来源：湖畔新言
铸造铝合金是以熔融金属充填铸型，获得各种形状零件毛坯的铝合金。其具有低密度，比强度较高，抗蚀性和铸造工艺性好，受零件结构设计限制小等优点。铸造铝合金按所含成分差异分为 Al-Si和Al-Si-Mg-Cu为基的中等强度合金；Al-Cu为基的高强度合金；Al-Mg为基的耐蚀合金。铸造铝合金大多数需要进行热处理以达到强化合金、消除铸件内应力、稳定组织和零件尺寸等目的。铸造铝合金主要用于制造梁、燃汽轮叶片、泵体、挂架、轮毂、进气唇口和发动机的机匣等，还用于制造汽车的气缸盖、变速箱和活塞，仪器仪表的壳体和增压器泵体等零件。
一、铝及铸造铝合金产业链简析
有别于铝板带箔、铝型材以电解铝为主要原材料，铸造铝合金通常以回收的废旧铝为主要原材料，因此其在铝产业链中有其独特性。铸造铝合金在汽车轻量化等领域发挥着重要作用外，其在降低碳排放方面较电解铝有极大的优势，因其单位碳排放量仅为电解铝的5%左右。铸造铝合金通过废旧铝回收再利用，完成铝产业链生命周期的完整闭环。
废铝是铸造铝合金最主要的原材料，而废铝也基本用于生产铸造铝合金锭，因此铸造铝合金又多被称为再生铝合金。随着技术升级，部分回收废旧铝得以实现保级利用，部分回受的废铝的也能成为铝板带、铝杆以及铝棒的生产原材料，不过再生铝合金仍是废铝最主要的下游，其占废铝总需求的70%以上。
虽然再生铝合金锭通常以废铝为主要原材料，但由于回收的废铝所含元素成分差异较大，工厂通常会另外添加硅、铜等元素，甚至会采购原铝调配以达到合金元素的配比标准。
二、铸造铝合金制备及分类
1．铸造铝合金的制备
再生铝合金的制备是以废铝为主要原料，通过分选、预处理、熔炼、成分调整等工艺生产出符合标准的铝合金材料的过程。
铝应用非常广泛，因此废铝来源也非常广泛，常见的有铝汽车拆解件（发动机、轮毂等）、建筑型材（门窗、幕墙）、易拉罐、消费电子废料（手机、电脑外壳等）、工业废料（机加工碎屑）等。
（1）分类
回收或采购的废铝首先要按合金牌号、杂质含量、物理形态进行分级，确保原料成分可控。这其中会运用光谱分选快速识别合金成分，另外通过涡流分选分离非金属杂志。
（2）预处理
预处理包括破碎与清洗、脱漆处理、干燥等环节。破碎及通过破碎机将大块废铝粉碎至10-50mm，再经磁选、浮选去除铁、塑料等杂质。清洗则是通过高压水枪或超声波清洗去除油污；脱漆处理即对带涂层废铝（如易拉罐）采用高温热解（400-600℃）或化学溶剂脱漆，防止熔炼时产生有害气体；干燥即对前期处理后的废铝进行烘干，至水分含量低于1%，以避免熔炼时铝液喷溅。
（3）熔炼
将前期预处理后的废铝倾倒入双室炉在低温室（400-500℃）预熔化，避免杂质氧化，再转入旋转式熔炼炉，通过离心力分离铝液与渣滓，熔炼温度一般达700-750℃。之后加入覆盖剂（NaCl+KCl）隔绝氧气，减少烧损（铝氧化损失＜3%）。然后按目标合金牌号（如ADC12需含9.6-12% Si）添加硅等合金成分，有时需要添加纯铝锭以调整成分。
（4）精炼与除杂
除气：向铝液通入氮气或氩气，通过旋转除气机去除氢气，使得熔液中氢含量降至0.1ml/100g以下，防止铸件中出现气孔。
除铁：加入锰（Mn）或铬（Cr），与铁形成高熔点化合物沉入渣中去除，使得熔液铁含量低于1.2%。
过滤：采用陶瓷过滤板（孔隙度30-50PPI）或泡沫陶瓷过滤，拦截微小氧化物颗粒。
（5）铸造成形
将合金熔液注入模具成形，用水冷却。
2．铸造铝合金的分类
铸造铝合金根据主要合金元素的不同，主要分为四类：铝硅（Al-Si）系、铝铜（Al-Cu）系、铝镁（Al-Mg）系和铝锌（Al-Zn）系。铸造铝合金牌号表示方法按GB/T8063-2017规定进行。
合金代号则由表示铸铝的汉语拼音字母“ZL”及其后面的三个阿拉伯数字组成。ZL后面第一位数字表示合金的系列，其中1、2、3、4分别表示铝硅、铝铜、铝镁、铝锌系列合金，ZL后面第二、三位数字表示合金的顺序号。优质合金在其代号后附加字母“A”。
铝硅系合金铸造性能最佳，流动性好、收缩率低、耐腐蚀性优，广泛用于结构件如壳体、发动机部件等。硅含量通常为4%-13%，通过变质处理（如添加钠或锑）细化晶粒，提高力学性能。常见的铝硅合金代号有ZL102、ZL104、ZL101A，对应的合金牌号分别是ZAlSi12、ZAlSi9Mg、ZAlSi7MgA。
铝铜系合金含铜4%-5%，高温强度高，但铸造性能和耐蚀性较差，易出现缩松、热裂缺陷。需通过热处理强化，适合高温环境下的结构件。常见的铝铜合金代号有ZL201、ZL205A。
铝镁系合金密度最低（2.55g/cm³），强度高（约355MPa），耐腐蚀性优异，适合海洋和航空航天领域。但熔炼工艺复杂，需防止β相析出。用于雷达底座、飞机起落架等。常见的铝镁合金代号有ZL303。
铝锌系合金锌含量高（通常高于10%），具有“自淬火”特性，铸态强度高，无需热处理。但耐蚀性差、密度大，常用于模型、支架等非高精度领域。常见的铝锌合金代号有ZL401。
铸造铝合金锭牌号表示方法则按GB/T 8733-2016规定进行。铸锭牌号采用3位数字加一位英文字母加小数点再加数字的形式表示。牌号的第一位数字表示铸锭组别代号，铸锭组别按主要合金元素确定。牌号的第二、三位数字为铸锭顺序号，用以标识同一组别中不同的铸锭。位于牌号小数点前面的英文字母和小数点后面的数字为类型标识代号，用来标识化学成分近似相同的同种铸锭的不同类型。
铸锭的化学成分有详细要求。即将上市交易的铸造铝合金期货对应的标的为铸造铝合金锭383Y.3，是一种典型的铝硅合金。其主要合金元素为硅、铁、铜、锰、镁等，其中硅含量要求在9.6%-12.0%，铁含量要求不高于0.9%，铜含量要求在1.5%-3.5%，锰含量不超过0.5%，镁含量不能高于0.3%。
市场上常用的ADC12则是日本标准JIS H2118-2006对应的牌号为AD12.1铸造铝合金锭，其与国内GB/T 8733-2016规定的牌号383Y.3铸造铝合金锭合金元素组分非常相近。
三、铸造铝合金供应
由于成分复杂，且不同废铝来源组分差异也较大，废铝会后处理后多用于生产再生铝合金，再进行后续加工。IAI数据显示全球再生铝合金产量增长迅速，2000年产量即达到1200万吨。2010年则突破200万吨达2140万吨，到2021年则达到3770万吨，年复合增长率达5.63%。IAI预计到2070年全球再生铝合金产量有望达到1.2亿吨。
中国再生铝合金产业发展更为迅速，2000年国内铝产业仅进入稳步发展阶段，再生铝产业仍处于起步阶段。2010年后电解铝产能增长提速，再生铝产业增长稍有提速，但相对缓慢，之后则明显提速，到2018年产能已提升至近1000万吨。近几年在国内外降碳的大背景下，再生铝合金产能增长进一步提升，到2024年建成已达到1800万吨左右水平。与产能大幅攀升形成鲜明对比的是近几年国内再生铝合金产量增速不甚突出。据钢联样本统计，2024年再生铝合金产量仅603万吨，总产量估计在700万吨以下，产业开工率仅在40%左右。
分地区看安徽近几年产能增长迅速，这主要得益于该省新能源汽车产业的高速发展，带动相应汽车零部件需求增长，另外税收等政策方面的优惠也吸引更多再生铝合金企业在安徽建厂。钢联数据显示，截至目前安徽省再生铝合金建成产能超330万吨，占全国总产能近18%，年内产能仍有较大增长计划。3月份该省再生铝合金产量达到10.74万吨，占全国17%。江苏、广东、重庆、浙江为传统再生铝合金大省，江西地区再生铝合金产能紧随其后。
四、废铝供应
资源的循环利用是永恒的话题，是全球可持续发展的重要内容。铝是可循环利用的重要金属，可回收性好，回收率高。废铝也是实现铝从矿到回收再利用的重要一环。铝产业在发达国家率先得到发展，废铝回收产业在发达国家起步也更早。
1．全球废铝供应
自19世纪30年代首次制得纯金属铝到19世纪90年代电解法制铝再到20世纪铝应用快速推广，全球铝工业经历了200年的发展历程。不过铝工业进入快车道要从20世纪50年底开始。据国际铝业协会（IAI）数据，1950年全球电解铝产量已达150万吨，之后逐年快速增长，到2024年全球电解铝产量已达7280万吨。
铝良好的物流属性赋予其可回收性，随着铝工业的快速发展，铝回收再利用工业也蓬勃发展。由于铝产业细分市场纷繁复杂，相应的废铝分类也非常复杂。根据循环周期不同，废铝通常分为新废料和旧废料。新废料是指铝材生产加工过剩中产生的边角料、切削料等，也通常被成为一次废料。而旧废料则是终端产品完成使用周期报废后产生的废铝。而根据不同来源，废铝又有分为生铝和熟铝，其中来自变形铝合金及相关产品的回收料统称为熟铝，而来自铸造铝合金及相关产品的回收料则被成为生铝。
铝回收产业随着铝产业快速发展而蓬勃发展，国际铝业协会数据显示1950年全球废铝供应量仅20万吨左右，其中基本以新废料为主，因铝自产出到全产业链循环完成通常需20-30年周期，因此直到1970年铝旧废料供应才形成一定规模，并在1990年实现供应量超过新废料。IAI数据显示，到2021年全球铝废料供应量达到3770万吨，其中旧废料供应达到2220万吨，占比近60%。
电解铝及再生铝供应的持续增长推升全球铝元素供应的增长，且随着铝回收量越来越大，废铝供应在铝元素供应中的比重持续攀升。IAI数据显示，在1975年全球废铝供应量还在300万吨水平，占铝元素供应的21%。而到2000年废铝供应量则攀升至1250万吨，占铝元素供应33.6%，这一比重在2021年进一步攀升至36%。预计到2035年废铝供应占铝元素供应占超50%。这其中铝旧废料的供应增长将更为迅速，预计到2035年铝旧废料供应量超4000万吨。
2．美国废铝供应
美国在全球铝工业发展早期引领全球，也是再生铝工业发展最为成熟的国家之一。据美国地质调查局（USGS）数据，早在2006年美国废铝产量即达到126万吨，2027年超150万吨。而受金融危机冲击，铝消费锐减，相应铝旧废料产量也在2008-2010年期间下降至120万吨以下，之后重回增长态势。到2014年美国废铝产量攀升至近170万吨高位。而随着美国铝消费进入平台期，废铝产量也趋于稳定，2024年铝旧废料产量在160万吨水平。值得一提的是虽然美国电解铝产量大幅下降，但铝加工产能仍有增长，铝加工企业大量进口电解铝并加工成铝材，这使得铝新废料供应维持增长势头，近几年基本维持在200万吨/年的供应量。
虽然废铝产量趋于平稳，但由于美国电解铝产量近十年大幅下降，废铝在美国铝市场愈来愈占主导作用。
3．中国废铝供应
与发达国家相比，中国铝工业起步相对较晚，但在近十年发展势头迅猛，并快速上升至第一大铝生产国，电解铝产量占全球比重攀升至60%左右。国内也逐步进入铝回收周期，铝消费的高速增长带动再生铝产业发展进入快车道。SMM数据显示近十年来，中国废铝产量自380万吨增长至1100万吨，其中铝旧废料产量自220万吨增长至740万吨，年复合增长率达12.75%。
由于我国铝回收周期相对发达国家较晚，但需求则持续增长，每年需进口大量废铝以补充国内需求。2018年前每年进口200多万吨废铝。国内进口政策调整后，进口量受一定影响而有所回落。2020年受疫情影响进口量创新低，降至80万金属吨水平，之后则逐步恢复。2024年进口量恢复至178万吨，折合金属约162万吨。
进口分布看，除泰国、马来西亚作为废铝初级加工的中专外，其他均以发达国家为主，这也反映发达国家铝消费早于国内。而进口来源超90个国家或地区则反映进口来源分布的多元化。
责任编辑：赵思远
