Физическая сортировка алюминиевого лома

Выгода от алюминиевого лома

Переработка алюминиевого лома имеет ряд ключевых экологических и экономических выгод. По сравнению с другими материалами, которые производят  в больших объемах, производство алюминия имеет самую большую разницу в потреблении энергии между первичным и вторичным производством:

  • 186 мегаджоулей на килограмм для первичного алюминия и
  • 10-20 мегаджоулей для вторичного алюминия.

Поэтому многие производители стремятся увеличить применение вторичных материалов. Однако, накопление вредных примесей в этих потоках вторичного алюминия является значительным барьером и ограничением для продвижения этих целей.

Примеси и загрязнения в алюминиевом ломе

Накопление вредных примесей является общей проблемой переработки всех вторичных материалов. В случае алюминия список нежелательных элементов является весьма длинным, включая – и не только – кремний, магний, никель, цинк, свинец, хром, железо, медь, ванадий и марганец.

Переработка вторичных металлов является металлургическим процессом и поэтому управляется законами термодинамики. Удаление нежелательных элементов из потока металлического лома связано с энергетическими соображениями процесса их плавления. По сравнению с другими металлами алюминий проявляет высокую степень трудности в удалении примесных элементов просто из-за термодинамических барьеров. Поэтому при отсутствии термодинамических решений этой проблемы производители должны решать их другими способами.

Разбавление первичным алюминием

В алюминиевой промышленности применяют много решений, чтобы преодолеть негативное влияние переработки лома на рост нежелательных элементов в готовом металле. Разбавление первичным алюминием – это наиболее частое решение, которое применяют в настоящее время в промышленности. Кроме экономических потерь, этот способ еще и снижает производительность переплава вторичных сплавов, так как требует дополнительной технологической операции.

Переработка с понижением качества

Другим частым способом  является переработка алюминиевых лома и отходов с понижением их исходного качества. По-английски это называют «down-cycling». Это позволяет использовать более низкие категории алюминиевого лома, но отрицательно сказывается на прибыльности переработки алюминия. Примером такой «переработки с понижением» является применение лома деформируемого алюминия  для производства алюминиевых литейных сплавов из-за их способности поглощать более высокое содержание кремния.

В последние годы стали развиваться новые технологии предварительной – до переплава – сортировки алюминиевого лома. Одно из направлений таких технологий основано на физическом разделении потоков твердого лома для предотвращения смешивания металлов и элементов.

Технологии физической сортировки

Физическую  сортировку алюминиевого лома применяют для лома, который уже измельчен. Большинство автомобильного лома, например, проходит определенную операцию измельчения перед тем как его продают на переплавку производителями вторичного алюминия. Именно на таком автомобильном ломе и развивались большинство технологий физической сортировки, так этот лом составляет большую часть всего оборота алюминиевого лома.

Например, в Соединенных Штатах работают более 200 предприятий, которые занимаются измельчением алюминиевого лома. В основном они применяют большие молоты для сплющивания и разламывания алюминиевых деталей на куски не больше 100 мм. Методы физической сортировки алюминиевого лома часто применяют после определенной предварительной сортировки, а также после тепловой обработки для удаления с алюминия краски, бумажных и пластиковых наклеек и других покрытий.

Методы физической сортировки

К методам физической сортировки алюминиевого лома относят следующие.

  • Магнитный метод. Разделяет железных и нежелезные компоненты лома.
  • Воздушный метод. Отделяет легкие компоненты (пластик, резина, пена) от тяжелых (металлы);
  • Токовихревой метод. Разделяет различные металлы.
  • Метод погружения-всплытия. Разделяет различные по плотности металлы путем погружения их в жидкости с высокой и различной плотностью.
  • Сортировка по цвету, Производится вручную или с помощью спектрометра.
  • Метод горячего разрушения. Отделяет эвтектические силумины от деформируемых алюминиевых сплавов. Нагрев до температуры чуть ниже эвтектической сильно ослабляет эвтектические сплавы по границам зерен – в отличие от сплавов с малым содержанием кремния.

diagramma-fizicheskoy-sortirovki-alyuminievogo-lomaРисунок – Пример последовательности физического разделения
смешанного алюминиевого лома, в частности, автомобильного

Источник:
G. Gaustad et al / Resourses, Conservation and recycling 58 (2012) 79-87