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再生鋁是以廢舊鋁制品和工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的鋁廢料為原料熔煉而成的鋁及鋁合金，又稱(chēng)二次鋁。中國(guó)的現(xiàn)代化再生鋁工業(yè)始于1956年哈爾濱鋁加工廠（現(xiàn)在的東北輕合金有限責(zé)任公司）的投產(chǎn)。發(fā)展再生鋁產(chǎn)業(yè)有利于環(huán)境保護(hù)和資源利用。據(jù)歐洲鋁業(yè)協(xié)會(huì)（EA）的一份報(bào)告稱(chēng)：2018年歐洲原鋁的碳足跡為8.6t CO2 eq/t Al，而再生鋁的僅為0.5t CO2 eq/t。據(jù)日本鋁業(yè)協(xié)會(huì)（JAS）稱(chēng)，與采用鋁土礦提取原鋁相比，回收再生廢鋁可節(jié)省90%以上的資源。

主要國(guó)家再生鋁產(chǎn)量

綜合世界金屬統(tǒng)計(jì)和北京安泰科信息開(kāi)發(fā)有限公司的數(shù)據(jù)，2020年全球再生鋁產(chǎn)量約為17250kt，占全球鋁產(chǎn)量（原鋁＋再生鋁）的20.6%，2011年—2020年全世界再生鋁的年復(fù)合增長(zhǎng)率為2.7%。從再生鋁分布來(lái)看，日本、美國(guó)、中國(guó)和歐洲仍是再生鋁生產(chǎn)的主要國(guó)家和地區(qū)，2020年這4個(gè)國(guó)家和地區(qū)再生鋁產(chǎn)量占全球總產(chǎn)量的80%以上。美國(guó)、日本、德國(guó)、英國(guó)、法國(guó)等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家，由于鋁生產(chǎn)和消費(fèi)規(guī)模較大，蓄積的鋁資源十分豐富，加之廢棄物再生利用法規(guī)健全，廢鋁回收體系完善，各領(lǐng)域產(chǎn)生的廢鋁大都得到充分回收利用，目前這些國(guó)家的再生鋁產(chǎn)業(yè)已進(jìn)入成熟階段，是全球主要的再生鋁生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，廢鋁在加工鋁材生產(chǎn)中得到了較多的應(yīng)用，有些加工鋁材的廢鋁含量甚至超過(guò)90%，一些國(guó)家再生鋁產(chǎn)量超過(guò)了原鋁產(chǎn)量。中國(guó)在全球再生鋁行業(yè)的影響力不斷提升，在全球產(chǎn)量占比由2010年的33.5%增長(zhǎng)到2020年的42.3%。

筆者認(rèn)為，如果10年以來(lái)，一個(gè)國(guó)家或地區(qū)再生鋁的產(chǎn)量或消費(fèi)量復(fù)合增長(zhǎng)率≤1%，就可以認(rèn)為其產(chǎn)量或消費(fèi)量已觸到“天花板”了。再生鋁的原料為廢鋁，大多數(shù)從社會(huì)上收購(gòu)的廢鋁成分往往很復(fù)雜，混有塑料、橡膠、油漆、油料、木料、泥沙等，在冶煉前必須進(jìn)行分類(lèi)、解體、壓團(tuán)、破碎、篩分、干燥、預(yù)焚燒、脫脂、分選等預(yù)處理，再熔煉成為和原成分相同或組分更多的合金。

中國(guó)的再生鋁工業(yè)

再生鋁產(chǎn)業(yè)是隨著原鋁的提取和鋁加工業(yè)的形成而伴生的，生產(chǎn)鋁材總會(huì)或多或少產(chǎn)生廢料，但要形成廢鋁產(chǎn)業(yè)卻是幾年以后或十幾二十年以后的事。1919年，上海益泰信記鋁器廠投產(chǎn)，利用進(jìn)口鋁板為怡和洋行沖壓鋁勺之類(lèi)產(chǎn)品，然后擴(kuò)大生產(chǎn)各種各樣廚房器皿，產(chǎn)生的廢料返回國(guó)外鋁加工廠。1932年，上海華鋁鋼精廠投產(chǎn)（當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)把鋁叫鋼精），用進(jìn)口帶坯生產(chǎn)鋁箔，產(chǎn)生的廢鋁返回國(guó)外；1935年，華鋁鋼精廠熔鑄車(chē)間和軋制車(chē)間投產(chǎn)，從此中國(guó)有了廢鋁循環(huán)利用系統(tǒng)。1956年，新中國(guó)首個(gè)大型現(xiàn)代化鋁加工廠－哈爾濱加工廠，代號(hào)一○一廠投產(chǎn)，第二年建了一個(gè)104車(chē)間，專(zhuān)門(mén)收集本廠的工藝廢料，按合金分類(lèi)貯存，有1臺(tái)12t的燃?xì)鉅t，貯有的廢料除一部分用于配料外，其他的用本車(chē)間的燃?xì)鉅t熔煉成有一定成分的再生鋁合金，并鑄成錠塊。104車(chē)間不用舊廢鋁。

新中國(guó)首個(gè)再生鋁專(zhuān)業(yè)廠大概是在1958年～1977年間，改善鋁加工工業(yè)布局時(shí)期建設(shè)的；1978年～1985年，是中國(guó)鋁加工工業(yè)振興時(shí)期，建設(shè)了一批再生鋁企業(yè)，特別是1986年以后是中國(guó)鋁工業(yè)大發(fā)展時(shí)期，建成一批具有國(guó)際先進(jìn)水平的再生鋁企業(yè)。

根據(jù)公開(kāi)數(shù)據(jù)，2021年中國(guó)再生鋁產(chǎn)量為8300kt，建成產(chǎn)能15795kt，全國(guó)再生鋁企業(yè)約1000余家，行業(yè)集中度極低，大部分為規(guī)模較小的企業(yè)；再生金屬分會(huì)的數(shù)據(jù)顯示，行業(yè)單廠最大產(chǎn)能為380kt/a，產(chǎn)能達(dá)到100kt/a的企業(yè)僅30家。筆者最近對(duì)中國(guó)再生鋁情況做了一些調(diào)查與匯總：截至2022年12月25日，中國(guó)約有再生鋁企業(yè)1150家。2020年—2022年，在建與投產(chǎn)的項(xiàng)目（企業(yè)）就有75家以上，其中，最大的單一項(xiàng)目是浙江新月控股集團(tuán)有限公司（600kt/a）、廣西南寧潮力有限公司（700kt/a）、廣西平鋁集團(tuán)（800kt/a）、鑫鉑股份有限公司天長(zhǎng)市項(xiàng)目（700kt/a）、富遠(yuǎn)鋁業(yè)有限公司（600kt/a）；這3年，在建與投產(chǎn)的生產(chǎn)能力≥100kt/a的項(xiàng)目有62家，占總項(xiàng)目的82%，也就是說(shuō)幾乎全是大項(xiàng)目。

2020年，中國(guó)再生鋁產(chǎn)量7300kt，預(yù)計(jì)這一數(shù)字到2025年有可能達(dá)到9000kt。再生鋁合金主要用于壓鑄造汽車(chē)結(jié)構(gòu)件，如車(chē)輪、發(fā)動(dòng)機(jī)零件等，立中集團(tuán)是中國(guó)最大鋁車(chē)輪制備企業(yè)之一，計(jì)劃再生鋁原料使用量比例將由目前的50%提高到80%以上，到2025年，低碳鋁合金產(chǎn)量將提高到1200kt，鋁合金產(chǎn)能達(dá)到1500kt/a，可減少碳排放13000kt。

由于新能源汽車(chē)的高速發(fā)展，對(duì)鋁合金的需求越來(lái)越多。鋁及鋁合金材料已廣泛用于汽車(chē)結(jié)構(gòu)件和非結(jié)構(gòu)件，特別是汽車(chē)動(dòng)力和懸掛等零部件都在技術(shù)和應(yīng)用上十分成熟，最突出的是發(fā)動(dòng)機(jī)、缸體、汽缸頭等鑄件已全面鋁化，已被全世界所有汽車(chē)廠所接受，過(guò)去用鑄鐵制造的零部件已全部換成了鋁合金的，每kg鋁可取代2.25kg～2.5kg鑄鐵。汽車(chē)鋁化率的不斷上升是對(duì)節(jié)能減排的巨大貢獻(xiàn)。

新能源汽車(chē)的平均用鋁量已超過(guò)225kg/輛，正在向著450kg/輛的“天花板”量奮楫篤行。電池系統(tǒng)也是汽車(chē)用鋁量大的系統(tǒng)，用量以前所未有的速度向前發(fā)展，據(jù)韓國(guó)SNE研究中心發(fā)布的報(bào)告稱(chēng)，2022年全球電動(dòng)汽車(chē)電池裝機(jī)量比2021年增長(zhǎng)了71.8%，安于混合動(dòng)力汽車(chē)、插電式混合動(dòng)力汽車(chē)和純電動(dòng)汽車(chē)中的電池總量達(dá)到517.9GWh。在今后一段時(shí)間內(nèi)，電動(dòng)汽車(chē)在全球范圍內(nèi)會(huì)持續(xù)高速增長(zhǎng)，道路上將滿是混合動(dòng)力汽車(chē)、插電式混合動(dòng)力汽車(chē)和純電動(dòng)汽車(chē)，其中，中國(guó)制造的可能達(dá)58%以上。SNE研究中心預(yù)測(cè)，2023年全球電動(dòng)汽車(chē)電池裝機(jī)量將達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的749GWh，或更高些。

資料顯示，如果汽車(chē)質(zhì)量下降100kg，那么，1.4L發(fā)動(dòng)機(jī)提供的動(dòng)力就如1.6L發(fā)動(dòng)機(jī)。鋁合金零部件除了有助于提高汽車(chē)的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)也在平衡質(zhì)量方面起重要作用。由于整車(chē)結(jié)構(gòu)的需要，轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)多為前置，造成汽車(chē)前重后輕。為了保證良好的操作穩(wěn)定性和乘坐舒適性，必須平衡整車(chē)質(zhì)量，鋁合金是解決此問(wèn)題的良好材料，如發(fā)動(dòng)機(jī)蓋、保險(xiǎn)杠及發(fā)動(dòng)機(jī)的一些零件改用鋁合金制造，問(wèn)題就可以得到較為圓滿的解決。

據(jù)日本鋁業(yè)協(xié)會(huì)的資料，2018年～2020年，日本汽車(chē)和摩托車(chē)制造業(yè)各種鋁材的需求總量見(jiàn)表2，鋁的總用量4826.2kt，鑄件和壓鑄件總消費(fèi)量3804.2kt，占78.82%；鍛件總消費(fèi)量92.1kt，占鋁總消費(fèi)量的1.91%；板帶材消費(fèi)量539.4kt，占鋁總消費(fèi)量的11.2%；擠壓材總消費(fèi)量399.4kt，占鋁總消費(fèi)量的8.28%。

不管是摩托車(chē)還是汽車(chē)，在用的鋁合金件中，鑄件和壓鑄件的用量最大，占2020年總用鋁1388.3kt的77.4%，鍛件的用量（28.7kt）最少，僅占2022年總用量的2.1%。

向強(qiáng)國(guó)騰飛的中國(guó)再生鋁工業(yè)

2023年，中國(guó)再生鋁產(chǎn)量約8450kt，在今后10年內(nèi)年復(fù)合增長(zhǎng)率可達(dá)5%。中國(guó)再生鋁工業(yè)主要不足之處是：閉環(huán)回收系統(tǒng)尚處于起步階段，僅少數(shù)企業(yè)如明泰鋁業(yè)有限公司、立中集團(tuán)等全鋁飲料罐制造企業(yè)進(jìn)入了較為完善與完整的廢鋁閉環(huán)系統(tǒng)，估計(jì)約占廢鋁回收量的10%，高效的閉環(huán)回收系統(tǒng)大致可于2035年以后形成；廢鋁回收預(yù)處理不完善，得到妥善預(yù)處理的大概只有30%，當(dāng)然也有做得好的，如上海新格集團(tuán)、怡球公司等，預(yù)處理不好，有些廢料不得不降級(jí)使用，2022年中國(guó)降級(jí)使用的鋁廢料約占廢料總量的35%，在經(jīng)濟(jì)上不合算，廢鋁保級(jí)循環(huán)利用工作任重道遠(yuǎn)，需要突破下游關(guān)鍵工藝難點(diǎn)，進(jìn)一步規(guī)范回收體系，加大研究發(fā)展力度，以獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益，汽車(chē)工業(yè)是鑄造鋁合金的最大應(yīng)用者，在回收方面宜加強(qiáng)與他們的合作；免熱處理鋁合金是一類(lèi)汽車(chē)用鑄造鋁合金，美國(guó)鋁業(yè)公司、德國(guó)萊茵菲爾德鋁業(yè)公司、特斯拉汽車(chē)公司等對(duì)此類(lèi)合金早有研究，并形成了一批有專(zhuān)利的商標(biāo)牌號(hào)合金，中國(guó)也在研究這類(lèi)合金，但才邁出第一步，加大力度，奮力追趕，彎道超車(chē)之日就在眼前。

免熱處理鑄造鋁屬Al-Si系和Al-Mg系，是在現(xiàn)在合金基礎(chǔ)上，對(duì)成分和工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整開(kāi)發(fā)的，應(yīng)立馬申請(qǐng)專(zhuān)利，求得保護(hù)與推廣應(yīng)用。因此，免熱處理鑄造鋁合金的研發(fā)可分兩條路前行，一是在現(xiàn)有合金基礎(chǔ)上做工作，二是開(kāi)發(fā)新的合金，但需要上游材料企業(yè)、壓鑄廠、模具廠、整車(chē)廠通力合作，才能縮短研發(fā)周期，取得更好的經(jīng)濟(jì)效益。

由于免熱處理鑄造鋁合金尚處于推廣應(yīng)用前期，又多用于制造大型一體化壓鑄件，所以合金是用原鋁配制，但宜盡快轉(zhuǎn)用再生鋁，與提取原鋁相比，生產(chǎn)1t再生鋁相當(dāng)于節(jié)約3.4t標(biāo)準(zhǔn)煤，節(jié)水14m3，減少固體廢物排放20t。

免熱處理鑄造鋁合金

免熱處理是指不進(jìn)行固溶（淬火）與時(shí)效處理，所以這類(lèi)合金為1XX系、3XX系和5XX系鑄造鋁合金，用于鑄造和壓鑄大型復(fù)雜鑄件，過(guò)去需用幾個(gè)或幾十個(gè)零件組裝的結(jié)構(gòu)件，現(xiàn)在可用免熱處理鋁合金一體化壓鑄成一個(gè)復(fù)雜的大件取代，僅進(jìn)行少量的必要的機(jī)械加工，不但經(jīng)濟(jì)效益提高了，性能也有所提高。大型一體化壓鑄免熱處理（NHT，Non-Heat Treatable）鑄造鋁合金是美國(guó)鋁業(yè)公司（Alcoa，以下簡(jiǎn)稱(chēng)美鋁）研發(fā)的，而大型鑄造（壓鑄）工藝和設(shè)備則是特斯拉公司（TESLA）的業(yè)績(jī)，現(xiàn)在合金成分、鑄造設(shè)備及工藝仍全部處于專(zhuān)利保護(hù)期。免熱處理鑄造鋁合金及生產(chǎn)工藝主要是隨著新能源汽車(chē)的壯大而興起的，但早在2008年美鋁就開(kāi)發(fā)出免熱處理鑄造鋁合金560，并用于鑄造日產(chǎn)汽車(chē)公司GT-R型車(chē)的大尺寸車(chē)門(mén)零件，由德國(guó)索斯特公司生產(chǎn)，是當(dāng)時(shí)尺寸最大的汽車(chē)零件，投影面積0.5m2；壁厚僅2mm～3mm，質(zhì)量5.5kg，實(shí)現(xiàn)減重35%，是一種Al-Mg-Mn合金，在F狀態(tài)下應(yīng)用，其抗拉強(qiáng)度比AlSi10MnMg-T6合金的還大。

EZ Cast-NHT合金。美鋁于2014年研制成4種汽車(chē)鑄造鋁合金：Supra Cast、EZ Cast、Versa Cast、Ever Cast。EZ Cast表示該合金有高流動(dòng)性、良好的熱穩(wěn)定性和低的縮孔率，因而有優(yōu)秀的可鑄性能，同時(shí)其屈服強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率比傳統(tǒng)合金的高。2019年，為適應(yīng)大型壓鑄件市場(chǎng)的需求，美鋁對(duì)EZ Cast系列合金進(jìn)行了升級(jí)，專(zhuān)為免熱處理進(jìn)行了優(yōu)化，推出EZ Cast NHT合金。

EZ Cast-NHT合金是一種Al-Mg系鑄造鋁合金，有兩種：A152，約含3%Mg；另一種為A153，約含4%Mg。都有優(yōu)秀的鑄造性能，甚強(qiáng)的抗熱裂性，F(xiàn)狀態(tài)的力學(xué)性能與T5/Tb狀態(tài)的Al-Si系壓鑄合金的相當(dāng)，還有良好的鉚接性能。EZ Cast-NHT系列合金非常適合于高壓鑄造，用于制造形狀復(fù)雜且要求高性能的汽車(chē)結(jié)構(gòu)件，如減震塔、橫梁、電池托盤(pán)、框架節(jié)點(diǎn)、電機(jī)外殼等。