等温熔化:高效节能减排的铝熔炼技术

  美国能源部(DOE)与阿波格技术公司(ApogeeTechnologyInc.)开发的等温熔化工艺(ITM-IsothermalMelting)在铝及{TodayHot}铝合金熔炼技术发展过程中具有里程碑意义。在此,“Isothermal”即“恒温(constanttem鄄perature)”之意,能使等温熔化炉的铝熔体池(Moltenaluminumpool)内的铝熔体温度既均匀又几乎在同一温度。

  等温熔化技术的推出是铝熔炼的一次革命,在节能减排方面有着重大意义。此项技术已进入商业化阶段,当然要获得全面推广与应用还需要一个发展过程,还需要一些时日。等温熔化技术是由阿波格直接浸没式电加热器、隔墙与侧通道(BSPP-Baffleandsidepocketpan鄄el)等组成的铝及铝合金熔炼系统的总称,我们将其称为等温熔炼炉。世界上首台等温熔炼炉于2003年11月3日在阿波格技术公司试运转成功,宣布此项技术的呱呱坠地。熔化的铝熔体在中间处理区进行成分均匀化与除气、净化处理,铝熔体池实际上起静置炉作用。

  ·投资大为下降;·炉结构简单,即简单的硬件;·熔炼炉的占地面积仅相当于常规反射熔炼炉占地面积的1/5;·不散发污染物,熔炼车间无污染,空气清新;·对炉料进行三维加热(Volu鄄metricheating),即不会形成温度梯度———无热成层现象(thermalstrati鄄fication);·熔体温度均匀一致,成分均匀;·熔体品质大大提高,熔解的气体与固体夹杂物少;{HotTag}·电阻加热器的热效率高达97%;·铝等金属的熔炼潜在损耗可由6%降低到小于2%;·此项虽然首先应于铝的熔炼,但同样适合于熔炼铜、玻璃、钢、铸铁、铂等,以及其他工业部门;·就美国2004年而言,如果铝工业的熔炼炉由反射炉全部改用等温炉,那么由于热效率的提高,全行业可节约能源达18TBTU(1T=1012,1BTU=1055J,);另外,由于熔炼时铝的烧损可减少约4个百分点,可节约铝提取能源54.5TBTU(含电的损耗);·由于熔化效率提高,碳的排放量可减少0.6×106TCE(原文为MTCE公吨碳当量),而由于熔炼烧损的下降,可减少碳排放量2.4×106TCE。

  等温熔炼技术的应用与推广对节约两源(能源与资源)与减少温室气体排放有着重要意义,笔者粗略地匡算了一下,2006年我国铝材加工业与铸造业共熔化原铝锭、工艺铝废料与再生废旧铝约1600kt,按熔炼油耗80kg/t铝计算,消耗柴油约128kt,如果用等温熔炼炉熔化可节约50%的能源,即可节约64kt柴油;从铝的炼损下降可节约640kt铝,相当于一个特大型铝厂一年的产量;温室气体的排放可减少5.5×106TCE(吨碳当量)。

  等温熔炼技术在美国铝工业已进入初步商业化实用阶段,正在作进一步的完善与扩大工作。此项技术涉及到100余项专利,引进费用昂贵,还不知道人家转不转让。在美国此技术是按美国能源部发展计划研究成功的,由阿波格技术公司承担,并有阿雷利斯公司(Aleris)、ArgonneNa鄄tionalLaboratory)参与。在当前和商业推广生产时又有通用汽车公司(GM)与诺威力铝业公司(Novelis)参加。建议我国有关部门组织相关企业、大学、研究院所开发此项带全局性的革命性的技术。此技术不但适用于铝工业,对所有的冶金部门都适用。笔者认为,最好能尽快引进1台等温熔铝炉及相关的决窍技术进行开发和研究。在我们现有技术水平下,即使有足够的资金保证,要制成有商业价值的等温铝熔炼炉看来至少需要二三年的时间,但愿笔者的这个估计过于保守。因此,引进1台,哪怕花费上亿元,也是极为划算的。但即使能够引进,立项自主研发与消化吸收工作也是不可少的。

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