روش های بازیافت پروفیل آلومینیوم

پروفیل های آلومینیومی بزرگترین بخش صنعت پردازش آلومینیوم را نشان می دهد که به طور گسترده در ساخت و ساز، حمل و نقل، فتوولتائیک، الکترونیک و سایر بخش ها استفاده می شود. آلومینیوم دارای ویژگی مواد اصلی استقابلیت بازیافت بی نهایت بدون تخریب خواص مکانیکی. بازیافت آن می‌تواند انتشار کربن را تا بیش از 95 درصد کاهش دهد و بیش از 70 درصد در مصرف انرژی صرفه‌جویی کند و آن را به مسیر اصلی صنعت برای پیروی از محدودیت‌های "کربن دوگانه" و کاهش نوسانات هزینه مواد خام تبدیل کند. در حال حاضر، سیستم بازیافت پروفیل آلومینیوم چین از بازیافت گسترده به بازیافت مشابه با ارزش بالا ارتقا یافته است و زنجیره صنعتی به تدریج به سمت یک مدل دایره‌ای حلقه بسته با چرخه تمام عمر تغییر می‌کند.

一. منابع و طبقه بندی مواد اولیه بازیافتی

مواد اولیه پروفیل آلومینیوم بازیافتی به دو دسته عمده تقسیم می شوند:قراضه قبل از مصرفوقراضه پس از مصرف. تفاوت کیفیت آنها مستقیماً مسیر بازیافت و ارزش نهایی را تعیین می کند.

ضایعات قبل از مصرف (قطعات تولید)

منابع: باقیمانده ها، انتهای بریده شده، بیلت های ضایعاتی و محصولات معیوب تولید شده در طول اکستروژن پروفیل، عملیات سطح و پردازش عمیق

ویژگی ها: ترکیب آلیاژ شفاف، محتوای ناخالصی بسیار کم، بدون آلودگی پوشش سطح. مواد اولیه بازیافتی ممتاز با نرخ بازیابی فلز نزدیک به 100٪

انواع معمولی: برش های اکستروژن پروفیل های ساخت و ساز/صنعتی سری 6063/6061، تراشه های آلومینیومی با ماشین CNC

ضایعات پس از مصرف (نمایه های پایان عمر)

منابع: درها/پنجره ها/پرده های ساختمانی، پروفیل های سازه ای صنعتی، قاب های فتوولتائیک، پروفیل های آلومینیومی خودرو، مبلمان تمام آلومینیومی و غیره.

ویژگی ها: ترکیب پیچیده با لایه های درمان سطح (آنودایز، پوشش الکتروفورتیک، پوشش پودر، چاپ انتقال دانه چوب، و غیره). اغلب با نوارهای لاستیکی، شکستن حرارتی پلاستیکی، اتصالات فولادی و سایر ناخالصی ها مخلوط می شود

انواع معمولی: پروفیل های ساختمانی آلومینیومی ترمال بریک، پروفیل های قاب فتوولتائیک، پروفیل های ساختاری بدنه خودرو

2. فرآیند بازیافت هسته

بازیافت پروفیل آلومینیوم شامل سه مرحله اصلی است: پیش تصفیه، ذوب و پالایش، و شکل دهی. پیش تصفیه مرحله مهمی است که کیفیت آلومینیوم ثانویه، نرخ بازیافت فلز و عملکرد محیطی را تعیین می کند.

(1) فرآیند پیش تصفیه

هدف اصلی حذف ناخالصی‌ها، استاندارد کردن مشخصات مواد و لایه‌برداری از پوشش‌های آلی سطحی است تا بتوان خوراک کوره واجد شرایط را برای ذوب بعدی تولید کرد.

مرتب سازی و درجه بندی

مرتب سازی اولیه دستی: ناخالصی های خارجی مانند اتصالات فولادی، نوارهای پلاستیکی و درزگیرها را از پروفیل های بزرگ جدا کنید و طبقه بندی اولیه را بر اساس نوع آلیاژ انجام دهید.

مرتب سازی مکانیکی: پروفیل ها را از طریق تجهیزات برش و خرد کردن به قطعات یکنواخت 50-100 میلی متر تبدیل کنید. سپس به طور متوالی ناخالصی های آهنی را از بین ببریدجداسازی مغناطیسی، غیر فلزات را از سایر فلزات غیر آهنی جدا می کندمرتب سازی جریان گردابی، و به طور دقیق سری های 6، سری 7 و سایر گریدهای آلیاژی را از طریقمرتب سازی نوری XRF/LIBSبرای دستیابی به درجه بندی تصفیه شده توسط ترکیب شیمیایی.

حذف پوشش سطحبرای پروفیل های ساختمانی پوشش داده شده و پروفیل های پوشش داده شده با پودر، تکنولوژی جریان اصلی استپوشش حرارتی بسته با دمای بالا: پوشش های آلی در کوره دوار در دمای 500 تا 600 درجه تبخیر و تجزیه می شوند. گاز خروجی فرار با اکسیداسیون در دمای بالا در دمای 900-1000 درجه قبل از تخلیه تصفیه می شود، که از افزایش تشکیل سرباره، تشدید اتلاف سوزاندن فلز و خطرات زیست محیطی ناشی از ذوب مستقیم جلوگیری می کند.

فشرده سازی و عدل بندیضایعات پروفیل سبک و نازک توسط تجهیزات هیدرولیک به بریکت‌های با چگالی بالا فشرده می‌شوند و از دست رفتن اکسیداسیون در حین ذوب را کاهش می‌دهند و در عین حال راندمان شارژ و استفاده از ظرفیت کوره را بهبود می‌بخشند.

(2) فرآیند ذوب و پالایش

ذوب شدن: مواد اولیه از پیش تصفیه شده در کوره های طنین دار، کوره های القایی یا سایر تجهیزات ذوب شارژ می شوند و در دمای 700-750 درجه به آلومینیوم مذاب ذوب می شوند. برای ضایعات با ناخالصی بالا، شار اختصاصی برای حذف سرباره با کنترل دقیق ناخالصی های مضر مانند آهن و سیلیکون استفاده می شود.

پالایش: از طریق گاز زدایی چرخشی، فیلتراسیون صفحه فیلتر سرامیکی آنلاین و تنظیم دقیق ترکیب، اجزای هیدروژن و اکسید را از آلومینیوم مذاب حذف کنید. عناصر آلیاژی مانند منیزیم و سیلیکون در صورت نیاز برای برآورده کردن استانداردهای ترکیب آلیاژ هدف تکمیل می شوند.

بازیافت زباله های آلومینیومی: تفاله های آلومینیومی که از ذوب تولید می شوند از طریق خنک سازی و بازیابی تفاله ها پردازش می شوند و 10 تا 15 درصد آلومینیوم فلزی اضافی را بازیابی می کنند. باقیمانده نهایی را می توان برای تولید مصالح ساختمانی و عوامل تصفیه آب مورد استفاده قرار داد و به تخلیه زباله جامد نزدیک به صفر رسید.

(3) فرآیند شکل گیری

دو مسیر بر اساس تقاضای پایین دستی وجود دارد:

ریخته گری: ریخته گری به شمش ها و بیلت های آلیاژ آلومینیوم به عنوان مواد اولیه استاندارد شده برای ریخته گری های پایین دست و شرکت های اکستروژن.

اکستروژن مستقیم: مذاب آلومینیوم ثانویه با کیفیت بالا با ترکیب واجد شرایط می تواند مستقیماً به اکسترودرها برای تولید پروفیل ها وارد شود و مرحله ذوب مجدد ثانویه را حذف کند و مصرف انرژی و هزینه ها را کاهش دهد.

3. حالت های بازیافت سلسله مراتبی

بر اساس تطابق درجه عملکرد بین محصولات بازیافتی و مواد اولیه اولیه، بازیافت به دو دسته تقسیم می شودبازیافت شبیه به مشابهوdowncycling، با شکاف های قابل توجه در ارزش افزوده محصول.

1. بازیافت شبیه به مشابه (بازیافت با ارزش بالا)

تعریف: آلومینیوم بازیافتی همان ترکیب آلیاژ و خواص مکانیکی ماده اصلی را حفظ می کند و می تواند به طور کامل جایگزین آلومینیوم اولیه برای تولید پروفیل هایی با همان مشخصات شود.

الزامات فنی: مرتب سازی درجه آلیاژ دقیق، حذف ناخالصی عمیق و کنترل نوسانات ترکیبی دقیق مورد نیاز است، با خلوص نهایی آلومینیوم به 99.8٪ یا بالاتر.

سناریوهای قابل اجرا: برش های صنعتی تک ترکیبی، قاب های فتوولتائیک تمیز برچیده شده، پروفیل های آلومینیومی خودروهای پیشرفته و غیره.

وضعیت صنعت: در حال حاضر، بازیافت شبیه به مشابه کمتر از 10 درصد از بازیافت پروفیل آلومینیوم چین را تشکیل می دهد، که آن را به جهت اصلی ارتقاء صنعتی تبدیل می کند. شرکت‌های پیشرو بر فناوری بازیافت ضایعات آلومینیوم با فرآیند کامل تسلط یافته‌اند و با موفقیت وارد زنجیره‌های تامین الکترونیک 3C و تولید خودروهای پیشرفته شده‌اند.

2. Downcycling (مدل صنعت اصلی)

تعریف: آلومینیوم بازیافتی برای تولید محصولاتی با نیازهای عملکردی پایین‌تر پس از تنظیم ترکیب استفاده می‌شود، که حالت غالب مصرف آلومینیوم قراضه در چین است.

مسیرهای معمول: پروفیل های آلومینیومی ساخت و ساز ضایعات → آلیاژ آلومینیوم ریخته گری ثانویه → قطعات خودرو و ریخته گری سخت افزار. آلومینیوم مخلوط کم عیار → بیلت های آلومینیومی → پروفیل های ساخت و ساز ارزان قیمت.

داده های صنعت: در حال حاضر، حدود 80 درصد ضایعات آلومینیوم در چین در نهایت برای ریخته گری آلومینیوم، 15 درصد برای پروفیل های شمش آلومینیومی معمولی، و تنها 5 درصد برای محصولات با کیفیت بالا، نوارها و فویل ها استفاده می شود که نشان دهنده یک الگوی کاهش چرخه کلی است.

4. سناریوهای برنامه اصلی و مدل های حلقه بسته

(1) زمینه های برنامه اصلی

ساخت و سازپروفیل های آلومینیومی ثانویه عمدتاً برای درها، پنجره ها، دیوارهای پرده، پارتیشن ها و مبلمان تمام آلومینیومی استفاده می شود و به عنوان خروجی اصلی برای آلومینیوم ضایعات ساختمانی عمل می کند. با افزایش استانداردهای ساختمان سبز، نفوذ پروفیل های آلومینیومی بازیافتی در بازار همچنان به رشد خود ادامه می دهد.

حمل و نقل: وزن سبک خودرو تقاضای انفجاری برای آلومینیوم ثانویه را افزایش می دهد. آلیاژهای آلومینیوم ثانویه برای چرخ‌ها، بلوک‌های موتور و قطعات ساختاری بدنه استفاده می‌شوند که تقریباً 70 درصد از کل مصرف آلومینیوم ثانویه را تشکیل می‌دهند. محفظه باتری ها، تیرهای ضد برخورد و سایر اجزای وسایل نقلیه انرژی جدید به سناریوهای اصلی رشد پروفیل های آلومینیومی بازیافتی تبدیل شده اند.

فتوولتائیک و انرژی های نو: پروفیل های آلومینیومی قاب فتوولتائیک دارای ترکیب یکنواخت و نرخ بازیابی بالا هستند که آنها را به مواد اولیه اولیه برای بازیافت مشابه تبدیل می کند. صفحات خنک کننده مایع برای باتری های ذخیره انرژی و قطعات ساختاری مدیریت حرارتی برای مراکز داده نیز به عنوان بازارهای با ارزش بالا در حال رشد سریع ظاهر شده اند.

صنعت عمومی: قطعات ساختاری و ریخته گری برای ماشین آلات عمومی، لوازم الکتریکی، سخت افزار و روشنایی، زمینه های اصلی کاربرد آلومینیوم ثانویه متوسط ​​تا پایین هستند.

(2) مدل های بازیافت حلقه بسته

این صنعت به سمت مدل‌های حلقه بسته با چرخه کامل زندگی در حال تکامل است. الگوهای معمولی عبارتند از:

حلقه بسته سمت تولید: شرکت‌های دارای مشخصات مستقیماً کاهش تولید را در داخل برای استفاده شخصی مجدداً ذوب می‌کنند و به ضایعات کارخانه‌ای صفر و تقریباً 100٪ بازیافت زباله‌های آلومینیومی دست می‌یابند.

حلقه بسته سمت محصول: شرکت‌های پایانه‌ای مانند خودروسازان و تولیدکنندگان فتوولتائیک در بالادست گسترش می‌یابند تا یک حلقه بسته کامل زنجیره‌ای از «تولید محصول – بازیافت پایان عمر – بازسازی» ایجاد کنند. به عنوان مثال، BYD و NIO در ذوب آلومینیوم ثانویه سرمایه گذاری کرده اند و نیسان یک سیستم بازیافت آلومینیوم حلقه بسته برای وسایل نقلیه پایان عمر ایجاد کرده است.

حلقه بسته بخش ساخت و ساز: فناوری دیجیتال "گذرنامه مادی" هویت منحصر به فردی را به هر نمایه در و پنجره برای ردیابی کامل چرخه عمر اختصاص می دهد. این می تواند تا حد زیادی نرخ استفاده از ضایعات آلومینیوم ساختمانی را بهبود بخشد، در حالی که هزینه های انطباق با تعرفه کربن CBAM اتحادیه اروپا را کاهش می دهد.

5. وضعیت صنعت و روند توسعه

1. مقیاس صنعتی

چین دارای بیش از 128000 شرکت ثانویه مرتبط با آلومینیوم است، با حدود 13100 ثبت جدید در نیمه اول سال 2026. در سال 2024، تولید سالانه پروفیل آلومینیوم از 22 میلیون تن فراتر رفت که از این میزان آلومینیوم ثانویه حدود 23٪ را تشکیل می دهد - بسیار کمتر از میانگین رشد در کشورهای اروپایی و آمریکایی است.

2. روندهای توسعه اصلی

ارتقاء فناوری: فناوری‌های مرتب‌سازی هوشمند مبتنی بر هوش مصنوعی، بازیافت مشابه و ذوب تمیز در حال تسریع پذیرش هستند و نرخ بازیابی جامع فلزات را به بیش از 95 درصد افزایش می‌دهند.

تحول با ارزش بالا: محصولات از ریخته‌گری‌های ارزان‌قیمت به پروفیل‌ها، ورق‌ها، نوارها و فویل‌های پیشرفته ارتقا می‌یابند، و سهم بازیافت‌های مشابه برای پاسخگویی به تقاضای بخش‌های پیشرفته مانند انرژی‌های نو و الکترونیک همچنان در حال افزایش است.

تشدید انطباق: استانداردهای سختگیرانه زیست محیطی و الزامات حسابداری ردپای کربن، همراه با تشدید عرضه ضایعات آلومینیوم وارداتی، باعث استانداردسازی و متمرکز شدن سیستم بازیافت داخلی می شود.

ادغام زنجیره صنعتی: کارخانه های ذوب آلومینیوم اولیه و شرکت های پایانه پایین دستی در حال گسترش به بخش آلومینیوم ثانویه هستند. ادغام عمودی به روند اصلی برای افزایش ثبات زنجیره تامین تبدیل شده است.