鎂合金廢料的回收與再生分析

張翼+李有新+朵興茂

摘 要：隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，鎂合金產(chǎn)品的使用越來越廣泛。在鎂合金的生產(chǎn)應(yīng)用過程中，不可避免地會有廢料產(chǎn)生。如何回收廢料和鎂合金報廢零件，利用再生鎂合金，在科學(xué)環(huán)保工作中受到了人們的高度重視。因此，必須采用科學(xué)的方法和手段，采取回收、開發(fā)鎂合金的再生技術(shù)，實現(xiàn)鎂合金工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：鎂合金；廢料回收；再生鎂合金；再生技術(shù)

中圖分類號：TG146.22 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.15.126

文章編號：2095-6835（2015）15-0126-02

目前，鎂合金已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、計算機、通訊、通信和電子產(chǎn)品等方面，因為其所具有的特殊性質(zhì)，所以，被稱為綠色新材料。鎂合金能作為金屬工程結(jié)構(gòu)材料使用是因為它具有以下優(yōu)點：質(zhì)地輕，但是，強度和剛度很高，抗噪減震能力強，同時，還具有壓鑄成型性能優(yōu)良、能抵抗電磁輻射，并且能夠回收再利用的特點。當前，鎂合金主要應(yīng)用于鑄件壓鑄中，鎂合金廢料也主要是在產(chǎn)品的生產(chǎn)和加工過程中產(chǎn)生的。近幾年，鎂合金鑄件以每年20%的年增長率快速發(fā)展，但是，成為產(chǎn)品的只占到了30%～40%左右，剩下的都作為廢料處理，而另外一些零件因為檢測不合格，成為了不能加工的廢品。在一些工廠中，廢料加廢品能占到80%.所以，在鎂合金零件使用率越來越高的今天，鎂合金回收已經(jīng)成為了一個具有現(xiàn)實意義的課題。鎂合金再生技術(shù)不僅對鎂合金的合理利用有很大的影響，還對降低鎂合金鑄件壓鑄成本、減少環(huán)境污染、增強企業(yè)的市場核心競爭力和建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會有重要的現(xiàn)實意義。

1 我國鎂資源現(xiàn)狀

我國是鎂礦儲量最豐富的國家之一，占世界總量的22.5%，我國地域遼闊，鎂礦主要來源于菱鎂礦、含鎂白云巖、鹽湖區(qū)鎂鹽和海水等。其中，菱鎂礦已探明儲量達到3.4×109 t，占世界探明總量的28.3%，含鎂白云石達到4.0×109 t，這些鎂資源無論是在儲量上還是在質(zhì)量上都位列前幾位。近10年來，鎂資源的使用率呈高速發(fā)展趨勢。在2000—2007這8年的時間里，我國鎂礦產(chǎn)量就增長了238%，以19%的年平均率飛速發(fā)展。隨著開采水平的提高和鎂合金金屬消費的不斷增長，在2010年，我國鎂合金銷量達2.320×105 t，比上年增長了34.88%.與此同時，隨著各國經(jīng)濟的發(fā)展，國際社會對鎂金屬的需求量也越來越大，同時，對鎂資源的再生技術(shù)和廢料再利用需求也越來越迫切。

2 鎂合金廢料的分類和回收

2.1 廢料的分類

只有對鎂合金廢料進行合理的分類，才能有效提高鎂合金廢料的利用率，實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，使企業(yè)實現(xiàn)經(jīng)濟效益最大化。在國內(nèi)外，鎂合金廢料的整理歸類方法和水平有一定的差異，但是，其目的都是一樣的。根據(jù)合金號歸類總結(jié)鎂合金的廢料，然后再按照形狀、廢料的清潔程度和化學(xué)成分的不同等級分類。只有好的分類才能提高廢料的回收利用，所以說，科學(xué)、有效的分類是回收利用的前提和保證。

2.2 廢料的回收方法

對于不需要添加熔化劑的雙爐，適合回收利用清潔的鎂合金廢料；對于已經(jīng)分好類，可以直接融化的清潔廢料，可直接檢測，進爐融化，再進行鑄件加工。這類廢料回收簡單，利用率比較高。

對于運用熔劑的坩堝爐，這種方法主要是針對廢料表面依附于油或潤滑劑的切屑、粉末、薄板和表面被腐蝕、污染或處理過的。在使用這種方法時，先要在坩堝底部加入熔劑，將其加熱直到熔劑融化，之后再加入鎂合金廢料，接著加入覆蓋劑，使廢料能夠更好更快的融化。在廢料熔化的過程中，要隨時攪拌，使熔化劑充分稀釋非金屬物質(zhì)。在此過程中，各個廠可以根據(jù)自身的實際情況增減熔劑的分量。

對于運用熔劑的鹽浴槽，設(shè)備是由多個室組成的，各個分室又由帶過濾網(wǎng)的小孔連接。鎂合金液在經(jīng)過各個室的凈化后再被送到保溫爐中進行化學(xué)反應(yīng)。這種方法可以處理各類廢料，尤其是對邊角料處理更加顯著，這樣回收的鎂合金與原生的鎂合金在質(zhì)量上不相上下。這種方法適合大規(guī)模連續(xù)鎂合金廢料的回收。

運用氬氣底吹和熔體過濾的這2種也不需要熔劑，但是，它還不太完善，沒有大量投入生產(chǎn)中，還處于試驗階段。氬氣底吹是在爐底吹氬氣，利用小氣泡上浮的作用促進鎂合金雜質(zhì)的分離。熔體過濾運用離心過濾器把鎂合金熔體中的雜質(zhì)分離出來。

3 鎂合金廢料的再生

鎂合金的回收方法有很多，可歸結(jié)為廠內(nèi)回收、廠外回收和賣給自由市場。這3種方式的結(jié)合有效實現(xiàn)了鎂合金的再生。

根據(jù)鎂中雜質(zhì)蒸汽壓的不同可以使用蒸餾法進行鎂的提純工作，雖然這種方法可以高純度地提取鎂，可以將鎂合金廢料幾乎完全提取出來，但是，耗能比較大，具體操作起來也比較復(fù)雜，所以，蒸餾法不適合鎂合金廢料的回收工作。

利用鎂和雜質(zhì)的不同電極電位，電解發(fā)生時在陽極上選擇出現(xiàn)和在陰極上選擇放電來實現(xiàn)。電解提煉鎂的方法不僅電能消耗比較大，并且在實際使用中的經(jīng)濟投入很大，所以，電解法也不實用。

在鎂合金廢料再生過程中，最常用的方式是溶解法。將廢料熔化，目的是去除廢料中的氧化物，實現(xiàn)除鐵，調(diào)整化學(xué)成分完成除氣，最后壓鑄鑄件。根據(jù)鎂合金廢料處理的相關(guān)事宜，可以選擇有熔劑和無溶劑2種方法。

4 總結(jié)

鎂合金廢料回收和再生是鎂合金生產(chǎn)過程中必不可少的環(huán)節(jié)，在鎂合金廢料的回收過程中，國內(nèi)外在方法和質(zhì)量檢測控制上都取得了很大的成績?，F(xiàn)在，鎂合金廢料主要是鑄件壓鑄中產(chǎn)生的廢品、澆道、澆口和飛邊等。目前，在鎂合金廢料回收的過程中，還有一些問題需要不斷完善和解決。雖然我國鎂資源很豐富，但是，鎂合金深加工的企業(yè)很少，規(guī)模還比較小，有的企業(yè)加工廢料后不再當作高純度的鎂，只能降級使用，這樣就造成了資源的浪費，增加了生產(chǎn)成本。所以，隨著科技的發(fā)展，許多企業(yè)在不斷研發(fā)新的鎂資源回收和再生技術(shù)，同時，借鑒國外先進的研究成果，堅持科學(xué)、合理、高效地利用鎂合金，對于社會和企業(yè)自身的發(fā)展有著深遠的意義。

參考文獻

[1]王曉強，李培杰，劉明星，等.鎂合金再生技術(shù)綜述[J].鑄造，2001（08）：446-449.

[2]楊明波，胡紅軍，代兵，等.鎂合金廢料回收技術(shù)的現(xiàn)狀及進展[J].鑄造，2005（5）：420-424.

[3]鄒鋼.鎂合金廢料的回收及熔煉技術(shù)的研究[G]//全國鎂開發(fā)應(yīng)用工作會議暨產(chǎn)業(yè)發(fā)展研討會重慶地區(qū)論文集.重慶：中國工程機械學(xué)會，2003.

〔編輯：白潔〕