李明波,孫宜華,李德容,陶義軍
(1.湖北力帝機(jī)床股份有限公司,湖北宜昌443001;
2.三峽大學(xué)材料與化工學(xué)院,湖北宜昌443002)
我國(guó)廢鋼加工裝備發(fā)展現(xiàn)狀與展望
李明波1,孫宜華2,李德容1,陶義軍1
(1.湖北力帝機(jī)床股份有限公司,湖北宜昌443001;
2.三峽大學(xué)材料與化工學(xué)院,湖北宜昌443002)
以綠色經(jīng)濟(jì)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重大需求為背景,系統(tǒng)闡述了廢鋼加工裝備的現(xiàn)狀與發(fā)展,詳細(xì)介紹了廢鋼加工裝備的種類與用途,分析并總結(jié)了廢鋼加工裝備的應(yīng)用現(xiàn)狀,指出了廢鋼加工裝備以及廢鋼加工行業(yè)的發(fā)展方向。
廢鋼加工裝備;循環(huán)利用;前景展望
21世紀(jì)以來,綠色經(jīng)濟(jì)已成為全球可持續(xù)發(fā)展領(lǐng)域的新趨勢(shì)。世界各國(guó)紛紛制定綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略,加快綠色轉(zhuǎn)型步伐,力圖在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、加大環(huán)境保護(hù)、保障社會(huì)公平的同時(shí),努力推動(dòng)實(shí)現(xiàn)一個(gè)節(jié)能環(huán)保、綠色低碳、社會(huì)包容的可持續(xù)未來[1]。自1996年以來中國(guó)開始實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,在制造技術(shù)領(lǐng)域推廣綠色設(shè)計(jì)、節(jié)能環(huán)保新工藝、工業(yè)產(chǎn)品綠色拆解與回收再制造,促進(jìn)了工業(yè)生產(chǎn)和產(chǎn)品使用中的節(jié)能降耗[1]。循環(huán)經(jīng)濟(jì)和資源綜合利用已成為了《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006—2020)》確定的重點(diǎn)領(lǐng)域和優(yōu)先主題。
高水平鋼鐵工業(yè)既表現(xiàn)在鋼鐵產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)技術(shù)層次要達(dá)到國(guó)際先進(jìn),又表現(xiàn)在能耗、物耗要處于一個(gè)較低水平。而要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo),就要提高鋼鐵冶煉過程中廢鋼在煉鋼原料中所占的比率,并不斷提升優(yōu)質(zhì)、精選廢鋼的供應(yīng)量。理由在于:(1)廢鋼鐵即是一種載能資源,又是一種環(huán)保資源。(2)廢鋼鐵是實(shí)現(xiàn)鋼鐵工業(yè)低成本、穩(wěn)定發(fā)展的保障之一。(3)廢鋼鐵是提升鋼鐵產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)質(zhì)原料。由于我國(guó)鐵礦石儲(chǔ)量有限、資源貧乏,為保證鋼鐵工業(yè)可持續(xù)發(fā)展,有計(jì)劃利用原生資源,大力發(fā)展再生資源,顯得尤為重要。其中,發(fā)展高質(zhì)量、大規(guī)模的廢鋼再利用加工產(chǎn)業(yè)就成為促進(jìn)鋼鐵工業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑之一。
2014年我國(guó)汽車產(chǎn)銷量連續(xù)6年蟬聯(lián)全球第一,產(chǎn)銷量雙雙超過2 300萬輛,汽車保有量達(dá)到1.54億輛[2]。目前,保守統(tǒng)計(jì)報(bào)廢汽車數(shù)量每年應(yīng)在500萬輛以上,這樣從報(bào)廢汽車中可利用的再生資源量將達(dá)到900萬t/a。較好地利用這一資源不僅可以節(jié)約大量原生資源,還可以減少經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)環(huán)境帶來的巨大威脅。因此,實(shí)施“城市礦產(chǎn)”工程成為實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重要組成部分。然而,如何更好地利用廢鋼資源、報(bào)廢汽車資源等就成為擺在人們面前的一個(gè)重大課題。
我國(guó)現(xiàn)階段廢舊金屬循環(huán)利用還存在粗放、分散、低效率、低水平等問題,與綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略極其不相適應(yīng)。雖然工信部發(fā)布的《廢鋼鐵加工行業(yè)準(zhǔn)入條件》和《管理辦法》有力推進(jìn)了廢鋼鐵行業(yè)規(guī)范化、工廠化、產(chǎn)品化發(fā)展的進(jìn)程,然而,通過建立示范基地和加工配送中心實(shí)現(xiàn)廢舊金屬再利用處理的規(guī)?;?、國(guó)際化、信息化、智能化以及綠色化,還需要廢舊金屬再利用行業(yè)密切跟蹤國(guó)際先進(jìn)水平,大力提升我國(guó)廢舊金屬再利用技術(shù)和裝備水平。例如:要實(shí)現(xiàn)廢棄物中金屬與非金屬、黑色金屬與有色金屬、有色金屬之間的智能分選,我國(guó)還缺少關(guān)鍵成套技術(shù)和集成裝備[2]。因此,必須通過解決廢金屬加工工藝和裝備中的關(guān)鍵技術(shù)問題,提升廢金屬再利用處理水平。在工藝、技術(shù)、裝備以及質(zhì)量規(guī)范上,確立我國(guó)在廢金屬處理技術(shù)和裝備領(lǐng)域的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和地位。
傳統(tǒng)廢鋼加工工藝以落錘爆破、氧氣切割為主,不僅存在較為嚴(yán)重的粉塵污染、噪聲污染,而且耗能大、金屬損耗大。我國(guó)廢鋼加工裝備起步較晚,大約歷經(jīng)了3個(gè)10年的跨步發(fā)展。從20世紀(jì)80—90年代,國(guó)產(chǎn)廢鋼打包機(jī)投入市場(chǎng),將廢鋼打包加工成壓料塊,合蓋鎖緊式打包機(jī)是當(dāng)時(shí)我國(guó)使用的主要機(jī)型(見圖1);20世紀(jì)90年代初,鱷魚式剪斷機(jī)和門式剪斷機(jī)進(jìn)入市場(chǎng),至此市場(chǎng)上有了剪切料(見圖2);2001年以來,國(guó)內(nèi)首條PSX-6080廢鋼破碎生產(chǎn)線在廣東番禺投產(chǎn)(見圖3),標(biāo)志著國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上開始使用破碎機(jī)加工廢鋼,成品破碎廢鋼成為鋼鐵企業(yè)青睞的精料,市場(chǎng)對(duì)破碎精料的需求逐年加大,對(duì)破碎機(jī)的需求也逐年增大。
圖1 廢鋼打包機(jī)
圖2 鱷魚式剪斷機(jī)
圖3 廢鋼破碎生產(chǎn)線
金屬液壓打包機(jī)是將金屬輕薄料擠壓成致密包塊的廢鋼加工設(shè)備,提高廢鋼堆比重,解決運(yùn)輸和冶煉投料問題。打包機(jī)主要有二向擠壓型(合蓋式)(見圖4)與三向擠壓型(見圖5)兩大類。合蓋式打包機(jī)是我國(guó)主流使用產(chǎn)品,其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,經(jīng)濟(jì)適用,一般600 t以下打包機(jī)選擇合蓋式;三向擠壓型打包機(jī)自動(dòng)化程度高、生產(chǎn)效率高、包塊密度大,可直接將鋼屑或鋼花等松散廢料擠壓成2.5~3.2 kg/cm3的致密包塊,特別適合鋼廠的廢卷材、廢線材直接打包回爐。
圖4 合蓋式二向擠壓打包機(jī)
圖5 三向擠壓型打包機(jī)
針對(duì)金屬屑狀廢料,Y83系列金屬屑?jí)簤K機(jī)(見圖6)可將金屬加工切屑,如:鋼屑、鑄鐵屑、銅屑、鋁屑等,在常溫下壓制成?90~?145 mm的高密度圓形包塊,特別適合鑄造廠、鋼鐵廠對(duì)冶煉爐料的要求,是一種高效率的金屬回收設(shè)備。
圖6 金屬屑?jí)簤K機(jī)
廢鋼剪斷機(jī)主要有鱷魚式剪斷機(jī)和門式剪斷機(jī)。鱷魚式剪斷機(jī)適用于剪斷中小型長(zhǎng)條廢鋼,剪切力一般在350 t以下。對(duì)入爐料預(yù)壓不夠,安全性不如門式剪,一般適合中小型回收站使用。雙刃鱷魚式剪斷機(jī)(見圖7)由兩付刀刃同時(shí)剪斷廢鋼,并有壓制包塊的功能。其主要加工對(duì)象是容腔狀廢鋼的剪斷與壓包,如廢油桶、廢舊汽車駕駛室等。
圖7 雙刃鱷魚剪斷機(jī)
門式廢鋼剪斷機(jī)為中大型廢鋼加工設(shè)備(見圖8),一般剪切力在500 t以上,由電液驅(qū)動(dòng),技術(shù)先進(jìn),生產(chǎn)效率高,適用于廢鋼加工量大的廢鋼加工中心。門式廢鋼剪斷機(jī)除了剪切功能外兼有擠壓功能,不僅可以剪斷重型廢鋼,還可以將不規(guī)則的中小型廢鋼在料箱中擠壓后再行剪斷。廢鋼表面銹蝕層等有害物質(zhì)經(jīng)擠壓剪斷可部分剝落,若再配以分選、除塵等裝備,廢鋼的純凈度可進(jìn)一步得到提高。門式廢鋼剪斷機(jī)因其自動(dòng)化程度高、生產(chǎn)效率高、安全性高、人力成本低等優(yōu)勢(shì),將最終取代鱷魚式剪斷機(jī)成為市場(chǎng)的主流。
圖8 大型門式剪斷機(jī)
當(dāng)前最為理想和先進(jìn)的廢鋼加工處理設(shè)備當(dāng)屬?gòu)U鋼破碎生產(chǎn)線(見圖9)。其工作原理是在高速、大扭矩電機(jī)的連續(xù)驅(qū)動(dòng)下,破碎機(jī)轉(zhuǎn)子上的錘頭輪流擊打進(jìn)入容腔內(nèi)的廢鋼,在強(qiáng)大的沖擊力作用下,廢鋼被撕裂和擠壓成一定規(guī)格的破碎鋼,再經(jīng)分選設(shè)備處理,可得到純凈度較高的優(yōu)質(zhì)破碎鋼[3]。廢鋼破碎線以其獨(dú)特的功能受到廢鋼加工行業(yè)的青睞,已成為廢鋼加工配送中心的必選設(shè)備之一。
圖9 廢鋼破碎生產(chǎn)線生產(chǎn)工藝流程
在以上廢鋼加工設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化方面,目前已制定出相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),如《鱷魚式剪斷機(jī)》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、《金屬液壓打包機(jī)》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、《廢鋼破碎生產(chǎn)線》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、《重型液壓廢金屬打包機(jī)》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等。然而,隨著精料入爐和廢鋼產(chǎn)品化的發(fā)展,對(duì)廢鋼爐料的需求不斷提升到要求其成為不同規(guī)格品種的廢鋼產(chǎn)品。這就需要對(duì)廢鋼產(chǎn)品進(jìn)行分類管理和分級(jí)銷售,解決好廢鋼產(chǎn)品的流程和使用需求問題。因此,廢鋼加工設(shè)備行業(yè)不僅要在行業(yè)內(nèi)統(tǒng)一設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)(如:機(jī)器型號(hào)、生產(chǎn)效率、能耗比等),而且要形成統(tǒng)一規(guī)范的廢鋼加工產(chǎn)品的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),已滿足對(duì)廢鋼利用的不同需求和提升廢鋼的供應(yīng)水平。
隨著廢鋼加工行業(yè)向?qū)I(yè)化、規(guī)?;?、工廠化發(fā)展,一些廢鋼加工輔助配套設(shè)備也越來越受到重視。廢鋼加工輔助配套上游設(shè)備包括:安全環(huán)保檢測(cè)設(shè)備、報(bào)廢汽車拆解設(shè)備、撕包機(jī)、預(yù)破碎機(jī)、打捆機(jī)、低密度打包機(jī)、固定式或移動(dòng)式抓鋼機(jī)(見圖10)、集裝箱式內(nèi)部運(yùn)輸機(jī)等;廢鋼加工輔助配套功能設(shè)備包括:除塵降噪設(shè)備、自潔水循環(huán)設(shè)備等;廢鋼加工輔助配套下游設(shè)備包括:各類運(yùn)輸機(jī)、分選設(shè)備、廢鋼加工垃圾處理設(shè)備等。廢鋼加工設(shè)備的集成應(yīng)用將是廢鋼加工行業(yè)的必然選擇。
圖10 移動(dòng)式和固定式抓鋼機(jī)
我國(guó)廢鋼加工行業(yè)經(jīng)過近40年發(fā)展,尤其是近10年來在我國(guó)政府主導(dǎo)和支持下廢鋼加工配送中心興起與發(fā)展迅速。廢鋼加工配送中心正向?qū)I(yè)化、規(guī)?;?、機(jī)械化、現(xiàn)代化的大型廢鋼配送中心發(fā)展。目前,配送能力達(dá)20~100萬t/a的大型廢鋼配送中心已建成140個(gè)左右,加工處理技術(shù)和裝備水平都有一定程度提高。主要表現(xiàn)在以下方面[4]。
(1)廢鋼加工行業(yè)裝備水平提高。大型廢鋼加工配送中心普遍擁有國(guó)際或國(guó)內(nèi)先進(jìn)裝備,包括技術(shù)含量高的剪切機(jī)、打包機(jī)、破碎機(jī)等廢鋼加工裝備,以及抓鋼、裝卸、防輻射、環(huán)保等輔助設(shè)備。
(2)廢鋼加工處理技術(shù)及廢鋼產(chǎn)品質(zhì)量有所提高。廢鋼加工過程中凈化處理程度提高,優(yōu)質(zhì)廢鋼占比逐步增加,促進(jìn)“精料入爐”。
(3)廢鋼加工過程中二次污染防治得到較為普遍的重視與控制,廢有色、廢橡膠、廢塑料、廢纖維、廢渣土等夾雜物得到進(jìn)一步的綜合利用和無害化處理。
目前,新型的廢鋼加工配送企業(yè)的加工技術(shù)、加工裝備水平已比較先進(jìn),配套相對(duì)完善,廢鋼凈化處理效果以及管理水平都得到了較大提高,尤其是中國(guó)廢鋼協(xié)會(huì)授牌的廢鋼加工配送中心,裝備水平大都實(shí)現(xiàn)了門類較為齊全的機(jī)械化和規(guī)?;痆4]。但是,在整個(gè)廢鋼供應(yīng)環(huán)節(jié)中配送中心還未占主導(dǎo)地位,傳統(tǒng)廢鋼加工企業(yè)還存在技術(shù)落后、設(shè)備落后等問題,廢鋼產(chǎn)品質(zhì)量普遍較低,不能滿足“精料入爐”的要求與標(biāo)準(zhǔn),急需對(duì)技術(shù)裝備進(jìn)行投資改造。有理由相信,廢鋼加工配送中心的發(fā)展壯大將有力促進(jìn)廢鋼加工裝備技術(shù)水平的提高,同時(shí),高新技術(shù)廢鋼加工裝備的不斷開發(fā)創(chuàng)新,又會(huì)對(duì)廢鋼加工配送中心的發(fā)展起到強(qiáng)有力的科技支撐作用。精品煉鋼爐料的需求將會(huì)促進(jìn)各類廢鋼加工設(shè)備的技術(shù)進(jìn)步與發(fā)展,而先進(jìn)廢鋼加工裝備生產(chǎn)出來的優(yōu)質(zhì)廢鋼,又將有力地促進(jìn)鋼鐵工業(yè)的發(fā)展[4]。
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高,人們所使用的機(jī)器設(shè)備、汽車、家用電器等數(shù)量日益急增,更新周期短,來自社會(huì)的回收廢鋼鐵比重不斷加大。然而,社會(huì)回收廢鋼鐵成分復(fù)雜,有色金屬、非金屬以及垃圾等混雜物較多,對(duì)先進(jìn)廢鋼處理設(shè)備的開發(fā)提出了新的要求[4]。為此,在加快推進(jìn)廢鋼加工配送中心的同時(shí),加快廢鋼加工裝備的創(chuàng)新與研發(fā),提升廢鋼加工裝備的科技水平,尤其是針對(duì)報(bào)廢汽車和報(bào)廢家電大量增加的現(xiàn)實(shí)需求,應(yīng)盡快推動(dòng)該類回收裝備的研發(fā)與推廣,以適應(yīng)我國(guó)廢鋼加工配送體系建設(shè),適應(yīng)國(guó)家推廣的“城市礦產(chǎn)”工程建設(shè)[4]。
提高廢鋼加工行業(yè)裝備水平,需要裝備制造企業(yè)站在行業(yè)制高點(diǎn),不斷進(jìn)行科技創(chuàng)新,滿足行業(yè)發(fā)展的長(zhǎng)期需求,實(shí)現(xiàn)行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的延伸[2]。將廢鋼加工行業(yè)裝備逐步延伸并過渡到廢金屬加工處理、有色金屬分選處理(見圖11)、報(bào)廢汽車回收拆解加工分類處理(見圖12)、報(bào)廢家電回收拆解加工分類處理、尾料垃圾分選處理以及環(huán)保除塵凈化處理等領(lǐng)域上來,實(shí)現(xiàn)廢鋼加工行業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級(jí)與跨越,將成為落在廢鋼加工裝備制造企業(yè)肩上的重任。
圖11 有色金屬分選系統(tǒng)
圖12 報(bào)廢汽車拆解工藝設(shè)備示意圖
當(dāng)前廢鋼加工裝備的技術(shù)開發(fā)與推廣的重點(diǎn)可歸納為4個(gè)方面。
(1)廢鋼加工裝備的大型化,如:打包機(jī)從手動(dòng)向自動(dòng)化、高密度小包塊向低密度大包塊打包機(jī)發(fā)展,小型鱷魚式剪斷機(jī)向重型門式剪斷機(jī)發(fā)展等;
(2)廢鋼加工裝備產(chǎn)能效率和技術(shù)等級(jí)的提高,如:在同等功率條件下提高剪斷機(jī)單位時(shí)間剪切次數(shù),縮短打包機(jī)工作循環(huán)時(shí)間等;
(3)廢鋼加工生產(chǎn)過程中環(huán)保與節(jié)能技術(shù)裝備的開發(fā)應(yīng)用,如:廢鋼破碎線中大馬力機(jī)型應(yīng)向除塵降噪、自潔水循環(huán)等方向發(fā)展,以及破碎料堆比重的提高,有色分選、垃圾處理等新功能的實(shí)現(xiàn)等。
(4)提高廢鋼加工裝備自動(dòng)化水平,實(shí)現(xiàn)智能控制。實(shí)現(xiàn)廢鋼加工裝備的智能控制不僅可以使工人從繁重的體力勞動(dòng)和惡劣的工作環(huán)境中解放出來,而且可以提高生產(chǎn)效率、優(yōu)化資源配置、提高產(chǎn)品質(zhì)量等級(jí)、節(jié)能降耗。廢鋼加工裝備自動(dòng)化水平的提高已成為廢鋼破碎生產(chǎn)線、有色金屬分選、汽車拆解、白色家電回收等技術(shù)領(lǐng)域的迫切需要。
圖13 報(bào)廢汽車車身破碎分選與廢鋼加工一體化成套設(shè)備
(5)廢鋼加工裝備向報(bào)廢汽車拆解、有色金屬分選等產(chǎn)業(yè)延伸,實(shí)現(xiàn)廢鋼加工行業(yè)的跨越式發(fā)展。開發(fā)滿足市場(chǎng)需求的自動(dòng)化程度高、智能分選識(shí)別、節(jié)能高效的報(bào)廢汽車綠色深度拆解系統(tǒng),如:報(bào)廢汽車車身破碎分選與廢鋼加工一體化成套設(shè)備(見圖13)、集成車身大型連續(xù)化破碎分離和車用材料識(shí)別技術(shù)等。
在綠色低碳經(jīng)濟(jì)時(shí)代日益真切地來到我們身邊之際,廢鋼鐵在鋼鐵生產(chǎn)中的重要性更為凸顯。提高鋼鐵冶煉過程中的廢鋼占比,不僅可以減少對(duì)原生資源的開發(fā),保護(hù)環(huán)境,減少碳排放以及節(jié)能降耗等,也實(shí)現(xiàn)了鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)、廢鋼加工企業(yè)以及裝備制造企業(yè)的共贏。廢鋼鐵產(chǎn)業(yè)已迎來了進(jìn)一步發(fā)展的絕好時(shí)期,通過對(duì)廢鋼加工裝備的大型化、智能化、集成化等科技進(jìn)步與創(chuàng)新,以及從廢鋼加工處理到報(bào)廢汽車拆解綜合利用、有色金屬分選和再生資源綜合利用領(lǐng)域等的拓展,將引領(lǐng)中國(guó)廢鋼鐵產(chǎn)業(yè)走向更為輝煌的未來。
[1]中國(guó)科學(xué)院可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略研究組.2012中國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略報(bào)告[M].北京:科學(xué)出版社,2012.
[2]覃林盛.科技創(chuàng)新:為廢鋼加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提速[J].資源再生,2013(6):45-47.
[3]張建國(guó),劉維廣,尹海元.先進(jìn)的廢鋼加工設(shè)備——廢鋼破碎生產(chǎn)線[J].冶金設(shè)備,2011,192(6):66-68.
[4]覃林盛.應(yīng)廢鋼加工配送體系建設(shè)加快廢鋼裝備研發(fā)應(yīng)用[J].資源再生,2011(5):32-36.
Development and prospect on scrap processing equipment in China
LI Mingbo1,SUN Yihua2LI Derong1,TAO Yijun1
(1.Hubei LiDi Machine Tool Co.,LTD.,Yichang 443001,China;2.College of Materials and Chemical Engineering,China Three Gorges University,Yichang 443002,China)
Taking the major requirements of green economy and circular economy as the background,the development and current situation of the scrap steel processing equipment was explained systematically,the kinds and application was introduced in detail,the present situation of the equipment application is analyzed and summarized.At last,the development direction of the scrap processing equipment as well as scrap steel processing industry was pointed out.
scrap processing equipment;recyling and utilization;prospect
X757
A
1674-0912(2015)07-0032-05
2015-06-02)
李明波(1968-),男,湖北宜昌人,材料工程研究生,高級(jí)工程師,總經(jīng)理,長(zhǎng)期從事環(huán)保機(jī)械的研究、開發(fā)與生產(chǎn)管理工作,獲省、市科技獎(jiǎng)勵(lì)11項(xiàng),獲省級(jí)重大科技成果2項(xiàng),獲授權(quán)發(fā)明專利2項(xiàng),實(shí)用型專利2項(xiàng),發(fā)表學(xué)術(shù)論文4篇。