再生鋁是以廢舊鋁制品和工業(yè)生產過程中的鋁廢料為原料熔煉而成的鋁及鋁合金，又稱二次鋁。中國的現代化再生鋁工業(yè)始于1956年哈爾濱鋁加工廠（現在的東北輕合金有限責任公司）的投產。發(fā)展再生鋁產業(yè)有利于環(huán)境保護和資源利用。據歐洲鋁業(yè)協(xié)會（EA）的一份報告稱：2018年歐洲原鋁的碳足跡為8.6t CO2 eq/t Al，而再生鋁的僅為0.5t CO2 eq/t。據日本鋁業(yè)協(xié)會（JAS）稱，與采用鋁土礦提取原鋁相比，回收再生廢鋁可節(jié)省90%以上的資源。

主要國家再生鋁產量

綜合世界金屬統(tǒng)計和北京安泰科信息開發(fā)有限公司的數據，2020年全球再生鋁產量約為17250kt，占全球鋁產量（原鋁＋再生鋁）的20.6%，2011年—2020年全世界再生鋁的年復合增長率為2.7%。從再生鋁分布來看，日本、美國、中國和歐洲仍是再生鋁生產的主要國家和地區(qū)，2020年這4個國家和地區(qū)再生鋁產量占全球總產量的80%以上。美國、日本、德國、英國、法國等經濟發(fā)達國家，由于鋁生產和消費規(guī)模較大，蓄積的鋁資源十分豐富，加之廢棄物再生利用法規(guī)健全，廢鋁回收體系完善，各領域產生的廢鋁大都得到充分回收利用，目前這些國家的再生鋁產業(yè)已進入成熟階段，是全球主要的再生鋁生產國和消費國，廢鋁在加工鋁材生產中得到了較多的應用，有些加工鋁材的廢鋁含量甚至超過90%，一些國家再生鋁產量超過了原鋁產量。中國在全球再生鋁行業(yè)的影響力不斷提升，在全球產量占比由2010年的33.5%增長到2020年的42.3%。

筆者認為，如果10年以來，一個國家或地區(qū)再生鋁的產量或消費量復合增長率≤1%，就可以認為其產量或消費量已觸到“天花板”了。再生鋁的原料為廢鋁，大多數從社會上收購的廢鋁成分往往很復雜，混有塑料、橡膠、油漆、油料、木料、泥沙等，在冶煉前必須進行分類、解體、壓團、破碎、篩分、干燥、預焚燒、脫脂、分選等預處理，再熔煉成為和原成分相同或組分更多的合金。

表1 2010年～2020年全球主要國家和地區(qū)

再生鋁產量，kt

圖片注：資料來源：WMBS、北京安泰科信息股份有限公司。

中國的再生鋁工業(yè)

再生鋁產業(yè)是隨著原鋁的提取和鋁加工業(yè)的形成而伴生的，生產鋁材總會或多或少產生廢料，但要形成廢鋁產業(yè)卻是幾年以后或十幾二十年以后的事。1919年，上海益泰信記鋁器廠投產，利用進口鋁板為怡和洋行沖壓鋁勺之類產品，然后擴大生產各種各樣廚房器皿，產生的廢料返回國外鋁加工廠。1932年，上海華鋁鋼精廠投產（當時國內把鋁叫鋼精），用進口帶坯生產鋁箔，產生的廢鋁返回國外；1935年，華鋁鋼精廠熔鑄車間和軋制車間投產，從此中國有了廢鋁循環(huán)利用系統(tǒng)。1956年，新中國首個大型現代化鋁加工廠－哈爾濱加工廠，代號一〇一廠投產，第二年建了一個104車間，專門收集本廠的工藝廢料，按合金分類貯存，有1臺12t的燃氣爐，貯有的廢料除一部分用于配料外，其他的用本車間的燃氣爐熔煉成有一定成分的再生鋁合金，并鑄成錠塊。104車間不用舊廢鋁。

新中國首個再生鋁專業(yè)廠大概是在1958年～1977年間，改善鋁加工工業(yè)布局時期建設的；1978年～1985年，是中國鋁加工工業(yè)振興時期，建設了一批再生鋁企業(yè)，特別是1986年以后是中國鋁工業(yè)大發(fā)展時期，建成一批具有國際先進水平的再生鋁企業(yè)。

根據公開數據，2021年中國再生鋁產量為8300kt，建成產能15795kt，全國再生鋁企業(yè)約1000余家，行業(yè)集中度極低，大部分為規(guī)模較小的企業(yè)；再生金屬分會的數據顯示，行業(yè)單廠最大產能為380kt/a，產能達到100kt/a的企業(yè)僅30家。筆者最近對中國再生鋁情況做了一些調查與匯總：截至2022年12月25日，中國約有再生鋁企業(yè)1150家。2020年—2022年，在建與投產的項目（企業(yè)）就有75家以上，其中，最大的單一項目是浙江新月控股集團有限公司（600kt/a）、廣西南寧潮力有限公司（700kt/a）、廣西平鋁集團（800kt/a）、鑫鉑股份有限公司天長市項目（700kt/a）、富遠鋁業(yè)有限公司（600kt/a）；這3年，在建與投產的生產能力≥100kt/a的項目有62家，占總項目的82%，也就是說幾乎全是大項目。

2020年，中國再生鋁產量7300kt，預計這一數字到2025年有可能達到9000kt。再生鋁合金主要用于壓鑄造汽車結構件，如車輪、發(fā)動機零件等，立中集團是中國最大鋁車輪制備企業(yè)之一，計劃再生鋁原料使用量比例將由目前的50%提高到80%以上，到2025年，低碳鋁合金產量將提高到1200kt，鋁合金產能達到1500kt/a，可減少碳排放13000kt。

由于新能源汽車的高速發(fā)展，對鋁合金的需求越來越多。鋁及鋁合金材料已廣泛用于汽車結構件和非結構件，特別是汽車動力和懸掛等零部件都在技術和應用上十分成熟，最突出的是發(fā)動機、缸體、汽缸頭等鑄件已全面鋁化，已被全世界所有汽車廠所接受，過去用鑄鐵制造的零部件已全部換成了鋁合金的，每kg鋁可取代2.25kg～2.5kg鑄鐵。汽車鋁化率的不斷上升是對節(jié)能減排的巨大貢獻。

新能源汽車的平均用鋁量已超過225kg/輛，正在向著450kg/輛的“天花板”量奮楫篤行。電池系統(tǒng)也是汽車用鋁量大的系統(tǒng)，用量以前所未有的速度向前發(fā)展，據韓國SNE研究中心發(fā)布的報告稱，2022年全球電動汽車電池裝機量比2021年增長了71.8%，安于混合動力汽車、插電式混合動力汽車和純電動汽車中的電池總量達到517.9GWh。在今后一段時間內，電動汽車在全球范圍內會持續(xù)高速增長，道路上將滿是混合動力汽車、插電式混合動力汽車和純電動汽車，其中，中國制造的可能達58%以上。SNE研究中心預測，2023年全球電動汽車電池裝機量將達到創(chuàng)紀錄的749GWh，或更高些。

資料顯示，如果汽車質量下降100kg，那么，1.4L發(fā)動機提供的動力就如1.6L發(fā)動機。鋁合金零部件除了有助于提高汽車的動力性和燃油經濟性，同時也在平衡質量方面起重要作用。由于整車結構的需要，轎車發(fā)動機多為前置，造成汽車前重后輕。為了保證良好的操作穩(wěn)定性和乘坐舒適性，必須平衡整車質量，鋁合金是解決此問題的良好材料，如發(fā)動機蓋、保險杠及發(fā)動機的一些零件改用鋁合金制造，問題就可以得到較為圓滿的解決。

據日本鋁業(yè)協(xié)會的資料，2018年～2020年，日本汽車和摩托車制造業(yè)各種鋁材的需求總量見表2，鋁的總用量4826.2kt，鑄件和壓鑄件總消費量3804.2kt，占78.82%；鍛件總消費量92.1kt，占鋁總消費量的1.91%；板帶材消費量539.4kt，占鋁總消費量的11.2%；擠壓材總消費量399.4kt，占鋁總消費量的8.28%。

表2 2018年～2020年日本汽車和摩托產業(yè)

對鋁的需求，kt

不管是摩托車還是汽車，在用的鋁合金件中，鑄件和壓鑄件的用量最大，占2020年總用鋁1388.3kt的77.4%，鍛件的用量（28.7kt）最少，僅占2022年總用量的2.1%。

表3 2018年～2020年汽車、摩托車產業(yè)

對鋁的需求，kt

向強國騰飛的中國再生鋁工業(yè)

2023年，中國再生鋁產量約8450kt，在今后10年內年復合增長率可達5%。中國再生鋁工業(yè)主要不足之處是：閉環(huán)回收系統(tǒng)尚處于起步階段，僅少數企業(yè)如明泰鋁業(yè)有限公司、立中集團等全鋁飲料罐制造企業(yè)進入了較為完善與完整的廢鋁閉環(huán)系統(tǒng)，估計約占廢鋁回收量的10%，高效的閉環(huán)回收系統(tǒng)大致可于2035年以后形成；廢鋁回收預處理不完善，得到妥善預處理的大概只有30%，當然也有做得好的，如上海新格集團、怡球公司等，預處理不好，有些廢料不得不降級使用，2022年中國降級使用的鋁廢料約占廢料總量的35%，在經濟上不合算，廢鋁保級循環(huán)利用工作任重道遠，需要突破下游關鍵工藝難點，進一步規(guī)范回收體系，加大研究發(fā)展力度，以獲得更好的經濟效益，汽車工業(yè)是鑄造鋁合金的最大應用者，在回收方面宜加強與他們的合作；免熱處理鋁合金是一類汽車用鑄造鋁合金，美國鋁業(yè)公司、德國萊茵菲爾德鋁業(yè)公司、特斯拉汽車公司等對此類合金早有研究，并形成了一批有專利的商標牌號合金，中國也在研究這類合金，但才邁出第一步，加大力度，奮力追趕，彎道超車之日就在眼前。

免熱處理鑄造鋁屬Al-Si系和Al-Mg系，是在現在合金基礎上，對成分和工藝參數進行調整開發(fā)的，應立馬申請專利，求得保護與推廣應用。因此，免熱處理鑄造鋁合金的研發(fā)可分兩條路前行，一是在現有合金基礎上做工作，二是開發(fā)新的合金，但需要上游材料企業(yè)、壓鑄廠、模具廠、整車廠通力合作，才能縮短研發(fā)周期，取得更好的經濟效益。

由于免熱處理鑄造鋁合金尚處于推廣應用前期，又多用于制造大型一體化壓鑄件，所以合金是用原鋁配制，但宜盡快轉用再生鋁，與提取原鋁相比，生產1t再生鋁相當于節(jié)約3.4t標準煤，節(jié)水14m3，減少固體廢物排放20t。

免熱處理鑄造鋁合金

免熱處理是指不進行固溶（淬火）與時效處理，所以這類合金為1XX系、3XX系和5XX系鑄造鋁合金，用于鑄造和壓鑄大型復雜鑄件，過去需用幾個或幾十個零件組裝的結構件，現在可用免熱處理鋁合金一體化壓鑄成一個復雜的大件取代，僅進行少量的必要的機械加工，不但經濟效益提高了，性能也有所提高。大型一體化壓鑄免熱處理（NHT，Non-Heat Treatable）鑄造鋁合金是美國鋁業(yè)公司（Alcoa，以下簡稱美鋁）研發(fā)的，而大型鑄造（壓鑄）工藝和設備則是特斯拉公司（TESLA）的業(yè)績，現在合金成分、鑄造設備及工藝仍全部處于專利保護期。免熱處理鑄造鋁合金及生產工藝主要是隨著新能源汽車的壯大而興起的，但早在2008年美鋁就開發(fā)出免熱處理鑄造鋁合金560，并用于鑄造日產汽車公司GT-R型車的大尺寸車門零件，由德國索斯特公司生產，是當時尺寸最大的汽車零件，投影面積0.5m2；壁厚僅2mm～3mm，質量5.5kg，實現減重35%，是一種Al-Mg-Mn合金，在F狀態(tài)下應用，其抗拉強度比AlSi10MnMg-T6合金的還大。

EZ Cast-NHT合金。美鋁于2014年研制成4種汽車鑄造鋁合金：Supra Cast、EZ Cast、Versa Cast、Ever Cast。EZ Cast表示該合金有高流動性、良好的熱穩(wěn)定性和低的縮孔率，因而有優(yōu)秀的可鑄性能，同時其屈服強度和伸長率比傳統(tǒng)合金的高。2019年，為適應大型壓鑄件市場的需求，美鋁對EZ Cast系列合金進行了升級，專為免熱處理進行了優(yōu)化，推出EZ Cast NHT合金。

EZ Cast-NHT合金是一種Al-Mg系鑄造鋁合金，有兩種：A152，約含3%Mg；另一種為A153，約含4%Mg。都有優(yōu)秀的鑄造性能，甚強的抗熱裂性，F狀態(tài)的力學性能與T5/Tb狀態(tài)的Al-Si系壓鑄合金的相當，還有良好的鉚接性能。EZ Cast-NHT系列合金非常適合于高壓鑄造，用于制造形狀復雜且要求高性能的汽車結構件，如減震塔、橫梁、電池托盤、框架節(jié)點、電機外殼等。