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近年来,汽车轻量化和新能源汽车等领域已将铝合金作为了首选材料,在汽车领域铝合金的需求量持续增长。随着我国“双碳双控”和再生资源利用等政策的逐步落实,节能减排及新能源汽车飞速发展的大背景下铝行业正加速向绿色低碳化方向发展。铝合金的抗腐蚀性强,可以多次重复循环利用、具有很强可回收性,再生铝便应运而生。相对于使用电解铝生产的铝合金,再生铝在节能、环保、成本等方面具有明显的优势,成为当前汽车轻量化绿色低碳发展的关键材料。
再生铝特点
铝合金抗腐蚀性强,回收率高于其他材料,因此行业上很早就开始了铝合金回收和再生利用。再生铝是指以铝材加工过程中产生的边角料(新废铝)或报废铝产品中回收的废铝(旧废铝)为原料进行生产的铝产品。在现阶段,汽车零件碳足迹的计算过程中,只有添加了旧废铝的再生铝合金才能被用来计算减少碳排放的量。
再生铝碳排放远小于原铝。根据欧洲铝业协会的数据,生产1吨再生铝能耗仅为原铝5%,仅产生0.5吨二氧化碳排放。根据国内的数据,与生产等量的原铝相比,生产1吨再生铝相当于节约3.4吨标准煤,节水14立方米,减少固体废物排放20吨。
再生铝国内外发展情况
2020年欧洲铝业协会宣布启动《再生铝行动计划》,力争到2050年再生铝能占到铝供应量50%,达到降低碳排放 46%的目的。
2020~2021财年,诺贝丽斯其产品中的再生铝用量占比达到61%。诺贝丽斯与福特、沃尔沃等主机厂合作开展“汽车板—冲压废料—汽车板”的闭环回收体系建设,将主机厂冲压废料和回收的报废汽车板生产成汽车板供应客户,可以显著减少对于原铝的需求和合金元素的添加。
美国铝业公司推出再生铝品牌EcoDura,保证其中50%是再生铝。美国铝业公司也不断增加其铝加工产品中的再生铝使用比例,2020年旗下Warrick工厂的平轧材产品使用了38.3%再生铝。美国奥科宁克(原美国铝业公司)与日产公司合作,采用闭环回收体系,帮助车厂实现2022年再生材料使用占比达到30%的目标。
今年5月海德鲁Hydro位于卢森堡的Clervaux 回收工厂使用100%消费后的废料生产了130吨近零碳的铝(CIRCAL 100R)。公司计划在2022年交付批接近零碳的铝商品,该种产品的吨铝二氧化碳排放量仅为0.5-1吨。
我国再生铝产量仅占铝产量的20%,远远落后于发达国家。据中国有色金属工业协会再生金属分会的数据,目前,行业单厂最大产能为38万吨/年,产能达到10万吨/年的企业仅30家。国内再生铝行业工业化历程较短,但是经过这几年的发展,涌现了一些规模较大的企业:怡球资源、顺博合金、四通新材、永茂泰等企业。这些企业生产的再生铝合金Al-Si系、Al-Si-Cu系均已经用于汽车行业。
车用铝合金回收原则
当前大部分回收的旧废铝由于杂质含量高,无法做到保级使用,只能降级做成压铸铝合金。为实现保级回收利用及能够真正降低碳排放,回收铝合金需要遵循一定的原则。
同牌号回收原则
回收的铝合金是什么牌号,再生铝就做相同牌号,不需要做成分调整,对于技术和成本都能控制在相对较低要求,容易量产应用。
同系列回收原则
同牌号或者同系列回收。比如6系回收料,就用来制造再生6系铝合金。同系列回收的铝,仅需要成分进行少量的调整,即可得到目标合金牌号。尽量回收含铁量高的铝合金
Fe元素在不同牌号铝合金内的含量不同,常规压铸铝合金ADC12铁含量标准要求小于等于1.3,这类铝合金就比较适合采用回收铝。而目前车身结构件常用的高真空压铸铝合金AlSi10MnMg的铁含量标准要求小于等于0.15。低铁铝合金回收过程中,不可避免的引入多余的Fe元素,如果想得到低铁再生铝合金,需添加纯铝来稀释多余的Fe,这样会增加成本和碳排放。此外,也不建议将低铁铝合金和高铁铝合金混合回收,去生产低铁含量的铝合金。主机厂再生铝应用情况
日产、捷豹路虎、宝马等企业目前已有车型开始应用再生铝合金材料。
日产汽车采用铝闭环回收系统
日产应对可持续性和轻量化挑战的方法之一,是为2021 Rogue车型采用闭环铝回收系统。引擎盖和车门经冲压成型,废铝被粉碎后,按不同的铝品级分离。这种分离确保了日产能够将高质量的废铝返还给供应商。供应商使用分离和再加工的废铝制造铝合金板,并将其重新交付给日产用于生产汽车零部件。根据日产2022年绿色计划,日产的目标是选用不依赖新开采资源的再生铝等材料,在2022年生产的汽车中将采用原生材料生产的部件减少30%。
捷豹路虎再生铝材循环利用
2021年捷豹路虎创新发起REALITY项目,旨在打造铝材循环利用的闭环,助力捷豹路虎2039年净零碳排放愿景的实现。创新的铝回收流程可以将家用电器和报废汽车中的废铝重新循环利用到未来的豪华汽车上,将汽车生产过程中的二氧化碳排放量减少高达26%。
宝马为汽车打造“绿色”轮毂
到2030年,宝马集团计划将供应链端碳排放较2019年降低20%。2024年起,BMW和MINI品牌将采用由100%绿色能源生产的铸铝轮毂。这一举措尤其适用于轮毂铸造及其原材料铝的高耗能电解生产过程,预计由此每年可减少高达 500,000 吨碳排放。
汽车行业再生铝需求潜力较大
当前,汽车轻量化是汽车工业发展的必然趋势,铝合金则是实现汽车轻量化理想的首选材料,在汽车减重及节能方面效果显著,能广泛应用于汽车各类零部件,甚至车身及车身结构件等,再结合铝材料易回收的特性,再生铝在汽车行业需求潜力较大。
根据预测2025年我国汽车产量将达到2732万辆,汽车用铝量将达到683万吨。我国再生铝产量占铝材比重在国家政策的支持下将持续上升,保守估计至少为15%。再生铝在我国汽车行业的市场潜力将快速提高,2025年再生铝用量有望突破100万吨。
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