铝屑兼用集中熔解炉是针对铝加工行业产生的铝屑（如车削屑、铣削屑等）进行高效回收、集中熔化的专用设备，其核心原理是通过优化物料预处理、加热方式、熔池设计及防氧化工艺，实现铝屑的低损耗、高纯度熔解，同时兼顾块状铝料的熔化需求。以下从关键环节展开原理分析： 铝屑与块状铝料差异显著（体积小、比表面积大、含杂质多），直接熔化易导致氧化严重、能耗高，因此预处理是熔解效率的基础：
杂质清理
铝屑常混入油污（切削液、润滑油）、水分、金属杂质（如铁屑）或非金属杂质（如木屑、砂粒）。预处理通过清洗（热水或碱液除油污）、磁选（除铁屑）、筛分（除大颗粒杂质） 三步，降低杂质对熔体纯度的影响。若油污未清除，熔化时会燃烧产生烟气，污染环境且增加能耗；铁杂质则可能导致铸件出现硬点缺陷。
干燥与压块
- 铝屑含水分时，熔化会引发 “爆溅”（水汽化膨胀），且增加氧化风险。通过热风干燥（温度 80-120℃）去除水分，确保铝屑含水率≤0.5%。
- 松散铝屑比表面积大（1 吨铝屑表面积可达 100-500㎡，而 1 吨铝块仅 0.5-1㎡），直接入炉会因与空气接触面积过大导致氧化烧损率高达 15%-30%。通过冷压或热压成块（密度提升至 2.0-2.5g/cm³），可将比表面积降低 90% 以上，大幅减少氧化，同时便于连续进料。
熔解炉的加热方式需满足 “快速升温、温度均匀”，避免铝屑因长时间受热加剧氧化。常见加热方式及原理如下：
燃料加热（天然气 / 柴油）
以天然气为例，通过燃烧器将燃料与空气混合燃烧，产生高温烟气（1000-1400℃），通过辐射、对流方式加热炉体和熔池。优势是成本低、适合大容量熔解（如≥5 吨 / 炉）；设计上需优化炉膛结构（如采用蓄热式燃烧），提高烟气余热利用率（热效率可达 60%-75%）。
感应加热
利用电磁感应原理，交变电流通过感应线圈产生交变磁场，铝料（导电材料）在磁场中产生涡流发热，实现 “自身发热” 熔化。优势是升温速度快（比燃料加热快 30%-50%）、温度均匀（温差≤±10℃），且无明火，适合中小容量及精密熔解场景。
无论哪种加热方式，核心是通过温控系统（热电偶 + PLC）将熔池温度稳定在700-750℃（铝熔点 660℃，过热 20-50℃确保流动性），避免超温导致铝液过烧或低熔点合金元素（如镁、锌）挥发。
铝屑轻、易漂浮，若直接暴露在空气中会快速氧化生成 Al₂O₃（氧化渣），导致铝损耗增加。熔池设计通过 “物理隔离 + 动态搅拌” 解决这一问题：
倾斜式 / 浸没式进料
铝屑压块通过倾斜溜槽或螺旋推进器直接送入熔池底部（熔融铝液下方），利用熔融铝液的覆盖作用隔绝空气，从源头减少氧化。相比顶部投料（铝屑漂浮表面），氧化烧损率可从 15% 降至 5% 以下。
电磁搅拌或机械搅拌
- 感应加热炉可通过调整磁场分布实现电磁搅拌，使熔池内铝液形成循环流动，加速铝屑熔化并促进温度均匀。
- 燃料加热炉常配备机械搅拌桨（耐高温合金材质），通过低速搅拌（5-10r/min）打破熔池表面氧化膜，避免局部过热，同时让未熔铝屑与高温铝液充分接触。
熔池分区
大型熔解炉通常分为 “预热区 - 熔化区 - 静置区”：
- 预热区：利用烟气余热预热铝料，降低熔化能耗；
- 熔化区：核心加热区域，完成铝屑 / 铝块的熔化；
- 静置区：铝液在此停留 10-20 分钟，密度大的杂质（如氧化渣、铁屑）自然下沉，顶部纯净铝液通过虹吸或泵输送至铸造环节。
铝液纯度直接影响再生铝产品质量（如铸件强度、耐腐蚀性），需通过工艺手段强化防氧化和除杂：
覆盖保护
- 惰性气体保护：向熔池表面通入氮气（纯度≥99.9%）或氩气，形成气体保护层，隔绝空气与铝液接触，尤其适合高镁铝合金（镁易氧化）。
- 熔盐覆盖：添加专用覆盖剂（如 NaCl-KCl 混合盐，熔点约 600℃），在铝液表面形成液态盐膜，既隔绝空气，又吸附氧化渣（盐膜密度 2.1-2.3g/cm³，介于铝液（2.7g/cm³）和氧化渣（3.5-4.0g/cm³）之间，便于捞渣）。
精炼除杂
熔化后通过喷粉精炼（向铝液中喷入精炼剂，如 AlCl₃、六氯乙烷）或真空精炼去除气体（H₂，铝液中溶解度随温度升高而增大，易导致铸件气孔）和微小夹杂物：
- 精炼剂分解产生气泡，吸附铝液中的气体和氧化颗粒，上浮至表面被盐膜捕获；
- 真空环境（真空度≤10kPa）可降低气体分压，强制排出铝液中的溶解气体。
铝屑熔化过程中，油污燃烧、铝氧化会产生烟气（含粉尘、CO、VOCs），需通过净化系统处理：
烟气净化
烟气依次经过旋风分离器（除大颗粒粉尘）→袋式除尘器（除细粉尘，效率≥99%）→活性炭吸附塔（除 VOCs 和异味），达标后排放（符合《再生铝工业污染物排放标准》GB 31574-2015）。
余热回收
高温烟气（300-600℃）通过余热锅炉或空气预热器，将热量传递给冷水（产生热水 / 蒸汽）或助燃空气（将空气预热至 200-300℃），降低燃料消耗（节能 10%-20%），同时降低排烟温度（从 600℃降至 150℃以下），减少对环境的热污染。
铝屑兼用集中熔解炉的原理本质是 “针对性预处理 + 高效加热 + 防氧化熔池 + 精准控温 + 环保回收” 的协同，解决了铝屑易氧化、杂质多、熔化效率低的痛点。其核心优势体现在：氧化烧损率低（通常≤8%）、能耗低（单位电耗≤600kWh / 吨铝）、熔体纯度高（可满足铸造用铝标准），同时实现铝屑的集中回收利用，符合循环经济和环保要求。
