工艺将会大幅增加材料的碳排放,这是一个长期的问题。要想有效地解决我国的碳排放问题,必须进行深入的研究和探讨。此外,为达到全球铝业的碳中和目标,必须加大废旧铝材的回收利用力度,而废铝的比重将会进一步增加。回收铝厂拥有丰富的采购渠道和丰富的生产经验,并且对回收利用的特性有了更深的了解,在今后的发展中,回收利用的资源将会是主要的。
我国再生铝业龙头企业具有多点布局的优势
大型集成式压铸件不利于长途运输,而且由于运输成本高,因此,压铸机一般都布置在汽车周围。只有多个区域布局,才能更好地接近下游客户,从而达到多个客户的覆盖范围,并节约原材料和运输成本。而中小型的再生铝厂通常都是一个工厂,不能满足广大的客户需求。回收铝业的龙头企业具有多个网点布局的优势,能够为广大用户提供更多的服务,节省运输成本。
直接供应铝液,免去了顾客二次重熔铝合金锭的冶炼过程,降低了用户对冶炼设备、人员的投入,避免了铝锭重熔所带来的物料和能量损失,同时还可以有效地防止铝锭重熔引起的品质波动,为铸造过程提供更加稳定的原材料;同时,也能降低客户的铝锭采购和客户的流动资金,是目前比较先进的铸件供应模式。
再生铝行业的竞争状况得到改善
2021年,我国再生铝产量达到了830万吨,较上年同期增加12.16%,产品产值达到1800亿元,比上年同期增加38.5%。到2021年末,我国已建成年产1579.5万吨的再生铝。国内有1000多家再生铝厂,产业集中度很低,大多数是小规模的。根据中国有色金属工业协会再生金属分会的统计,目前该行业的年生产能力为38万吨,年生产能力为10万吨的只有30个。在无热处理材料的研发、生产和销售方面,我国的再生铝业处于领先地位。今后,我国免热处理材料的研发、生产和销售将会由少数几家龙头公司主导,具有一定的先进性,市场竞争格局得到显著改善,产品的毛利将大大超过目前的水平。