Производство вторичного алюминия

Важнейшей областью применения вторичных сплавов является производство алюминиевого фасонного литья. В DIN 1725, лист 2 (DIN – это технические нормы, которые разрабатываются, принимаются и публикуются Немецким институтом по стандартизации) наряду со стандартными марками сплавов приведены многочисленные марки сплавов, производимых литейными заводами. Перечень сплавов, выпускаемых этими заводами, содержит, кроме стандартных, некоторые нестандартные сплавы.

Безупречное приготовление алюминиевого скрапа в самых разнообразных пропорциях можно осуществлять только на специально оборудованных плавильных заводах. Представление о сложном рабочем процессе на таком заводе дает рисунок 1.

Рисунок 1 - Рабочий процесс подготовки алюминиего скрапа (по Фульда – Гинзбергу)

Отходы переплавляют после грубой предвари­тельной сортировки. Содержащиеся в этих отхо­дах железо, никель или медь, точка плавления ко­торых выше точки пла­вления алюминия, при плавке в плавильной по­роговой печи остаются в ней, а алюминий выплавляется. Для удаления из отходов неметаллических включений типа окислов, нитридов, карбидов или газов применяют обра­ботку расплавленного ме­талла солями или (что рациональней) продувку газом — хлором или азо­том.

Для удаления метал­лических примесей из расплава известны раз­личные методы, например присадка магния и ваку­умирование – метод Бекша (Becksche); при­садка цинка или ртути с последующим вакуумированием – субгалогенный метод. Удаление магния ограничивается введением в расплавленный металл хлора. Путем введения добавок, точно определяемых составом расплава, получают заданный литейный сплав.

Сырьё для производства вторичного алюминия

Классификация и характеристика вторичного сырья

Лом и отходы алюминия классифицируются по физическим признакам на классы, по химическому составу – на группы и марки, по показателям качества – на сорта.

Лом и отходы алюминия и алюминиевых сплавов разделены на три класса (ГОСТ 1639-93):

Группа I. Алюминий чистый (нелегированный), содержащий Al – не мене 99%, примесей – не более 1%.

Группа II. Сплавы алюминиевые деформируемые с низким содержанием магния, не более (%): Mg – 0,8; Cu - 4.8; Fe – 0.7; Si - 0,7; Zn – 0,3.

Группа III. Сплавы алюминиевые деформируемые с высоким содержанием магния не более (%): Mg – 1,8; Cu – 4,9; Fe – 0,7; Si - 0,7; Zn – 0,3.

Группа IV. Сплавы алюминиевые литейные с низким содержанием меди, не более (%): Si – 13,0; Fe – 1,5; Cu – 1,5; Mg – 0,6; Zn - 0,5.

Группа V. Сплавы алюминиевые литейные с высоким содержанием меди, не более (%): Si – 8,0; Fe – 1,6; Mg – 0,8; Zn - 0,6.

Группа VI. Сплавы алюминиевые деформируемые с высоким содержанием магния не более (%): Mg – 6,8; Fe – 0,5; Si - 0,8; Cu – 0,2; Zn – 0,2.

Группа VII. Сплавы алюминиевые литейные с высоким содержанием магния, не более (%): Mg – 13,0; Si – 1,3; Fe – 1,5; Cu – 0,3; Zn - 0,2.

Группа VIII. Сплавы алюминиевые деформируемые с высоким содержанием цинка, не более (%): Zn – 7,0; Mg – 2,8; Cu – 2,0; Fe – 0,7; Si - 0,7.

Группа IX. Сплавы алюминиевые литейные с высоким содержанием цинка, не более (%): Zn – 12,0; Si – 8,0; Cu – 5,0; Fe – 1,3; Mg – 0,3.

Группа X. Низкокачественные лом и кусковые отходы алюминия и алюминиевых сплавов, не отвечающие требованиям всех групп.

Качество лома и отходов определяет возможность их применения взамен первичного сырья для получения готовой продукции. Наиболее эффективно использовать лом и отходы алюминия на выпуск тех марок сплавов, при обработке которых они образовались, так как в данном случае сырье уже легировано необходимыми компонентами, что уменьшает или полностью исключает применение легирующих присадок. Приготовленные в результате этого вторичные сплавы после рафинирования практически не уступают первичным [8].

Источники образования вторичного сырья

Не весь металл, используемый в производстве, переходит в готовую продукцию – часть уходит в отходы, а часть – безвозвратно теряется.

Лом и отходы алюминия, формируются во всех отраслях промышленности, потребляющих как непосредственно цветные металлы, так и изделия и оборудование, содержащее алюминий.

Отходы алюминия и его сплавов в основном образуются при производстве:

• металлов и сплавов (шлаки, сплесы, съемы, сор и т.п.);
• проката и экструзии (концы, обрезки, опилки, обдирочная стружка);
• фасонного литья (шлаки, литники, выпоры, сплесы);
• кабельной продукции (концы и обрезь кабеля и проволоки, путанка).

Амортизационный лом получается в результате ликвидации основных средств (оборудования) в промышленности, на транспорте, в строительстве и сельском хозяйстве, при капитальном и текущем ремонте оборудования, агрегатов и конструкций; вследствие износа или прекращения пользования домашнего обихода.

Лом и отходы металлов подразделяют на оборотные (перерабатываемые в местах их образования) и товарные, направляемые для переработки на другие предприятия. Переработка лома и отходов в местах их образования – главное направление их рационального использования. Однако объемы переработки лома и отходов в местах их формирования ограничиваются техническими и технологическими возможностями этих предприятий. В среднем доля отходов по вторичному алюминию составляет 75%, а доля амортизированного лома – 25%.

Рисунок 2 - Различные виды алюминиевого лома

Наиболее полное и комплексное использование всех ценных компонентов, содержащихся в ломе, может быть достигнуто при условии их переработки на сплавы, аналогичные или близкие по своему составу к исходному сырью. Однако значительная часть лома алюминия вместе с ломом черных металлов поступает на производство стали, ухудшая ее качество.

Большое количество лома практически не вовлекается в заготовку. Практически не используется лом консервной тары, в которой поставляется огромное количество напитков. Много алюминия вывозится на свалки, остается в отработанных шахтах, на стройках и других предприятиях [8].