Рециклинг алюминия

Рециклинг алюминия


( Голосов: 1 ) 

В настоящее время промышленное производство занимает очень важную роль в жизни общества. С каждым годом появляются новые промышленные предприятия, происходит перераспределение спроса и предложения на различные виды продукции предприятий. В то же самое время предприятия оказывают огромное влияние на окружающую среду. Происходить выработка природных ресурсов, образование и складирование или утилизация производственных отходов.

  • Дополнительная информация


    • Авторы:
    • Учебное заведение:Уральский федеральный университет (УрФУ)

В настоящее время промышленное производство занимает очень важную роль в жизни общества. С каждым годом появляются новые промышленные предприятия, происходит перераспределение спроса и предложения на различные виды продукции предприятий. В то же самое время предприятия оказывают огромное влияние на окружающую среду. Происходить выработка природных ресурсов, образование и складирование или утилизация производственных отходов.

Сегодня в мире все больше внимания уделяют вопросам рационального природопользования. Данное направление имеет рад острых проблем. Во-первых, не обходимо внедрять новые технологии при добыче производственно сырья. Во-вторых, нужно реально оценивать уровень воздействия предприятий на биосферу. В-третьих, существует проблема по разработке, внедрение новых технологий в производство, которые могут сократить негативное влияние на окружающую среду. В-четвертых, для развития этого направления нужны определенные немалые инвестиции.

Проблемы рационального природопользования привели к появлению новых производств таких, как переработка накопленных раннее отходов. Одним из них является рециклинг алюминия.

На данный в мире алюминий является одним из самых востребованных металлов. Основными областями применения алюминиевой продукции в мире являются транспортное машиностроение, строительство и упаковочные материалы, совокупная доля которых в промышленно развитых странах составляет около 70–80% общего потребления алюминия.

Алюминий широко применяется для изготовления банок для прохладительных напитков, консервных банок, аэрозольных баллонов, оберточной фольги, блистерных упаковок, баков и пр.

Упаковка потребляет около 21% общего количества алюминия — и эта цифра остается сравнительно постоянной. В США доля упаковки составляет 28%. В последние годы мировое потребление алюминиевых полуфабрикатов, включая отливки, находится в среднем на уровне 22 млн. т. Следовательно, на упаковку расходуется около 4,5-4,7 млн. т алюминия.

В Китае, занимающим второе место в мире после США по объему потребления алюминия, структура использования металла следующая: строительство — 38%, транспорт — 20%, общее машиностроение и электротехника — 22%, упаковка — 2%, прочее — 18%. В 2008 г. потребление алюминия в России достигнет 1,1 млн. т.

По распространенности в природе алюминий занимает первое место среди цветных металлов; его содержание в земной коре составляет 7,45%. Однако, несмотря на широкую распространенность в природе, алюминий до конца XIX века принадлежал к числу редких металлов. В чистом виде алюминий не встречается вследствие своей высокой химической активности. Он преимущественно встречается в виде соединений с кислородом и кремнием — алюмосиликатов. В настоящее время производство алюминия разделяют на производство первичного и вторичного (рециклинг) алюминия. Технологии производства первичного и вторичного алюминия имеют значительные отличия.

Технологический процесс получения первичного алюминия состоит из стадий:

  1. Получение глинозема из алюминиевых руд (процесс представляет собой механическую подготовку и обработку бокситов химическими реагентами, и последующий обжиг получившегося глинозема).
  2. Получение алюминия из глинозема.

Технологический процесс получения вторичного алюминия состоит из основных стадий:

  1. Отходы переплавляют после грубой предварительной сортировки.
  2. Содержащиеся в этих отходах железо, никель или медь, точка плавления, которых выше точки плавления алюминия, при плавке в печи остаются в шлаке, а алюминий выпускается из печи.
  3. Рафинирование и продувка газом (хлором или азотом) проводится для удаления из отходов неметаллических включений типа окислов, нитридов, карбидов. Так же для удаления металлических примесей из расплава известны такие методы, как присадка магния и вакуумирование.

Сегодня важнейшую роль в развитии алюминиевой промышленности занимает производства вторичного алюминия. Главными преимуществами рециклинга алюминия по сравнению с производством первичного металла являются экономия рудных и энергетических ресурсов, существенное снижение вредного воздействия на экологию и утилизация отходов потребления.
Сегодня Россия является одной из самых крупных индустриальных держав. Промышленные отрасли страны из года в год становятся производителями алюминиевого лома (таблица 1).

Таблица 1. Расчетные срок службы и выход отходов алюминиевых изделий в России в отраслях

Отрасли

Срок службы, лет

Коэффициент выхода отходов, %

Транспорт

10

75

Машиностроение

10

60

Электротехника

15

80

Строительство

30

40

Оборудование

10

60

Тара, упаковка

2

50

Товары бытового потребления

15

30

Для России рециклинг алюминия очень актуален и органично вписывается в государственную экологическую политику. В нашей стране, накопилось более 1672,2 млн.т отходов металлургического производства и производства готовых металлических изделий. Однако средний уровень использования промышленных отходов составляет примерно 36%.

В России действуют около 400 предприятий, перерабатывающих алюминиевый скрап, которые можно разделить на три группы.

Первая группа — предприятия бывшего Вторцветмета: ОАО «Подольский завод цветных металлов» в Московском регионе; ОАО «Сухоложский завод Вторцветмет» в Свердловской области; ОАО «Пермцветмет» в Перми; ОАО «Орловские металлы» около Орла и др. Производство заводов этой группы составляет 15-30 тыс.т в месяц.

Вторая группа — металлургические предприятия: Самарский металлургический завод, Белокалитвенское металлургическое производственное объединение (Ростов и др. Производительность заводов этой группы 70-150 тыс.т в месяц.

Третья группа — остальные предприятия, созданные в основном за последние десятилетие. Большинство таких предприятий обладают мощностями 100-2000 т продукции в месяц. Совокупный выпуск этих организаций превышает 50% от общего производства вторичного алюминия в России.

Несмотря на огромное число предприятий по производству вторичного алюминия, миру не удается сократить количество алюминиевого лома. Это можно объяснить недостатком современного оборудования применяемого при производстве металла. Конечно, развитие отрасли по рециклингу алюминия привело к сокращению объемов образования лома. В тоже время появилась проблема, связанная с недостатком качественного сырья (лома, с низким содержанием других металлов сплавов и неметаллических примесей). Сегодня предприятия начинают перерабатывать алюминиевый лом с более высоким содержанием примесей, что осложняет технологии производства вторичного алюминия. В итоге у переработчиков появляется проблема рационального использования ресурсов своего предприятия. Именно поэтому сегодня особо острой является необходимость разработке более эффективных методов переработки вторичного алюминия и модернизации оборудования данного производства. Все это необходимо для сокращения затрат на технологические процессы, снижения негативного влияния на окружающую среду, а так же для расширения номенклатуры выпускаемых сплавов и обеспечения высокого качества продукции.

В настоящее время в странах СНГ в ситуации с производством вторичных алюминиевых сплавов проявляется существенное отставание от западноевропейских заводов по переплавке алюминиевого лома и отходов.

В связи с этим, сегодня вновь становятся актуальными следующие направления в развитии производства вторичных алюминиевых сплавов:

1. Использование рациональной для каждого предприятия схемы обращения с алюминиевыми шлаками.
Снижение потерь металла со шлаками определяются условиями шлакообразования при плавке алюминиевого лома:
а) наличием загрязнений на амортизационном ломе, его влажностью и степенью коррозии, скорость нагрева лома в печи во время плавки;
б) теплопередачей в слой шихты в пространстве печи;
в) наличием в составе шихты фрагментов лома с повышенным содержанием магния.
2. Совершенствование технологии подготовки алюминиевого лома к плавке.
Снижение выхода шлака и потерь металла с ними предопределяют следующие этапы по подготовке шихты к плавке, а также и по проведению самого процесса плавления лома в печи.
К ним относятся в первую очередь применение технологии дробления, сепарации (пневматической и магнитной), что позволяет:
а) очистить лом от механических загрязнений и окислов.
б) высушить лом за счёт тепла выделяемого при дроблении лома.
3. Снижение затрат на рафинирование от магния при производстве сплавов с Mg<0,1 % с одновременным решением вопросов снижения выбросов солей в окружающую среду.
Реализация данного направления связана с:
а) Использование нового флюса с наименьшим расходом. Это позволит сократить образование хлоридов и фторидов.
б) Использование вне печной обработки.
4. Совершенствование технологии переработки ломов.

Данное направление связано с модернизацией старых и проектированием новых промышленных установок для производства вторичного алюминия.
Примером развития данного направления является реконструкция отражательной печи для плавления отходов алюминия с заменой рекуперативных горелок на регенеративные блоки.

При переходе с установившейся на заводах технологии плавки на плавку с «горячим ходом», (до 1200º С под сводом плавильной печи) извлечения можно повысить ещё как минимум на 1,5%.

Однако в существующих на заводах отражательных печах с горелками отечественного производства, работающими на холодном или подогретом до 200º С воздухе достижение такой температуры в плавильном пространстве потребует повышение расхода топлива, как минимум на 25-30 %, что повлечёт за собой увеличение объёма дымовых газов и их температуры. Существующие системы дымоотвода и газоочистки вряд ли справятся с новыми параметрами отходящих газов.

В сложившейся ситуации единственным выходом является применение системы регенерации тепла дымовых газов с использованием горелок работающих на подогретом до 900° С воздухе.

Система позволяет сократить на 25-30% расход топлива и снизить температуры отходящих дымовых газов до 200-260º С.

Последний факт существенно облегчит работу системы пылеулавливания и значительно сократит выбросы вредных веществ в окружающую среду.

В условиях увеличения дефицита сырья для выплавки высококачественных вторичных алюминиевых сплавов. Внедрение рациональных схем подготовки и металлургической переработки лома алюминия, повышающей извлечение и качество металла является актуальной задачей.

С точки зрения минимизации инвестиций, самыми приемлемыми являются следующие мероприятия:

  • Использование рациональных схем переработки алюминиевых шлаков, позволяющих возвращать в производство увлеченный при выгребе шлака из печи металл и сокращающих засорение металла примесями при хранении шлаков на полигоне отходов.
  • Приобретение установок дробления и сепарации алюминиевого лома.
  • Внедрение передовых технологий рафинирования алюминиевых сплавов с целью сокращения расходов активных флюсов и повышения качества металла по содержанию неметаллических включений и водорода.
  • Применение современных систем регенерации тепла отходящих газов, с целью подогрева воздуха поступающего на горение до 900° С.
  • Голоднова А.И.,
  • Дружинин Г.М.,
  • Советкин В.Л.

Проблемы рационального природопользования привели к появлению новых производств таких, как переработка накопленных раннее отходов. Одним из них является рециклинг алюминия.

  • рециклинг;
  • отходы;
  • алюминий;
  • рециклинг алюминия;
  • вторичный алюминий;
  • алюминиевый лом.
  1. Макаров Г.С «РЕЦИКЛИНГ АЛЮМИНИЯ» // Журнал «Метало снабжение и сбыт» №4. 2007. с. 88-91
  2. Фёдоров В. «Вторичный алюминий важное сырьё XXI века!»// Журнал «Вторичные ресурсы» № 4-5 2008, с. 58-59.
  3. Карпел С. Проблемы очистки вторичного алюминия // Журнал. Металлыевразии. 2007. №1. С. 1-4
  4. Худяков И.Ф., Дорошкевич А.П., Карелов С.В. // Металлургия вторичных цветных сплавов, М. Металлургия, 1987
  5. Купряков Ю.П. // Шахтная плавка вторичного сырья цветных металлов, Москва. ЦНИИцветметэкономики и информации. 1995 г.

ПОДЕЛИСЬ ИНТЕРЕСНОЙ ИНФОРМАЦИЕЙ

MetalSpace

Опубликовано MetalSpace

Адрес электронной почты: info@metalspace.ru
Предлагаем сотрудничество
  • Опубликуй свои произведения в электронной форме.
  • Размести научную статью или пресс-релизы на страницах нашего портала.

Оставь комментарий