Вторичная переработка алюминия - это процесс, с помощью которого алюминиевый лом может быть повторно использован в продукции после ее первоначального производства. Процесс включает в себя просто повторно расплавляя металл, который является намного менее дорогостоящим и энергоемким , чем создание нового алюминия путем электролиза из оксида алюминия ( Al 2 O 3 ), который должен быть сначала добывают из бокситов руды , а затем рафинированное с использованием Bayer процесс . Переработка алюминиевого лома требует всего 5% энергии, используемой для производства нового алюминия из сырой руды. [1] По этой причине примерно 36% всего алюминия, производимого вСоединенные Штаты производятся из старого переработанного лома. [2] Использованная тара для напитков - самый крупный компонент переработанного алюминиевого лома, и большая часть его перерабатывается в алюминиевые банки. [3]
История [ править ]
Переработка алюминия, распространенная с начала 1900-х годов и получившая широкое распространение во время Второй мировой войны , не нова. Однако до конца 1960-х годов это было малоизвестным занятием, когда стремительный рост популярности алюминиевых банок для напитков, наконец, сделал переработку отходов в общественном сознании. [4]
Источники вторичного алюминия включают самолеты , автомобили , велосипеды , лодки , компьютеры , кухонную посуду , водостоки , сайдинг , проволоку и многие другие продукты, для которых требуется прочный легкий материал или материал с высокой теплопроводностью . Поскольку переработка не приводит к преобразованию элемента, алюминий можно перерабатывать бесконечно долго и при этом использовать для производства любого продукта, для которого можно было бы использовать новый алюминий. [5]
Преимущества [ править ]
Алюминий - это материал, который можно бесконечно перерабатывать, и для его переработки требуется до 95 процентов меньше энергии, чем для производства первичного алюминия, что также ограничивает выбросы, включая парниковые газы. Сегодня около 75 процентов всего алюминия, произведенного в истории, или почти миллиард тонн, все еще используется. [6]
Переработка алюминия обычно дает значительную экономию затрат по сравнению с производством нового алюминия, даже если принять во внимание затраты на сбор, разделение и переработку. [7] В долгосрочной перспективе можно получить еще большую экономию на национальном уровне, если учесть сокращение капитальных затрат, связанных со свалками , шахтами и международными перевозками необработанного алюминия.
Экономия энергии [ править ]
При переработке алюминия используется около 5% энергии, необходимой для производства алюминия из бокситов ; [8] [ необходим лучший источник ] количество энергии, необходимое для преобразования оксида алюминия в алюминий, может быть наглядно видно, когда процесс меняется на противоположный во время сгорания композитного топлива из термитов или перхлората аммония .
Экструзия алюминия в штампе - это особый способ получения материала многоразового использования из алюминиевых ломов, но он не требует больших затрат энергии в процессе плавления. В 2003 году половина продукции, изготовленной из алюминия, была произведена из переработанного алюминия. [9]
Экономия окружающей среды [ править ]
Выгода в отношении выбросов диоксида углерода зависит от типа используемой энергии. Электролиз можно проводить с использованием электроэнергии из источников неископаемого топлива, таких как ядерная, геотермальная, гидроэлектрическая или солнечная. Производство алюминия привлекают источники дешевой электроэнергии. Канада, Бразилия, Норвегия и Венесуэла имеют от 61 до 99% гидроэлектроэнергии и являются основными производителями алюминия. Использование переработанного алюминия также снижает потребность в добыче бокситов.
Огромное количество используемого алюминия означает, что даже небольшие процентные потери являются большими расходами, поэтому поток материала хорошо контролируется и учитывается по финансовым причинам. Эффективное производство и переработка также приносят пользу окружающей среде. [10]
Процесс изготовления банок для напитков [ править ]
Алюминиевые банки для напитков обычно перерабатываются следующим способом: [11]
- Банки сначала отделяются от бытовых отходов , обычно с помощью вихретокового сепаратора , и разрезаются на мелкие кусочки одинакового размера, чтобы уменьшить объем и упростить работу машин, которые их разделяют.
- Детали очищаются химически / механически и блокируются для минимизации потерь от окисления при плавлении. (Поверхность алюминия легко окисляется обратно в оксид алюминия под воздействием кислорода . [12] )
- Блоки загружаются в печь и нагреваются до 750 ° C ± 100 ° C для получения расплавленного алюминия.
- Шлак удаляется, а растворенный водород является дегазирует . (Расплавленный алюминий легко отделяет водород от водяного пара и углеводородных примесей.) Обычно это делается с помощью газообразного хлора и азота. Таблетки гексахлорэтана обычно используются в качестве источника хлора. Также можно использовать перхлорат аммония , поскольку при нагревании он разлагается в основном на хлор, азот и кислород. [13]
- Берутся пробы для спектроскопического анализа . В зависимости от желаемого конечного продукта добавляют алюминий, медь , цинк , марганец , кремний и / или магний высокой чистоты, чтобы изменить состав расплава в соответствии с характеристиками сплава . В первую пятерку производимых алюминиевых сплавов входят 6061 , 7075 , 1100, 6063 и 2024 .
- Печь выпускается, расплавленный алюминий выливается, и процесс повторяется снова для следующей партии. В зависимости от конечного продукта его можно отливать в слитки , заготовки или стержни, формировать в большие слябы для прокатки , распылять в порошок, отправлять в экструдер или транспортировать в расплавленном состоянии на производственные предприятия для дальнейшей обработки. [14]
Производство слитков с использованием отражательных печей [ править ]
В этом разделе не процитировать любые источники . Январь 2019 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) ( |
Алюминиевый лом подразделяется на ряд категорий, таких как ирония алюминия (блоки двигателя и т. Д.), Чистый алюминий (легкосплавные диски). Лом классифицируется согласно ISRI (Институт промышленности по переработке лома).
В зависимости от спецификации требуемой разливки слитков это будет зависеть от типа лома, используемого в начальной плавке. Обычно лом загружается в отражательную печь (другие методы кажутся менее экономичными и / или опасными) и переплавляется с образованием «ванны». Расплавленный металл испытывают с помощью спектроскопии на образце, взятом из расплава, чтобы определить, какие уточнения необходимы для получения окончательных отливок.
После добавления уточнений расплав можно испытать несколько раз, чтобы можно было точно настроить партию в соответствии с конкретным стандартом.
Как только правильный «рецепт» металла доступен, печь выпускается и заливается в изложницы, обычно через литейную машину. Затем расплав остывают, складывают и продают в виде литых кремний-алюминиевых слитков различным отраслям промышленности для повторного использования. В основном производятся литые сплавы типа ADC12, LM2, AlSi132, LM24 и др. Эти слитки вторичных сплавов используются на предприятиях по литью под давлением.
Наклонные вращающиеся печи используются для переработки алюминиевого лома, что дает более высокий выход по сравнению с отражательными печами (печь Скелнера).
Скорость переработки [ править ]
Бразилия перерабатывает 98,2% производства алюминиевых банок, что эквивалентно 14,7 миллиардам банок для напитков в год, [15] занимая первое место в мире, что превышает уровень утилизации в Японии 82,5% . Бразилия восемь лет подряд возглавляет список по переработке алюминиевых банок. [16]
Вторичная переработка алюминия [ править ]
Белый шлак, остаток от производства первичного алюминия и вторичной переработки, обычно классифицируемый как отходы [17], по- прежнему содержит полезные количества алюминия, который можно извлечь промышленным способом. [18] В процессе производятся алюминиевые заготовки вместе с очень сложными отходами. С этими отходами трудно справиться. Он реагирует с водой, выделяя смесь газов (включая, среди прочего, водород , ацетилен и аммиак ), которая самовоспламеняется при контакте с воздухом; [19] контакт с влажным воздухом приводит к выделению большого количества газообразного аммиака. Однако, несмотря на эти трудности, отходы нашли применение в качестве наполнителя в асфальте.и бетон . [20]
См. Также [ править ]
- Экологические проблемы при добыче полезных ископаемых
- Переработка черных металлов
Ссылки [ править ]
- ^ "Цена добродетели" . Экономист . 7 июня 2007 г.
- ^ Minerals.usgs.gov
- ^ EPA. «Обычные отходы и материалы» . Проверено 27 апреля 2012 года .
- ^ Шлезингер, Марк (2006). Переработка алюминия . CRC Press. п. 248. ISBN 978-0-8493-9662-5.
- ^ "WasteOnline: переработка металлов, алюминия и стали" . Архивировано из оригинала на 2007-10-16 . Проверено 6 июня 2006 .
- ^ AG, interstruct. «Переработка алюминия - долговечное развитие» . recycling.world-aluminium.org . Проверено 26 октября 2018 .
- ^ Международный институт алюминия
- ^ Алюминий: Элемент устойчивости Отчет об устойчивом развитии алюминиевой промышленности Северной Америки (PDF) (Отчет). Алюминиевая ассоциация. Сентябрь 2011 г.
- ^ «Производство с помощью литья под давлением: экологически чистый вариант» . NADCA Design . 2017-01-21 . Проверено 8 марта 2017 .
- ^ "Алюминиевая организация: Экологические проблемы" . Архивировано из оригинала на 2010-10-06 . Проверено 28 ноября 2010 .
- ^ Aluminium.org: Как переработать алюминий?
- ^ www.metalwebnews.com: Практика плавки
- ^ «Проблемы литья алюминия и алюминиевых сплавов» . key-to-metals.com .
- ^ Первичный алюминий Alcoa - Северная Америка: Продукция
- ^ «В 2009 году Бразилия снова была ведущей страной в мире по сбору алюминиевых банок для напитков с уровнем переработки 98,2%» . Alu - алюминий для будущих поколений. 2010 . Проверено 26 марта 2013 .
- ^ «Безработные катадоры Бразилии поддерживают высокий уровень утилизации отходов, зарабатывая столь необходимые деньги. - Бесплатная онлайн-библиотека» . Thefreelibrary.com. 2010-03-22 . Проверено 15 ноября 2012 .
- ^ Остатки от переработки алюминиевого шлака в цемент
- ^ Hwang, JY, Huang, X., Xu, Z. (2006), восстановление металлов из алюминиевого дросса и соли торт, журнал полезных ископаемых и характеристик материалов и машиностроения. Vol. 5, No. 1, pp 47-62
- ^ Почему вызывают беспокойство окалина и соленый пирог?
- ^ Данстер, М., Мулиний Ф., Эбботты, Б., Конра, А., Адамс, К., Widyatmoko, D. (2005). Дополнительные преимущества использования новых потоков промышленных отходов в качестве вторичных заполнителей как в бетоне, так и в асфальте. Программа исследования агрегатов DTI / WRAP STBF 13 / 15C. Программа действий по отходам и ресурсам
Внешние ссылки [ править ]
- Мировые заводы по производству вторичного алюминия - список компаний, производящих вторичный алюминий (т. Е. Переработанный или переплавленный из металлолома)