همه چیز درباره بازیافت آلومینیوم

آلومینیوم (Aluminum)

عنصر شیمیایی آلومینیوم با عدد اتمی 13 و نیز نشان شیمیایی  AL ، دارای چگالی کمتر از سایر فلزات رایج می باشد ، برای مثال چگالی آن 3/1 چگالی فولاد می باشد. از آنجائیکه این عنصر میل زیادی برای ترکیب با اکسیژن دارد، بنابراین با قرار گرفتن در معرض هوا ، روی سطح آن یک لایه اکسید محافظ تشکیل می گردد.

عنصر آلومینیوم هم به لحاظ ظاهری هم به لحاظ رنگ و نیز از جنبه توانایی زیاد در انعکاس نور، شباهت بسیار زیادی به عنصر نقره دارد . میتوان گفت این عنصر نرم و شکل پذیر بوده و خاصیت غیر مغناطیسی دارد  و به همین سبب تجدید پذیر است. وجود یک ایزوتوپ پایدار در آن ، سبب شده تا تبدیل به دوازدهمین عنصر رایج در جهان گردد .

بازیافت آلومینیوم

فرآیندی که در آن از آلومینیوم در محصولات جدید استفاده می شود فرآیند بازیافت آلومینیوم گفته می شود. بازیافت آلومینیوم نسبت به استخراج آن به مراتب ارزان تر و به صرفه تر است . در واقع در بازیافت ضایعات ما تنها نیاز به %5 انرژی تولید آلومینیوم جدید خواهیم داشت.

در ایالات متحد چیزی در حدود 31 درصد از تمام آلومینیوم تولید شده از قراضه بازیافت می گردند. بیشترین کاربرد ضایعات آلومینیوم فرآورده شده برای تولید ظروف نوشیدنی می باشد و اکثر اوقات دوباره آن ها را به قوطی های آلومینیومی تبدیل می کنند. در بیشتر کشورهای پیشرفته جهان بازیافت قوطی های آلومینیومی یک فعالیت سود ده و مفید می باشد زیرا بسیاری از افراد معمولی جامعه در آن مشارکت خواهند داشت .

البته بازیافت آلومینیوم تنها به قوطی محدود نمی شود و ذوب کردن قراضه های بسیاری از محصولات آلومینیومی، ماده اولیه جهت تولید پروفیل در و پنجره و نیز انواع پروفیل های آلومینیوم را فراهم می کند.آلومینیوم حاصل از بازیافت کیفیتی برابر با آلومینیوم حاصل از شمش این فلز دارد، بنابراین برای انتخاب محصول باید به فرآیند تولید و آلیاژ توجه نمود.

تاریخچه بازیافت

بازیافت آلومینیوم از سال 1900 شروع شده بنابراین فرآیند جدیدی نیست از مناسب ترین راه ها برای جمع کردن سرمایه در جنگ جهانی دوم محسوب می شده ، البته تا اواخر سال 1960 نزد عموم مردم گسترش پیدا نکرده بود تا اینکه قوطی های آلومینیومی برای مواد آشامیدنی طرفدار پیدا کردند و این امر سبب آگاهی و توجه نسبت به بازیافت این فلز ارزشمند گردید.

مراحل بازیافت آلومینیوم

بطور معمول مراحل بازیافت به شرح زیر است:

• جمع آوری کردن ضایعات : فویل های سینی ، قوطی های نوشیدنی و نیز قوطی های آئروسل (انگلیسی) را از خانه ها جمع آوری می کنند. البته گاهی اوقات فویل ها جداگانه جمع آوری می شوند.
• مرتب کردن ضایعات : این مرحله فلزات با هم مخلوط می شود به ایستگاه انتقال زباله رفته و فشرده می شوند.
• فرآوری مجدد ضایعات: در این مرحله آلومینیوم فشرده به یک کارخانه بازفرآوری منتقل می شوند و در آن جا خرد شده ،تمیز و ذوب و در نهایت ریخته گری صورت می گیرد . در آخر فلز ذوب شده به شمش بزرگ تبدیل می گردد.
• نورد کردن ضایعات در چهارمین مرحله بازیافت آلومینیوم شمش های بزرگ به کارخانه نورد منتقل شده و نورد می شوند و تبدیل به ورق آلومینیوم جهت بسته بندی می گردند.
• تبدیل ضایعات : در نهایت ورق های آلومینیوم به طیف وسیعی از اقلام بسته بندی تیدیل خواهند شد و این مرحله نهایی بازیافت آلومینیوم می باشد.

انتخاب نوع کوره در فرآیند ذوب

با توجه به نوع فلز موجود در قراضه های آلومینیومی، محتوا و نوع ناخالصی ، فراوانی تغییر در محتوا و ترکیب آلیاژ شرایط موجود کار، هزینه های مصرفی ،انرژی مورد استفاده و کیفیت محصول می توان از انواع مختلف کوره های ذوب استفاده کرد. در اروپا هزینه انرژی زیاد است بنابراین راندمان انرژی دارای اولویت بالایی بوده و به همین سبب از کوره های دوار بسیار بیشتر از کوره های شعله ای استفاده می شود.

در عوض ،%95 ضایعات آلومینیومی در ایالات متحده درون کوره های واژگون کننده گاز ذوب می گردند، این کوره ها با بازدهی انرژی کمتر در حدود 30-20 % کارکرده و نیز نیازمند سرمایه کمتری هستند. هم چنین نگهداری و کارکردن با آن ها نسبت به کوره های دوار بهتر است.

برای انتخاب کوره دو عامل میزان فلز موجود در قراضه و نیز حجم تولید بسیار مهم است . نوع سوخت تفاوت اصلی بین کوره هاست که می تواند سوخت الکتریکی یا فسیلی باشد. آلومینیوم ثانویه معمولا در کوره هایی که با سوخت های فسیلی که اکثرا گاز طبیعی هستند، تولید می شوند، در اینجا فن آوری های اصلی کوره های شعله ای و دوار هستند.

1-کوره های برقی

در کارهای پردازش کوچک معمولاً از کوره های برقی استفاده می شود. این کوره ها برای ذوب قراضه ها نسبت به سوخت فسیلی مزیت هایی دارند. اولین مزیت گاز اگز در کمتر به دلیل عدم وجود محصولات احتراقی است. در نتیجه تولید ناخالصی ها کمتر و خلوص فلز بیشتر خواهند بود.

یک چاه جانبی برای شارژ کردن ضایعات در کوره های برقی تعبیه شده است که باعث می شود تا بدون نیاز به باز کردن درب ضایعات شارژ شده و گرمای کوره هدر نرود این کوره ها نسبت به کوره های گازی کارایی بالاتری دارند بویژه برای قراضه های کوچک اما در مقابل مزیت هایی که دارند دارای معایبی نیز هستند که از آن جمله می توان به پر سر و صدا بودن آن ها و اتلاف انرژی زیاد آن ها اشاره کرد .

2-کوره های القایی

به طور معمول بیشتر از %90 به لحاظ انرژی کارایی دارند، درصورتیکه کراس های گاز سود که در حقیقت ظروف مخصوص ذوب هستند ،حدود 15% تا 28% و کراس های گرم شده برقی تا 83% کارایی دارند. از دیگر معایب کوره های برقی به گران تر بودن برق نسبت به سوخت های فسیلی می توان اشاره کرد که این عیب باعث از بین رفتن مزیت هزینه می شود. از سوی دیگر کوره های برقی دارای حجم کوره کم می باشند و در مقیاس بزرگ یا کوره های فسیلی قابل قیاس نیستند

3-کوره های شعله ای

کوره های شعله ای با توجه به کاربرد مورد نظر به شکل های خاص، مستطیل ،گرد و یا ساده طراحی می گردند، برای دسترسی حداکثری در هنگام شارژ قراضه های آلومینیومی در هنگام بازیافت آلومینیوم طراحی کوره های شعله ای به شکل مستطیل با درب در قسمت جلو در عرض کامل خواهد بود، معمولاً فلز مذاب در درون این کوره ها قبل از ضربه زدن در دمای مورد نظر نگهداری می گردد. بازدهی انرژی در کوره های شعله ای معمولی بین 15 تا 39 درصد می باشد.

بازدهی معمولاً به صورت نسبت میان میزان گرمای جذب شده به وسیله مواد اولیه و میزان گرمای کل سوخت مصرف شده تعریف می گردد.

پایین بودن بازدهی انرژی و اشغال کردن فضای زیاد از معایب کوره های شعله ای می باشد. و در مقابل از مزایای آن می توان به پردازش حجم بالا و نیز پایین بودن هزینه های نگهداری و کارکرد اشاره نمود.

کوره  wet heart single chamber fumace ساده ترین نوع کوره شعله ای می باشد. در این کوره قراضه خیلی راحت وارد کوره شده و ذوب شدن شروع می شود. به طور معمول یک پاشنه فلز مذاب بعد از ضربه زدن در زیر محفظه مانده و سبب تسهیل روند ذوب بازار جدید می گردد.

Dry heart کوره ای است که از تکامل کوره wet heart single chamber به وجود آمده است. یک کوره شیب دار قبل از منطقه ذوب در این کوره وجود دارد. بنابراین در این کوره تا وقتی که دمای حمام نقطه معین شده پیدا نشود فلز روی بخار خشک باقی می ماند. در این زمان ، باری که از پیش گرم شده به حالت نیمه مذاب درون حمام فشار داده می شوند و فلز سرد مجدداً روی دیواره خشک قرار می گیرد. این موضوع سبب می شود میانگین سرعت ذوب بهبود پیدا کرده و مصرف انرژی کاهش می یابد.

رایند پیش گرم کردن قراضه به صورت یکپارچه و نیز ذوب غوطه ور معمولی مهم در طراحی کوره های دارای چند محفظه می باشد که ارائه گشته است .این کوره ها برای برگرداندن ضایعات با ناخالصی هایی مثل روغن ،پلاستیک ،رنگ طراحی شده اند. در درون محفظه پیش گرم و نیز گاز زدایی ،گازهایی که قابل احتراق هستند تبدیل می شوند . بنابراین مرحله احتراق و نیز احتراق پست در تمام اجاق گاز انجام می گیرد.

4- کوره های دوار

از دیگر کوره های مورد استفاده در بازیافت آلومینیوم کوره های دوار می باشند که از یک طبل استوانه ای که درون آن با مواد نسوز پوشانده شده تشکیل شده است. قراضه در درون کوره دوار توسط مشعل گاز طبیعی گرم می شود. این کوره ها نسبت به کوره های واژگون معمولی سریعتر و کارآمدتر هستند.

افزایش میزان ذوب،کاهش مقدار انتشار گازهای گلخانه ای، ترکیب  مداوم فلز و نیز مصرف کمتر سوخت به وسیله این نوع کوره حاصل می شود. این پدیده تا حدودی از چرخش بخش نسوز داخلی کوره ناشی می گردد که این باعث می شود از تماس مستقیم گرمای بیشتری به شارژ منتقل شود . کوره های دوار نگهداری مشکل تری داشته و نصب آن ها گران تر است .

بنابراین برای ذوب کردن خراش  و نیز قراضه های اکسید شده مناسب می باشد. ذوب قراضه در داخل کوره دوار بسیار پیچیده می باشد و به زحمت قابل آزمایش می باشد.ازدلایل این امرمی‌توان به توضیح کاملا تصادفی قراضه ناهمگون بودن ضایعات از نظرنوع شکل واندازه احتراق گاز وحمل ونقل انرژی اشاره کرد.

کوره های دوار و ذوب آلومینیوم و شبیه سازی عددی آن و نیز مدل سازی نقش اساسی در فرایند ذوب و بهبود آن دارد توسط این ابزارها می شود مقدار توزیع انرژی و میزان ذوب و در نهایت کارآیی فرآیند احتراق افزایش یافت و طرح کوره بهینه ‌سازی می‌شود.

همچنین این امر سبب کاهش انتشار آلاینده‌ها و اطمینانی افتن از کیفیت محصول مورد نظر میگردد و وقتی مرحله ذوب پایان یافت ، کوره متوقف می‌شودو فلزمذاب دردرون یک کوره نگهداری تخلیه وحفظ می‌شودودرنهایت بیشترتصفیه شده وبه طورمستقیم به شرکای صنعتی منتقل و یادرون قالب های شمش ریخته می گردد.

تقسیم بندی کوره های ذوب آلومینیوم براساس کاربرد

کوره های ذوب آلومینیوم به طور معمول تا بیشتر از ۹۰ درجه سانتی گراد قابلیت حرارت دادن فلزات را دارند اکثر فلزات دردماهای پایین ترازاین مقدار ذوب می شوندو به این علت بیشترین کاربرداین کوره هابرای ذوب آلومینیوم می باشد نام آن را کوره آلومینیوم نامیده‌اند سه دسته کوره ذوب بنابر کاربرد آنها وجوددارد.

1. دسته اول کوره های بازیافت ضایعات و ذوب آن ها هستند که به دونوع ساده و جکدار تقسیم می شوند.
2. دسته دوم کوره‌های آلیاژ سازی می باشندکه خود به دودسته کوره های اتاقکی وکوره های گهواره ای تقسیم می شوند.
3. دسته سوم کوره های ریخته گری هستندکه این دسته نیز به کوره بوته ای گرانیتی و کوره dcتقسیم میشود.

مزایای بازیافت آلومینیوم

قوطی های آلومینیومی تنها عنصری هستند که ساخته شده بوده و بیشتر از کیسه های پلاستیکی ضروری می شود. اما درست در نقطه مقابل کیسه های پلاستیکی که سبب به خطر افتادن زندگی موجودات دریایی می شوند و ایجاد زباله های زمین می شوند بازیافت آلومینیوم علاوه بر صرفه جویی در انرژی سبب افزایش عمر جامعه می‌شود بنابراین می توان گفت قوطی های آلومینیومی برای محیط زیست بسیار مفید هستند اگر ما برای بازیافت آن ها وقت بگذاریم.

بازیافت آلومینیوم سبب ذخیره انرژی پول و زمان و منابع طبیعی شده و ازطرفی سبب اشتغال زایی و افزایش کیفیت زندگی می گردد هرساله در ایالات متحده آمریکا بیشتر از۱۰۰ میلیارد قوطی آلومینیومی تولید شده و فروخته می شود.

اما معمولاً کمتر از نیمی از آن ها بازیافت می گردند در کشورهای دیگر نیز به همین صورت بوده آلومینیومی به زباله ها فرستاده می‌شود بنابراین سالانه حدود یک و نیم میلیون تن سرامیک های آلومینیومی به زباله ها فرستاده شده و هدر می‌رود و قوطی هایی که به زباله تبدیل می‌شوند باید باقوطی های جدید جایگزین شود این سبب می‌شود انرژی هدر رود و از طرفی سبب آسیب به محیط زیست می‌شود.

سالانه میلیون ها تن گازهای گلخانه‌ای نظیر 2co توسط صنعت آلومینیوم ایجاد می‌شود که به گرم شدن کره زمین منجر می شود.

چند بار می توان آلومینیوم را بازیافت نمود

محدودیتی برای بازیافت آلومینیوم وجود ندارد یعنی یک قطعه آلومینیومی را می توان بارها بازیافت نمود.  و این محرکی برای محیط زیست می باشد به این دلیل که آلومینیوم یک فلز پایدار می باشد که می توان آن را بارها و بارها و بدون ترس از دست دادن مواد بازیافت نمود قوطی های آلومینیومی تا 100 درصد قابلیت بازیافت دارند.

ازطرفی بازیافت آلومینیوم و تولید محصولات مورد نیازآلومینیومی از طریق بازیافت از نظر مصرف انرژی بسیار مناسب تر از تولید اولیه آلومینیوم می باشد البته قسمت ضایعات آلومینیوم برطبق درجه بندی های کیفی باهم متفاوت است و به طور معمول قسمت ضایعات پیستون، سرسیلندر، رینگ ظروف آلومینیومی بالاتر از سایر ضایعات مثل براده های آلومینیومی و قوطی می باشد .

بازیافت آلومینیوم و سرمایه گذاری درآن

ظرفیت آلومینیوم یکی ازروش های سریع سرمایه گذاری بسیاری در کشورهای پیشرفته محسوب می شود اگر پسماندهای خشک درست درچرخه یا بازیافت قرار گیرند منابع بسیار ارزشمند برای تامین مواد اولیه سایر کالاهای مورد نیاز در جامعه فراهم می شود. بازیافت آلومینیوم، مس، فولاد بقیه فلزات در مرحله اول برای حفظ محیط زیست بسیار ارزشمند محسوب می گردد.

از طرفی از نظر اقتصادی برای افراد فعال در این حوزه و نیز برای دولت سودی مناسب و چشمگیر در استفاده دوباره از آلومینیوم و سایر فلزات و مواد قابل بازیافت به مراتب هزینه بسیار کمتری نسبت به حفاری معدن و صنعت جامعه تحمیل می‌کند و نیز جلوی اتلاف منابع ملی و طبیعی را می گیرد.

بازیافت قوطی های فولادی

همین قوطی های کمپوت با قوطی های نوشابه متفاوت می باشد این محصولات فولادی به طور معمول با قلع پوشش داده می‌شود و به این دلیل که در حجم بالا تولید می شوند منبع بسیار خوبی برای جبران معدن های تجدید نشدنی قلع و آهن می باشند که برای تولید آنها معمولاً میلیون ها سال زمان می گذرد نسبت به قوطی های آلومینیومی فرآیند متفاوتی برای بازیافت دارند ابتدا قوطی‌ ها به وسیله یک محلول اسیدی شستشو می شوند تا لایه قلع روکش شده برسطح روی آن ها حل گردد.

در مرحله بعدی فولاد شده می‌شود و برای تولید مواد اولیه مورد نیاز برای تولید انواع پروفیل فولادی ذوب می گردد بازیافت فولاد نیز سبب کاهش هزینه های تولیدی و در نتیجه سبب کاهش قیمت پروفیل ها می گردد.

خط تولید شمش آلومینیوم از ضایعات

خط تولید شمش آلومینیوم از ضایعات چند مرحله است

1. کوره ریوربر دوابه ظرفیت آن3 تن است والبته قابل تغییر می باشد.
2. الک ویبره
3. شارژ اتوماتیک ضایعات درون کوره ها ماشین قالب گیری شما به طور اتوماتیک و دستگاه بازیابی و آلومینیوم از خاک از مزایای این روش می‌توان به نیاز حداقل نیروی انسانی و بهره وری بالا از دیدگاه مصرف انرژی هزینه درمان و ظرفیت تولید زیاد زمین به استهلاک کم اشاره کرد .