Вторичный алюминий

Вторичный алюминий получают переработкой алюминиевого лома. Более точно этот процесс отражает иностранное слово «рециклинг» — действительно завершается один цикл жизни алюминия и начинается другой. Из алюминиевого лома нельзя получить первичный алюминий — его получают только у производителей первичного алюминия непосредственно электролизом из бокситов. Однако производители вторичного алюминия вполне могут получать из лома ценные и работоспособные сплавы, которые соответствуют требованиям стандартов. На различных этапах производства вторичного алюминия алюминий отделяют от большинства сопутствующих материалов, а затем переплавляют и подвергают дальнейшей очистке и обработке.

Плавление алюминия

Поскольку алюминий имеет очень высокое сродство с кислородом, он спонтанно реагирует с окружающим воздухом с образованием оксида алюминия. В твердом состоянии алюминия это не является проблемой, так этот оксид образует очень плотную пленку на поверхности алюминия, которая останавливает дальнейшее окисление. Эта пленка действует как антикоррозионная защита. В жидком состоянии также образуется оксидная пленка, но она находится в постоянном возмущении под воздействием термических сил, что приводит к постоянному окислению все нового алюминия. Это окисление становится особенно интенсивным, когда расплавленный металл имеет большую удельную площадь поверхности. Ясно, что реакцию окисления в ходе плавления алюминия необходимо ограничивать, так как массовый переход алюминия в его оксид приводит к потерям алюминия в ходе переработки.

 Печи плавления вторичного алюминия

Разработаны процессы плавления, которые подавляют окисление алюминия в ходе его плавления. При производстве вторичного алюминия широко применяются печи, в которых лом сразу погружается в ванну жидкого алюминия. Есть печи, в которых плавление происходит при полной изоляции расплава от окружающего воздуха. Наиболее часто применяется процесс плавления под защитным слоем флюса в специальных роторных печах, особенно когда лом сильно загрязнен. Применяемый флюс не только защищает расплав алюминия от окисления, но и помогает отделять оксидную пленку от жидкого алюминия и очищать от нее расплав. Кроме применения флюса при плавлении алюминия, применяют добавки для очистки расплава или добавляют небольшие количества легирующих элементов.

Производственный лом вторичного алюминия

Есть и другие неизбежные потери вторичного алюминия на протяжении всего производственного процесса. Некоторые из этих потерь возникают при обработке жидкого алюминия, другие – от получаемого брака. Часть металла теряется при очистке расплава в разливочной печи, а также в агрегатах по дегазации или фильтрованию жидкого алюминия. Определенная часть металла теряется при запуске или остановке литейного оборудования. Все производственные отходы вторичного алюминия могут и должны подвергаться повторной переплавке.

Производство вторичного алюминия

Производство вторичных алюминиевых сплавов обычно начинают с лома, химический состав которого близок к тому, что указан в заказе потребителя. Это может быть легко, если это однородный лом бракованных алюминиевых отливок или лом алюминиевых пивных банок. И это значительно сложнее, если это случайно собранный алюминиевый лом.

В большинстве случаев лом, загружаемый в плавильную печь, не вполне соответствует требованиям к конечному химическому составу заданного алюминиевого сплава. Поэтому необходимо вводить в расплав дополнительные легирующие добавки. Они могут быть из имеющегося лома, чистыми элементами или специальными сплавами – лигатурами. Обычно часть легирования производится в плавильной печи, окончательное легирование – в разливочной печи. Поэтому эти печи должны быть приспособлены для таких операций.

В алюминиевых плавильных печах применяют специальные добавки для защиты жидкого металла от окисления, удаления загрязнений или измельчения зерна в готовых слитках. Кроме того, в самой плавильной печи или во время передачи расплава к разливочному оборудованию производят обработку расплава такими газами, как аргон, хлор или азот, а также смесями этих газов.

Применение вторичного алюминия

В старые добрые времена переработка алюминия была намного проще. Лом собирали хороший – да и лома тогда было мало – и просто переплавляли. Получаемые при этом вторичные сплавы более или менее устраивали заказчиков. Ими разбавляли литейные сплавы при разливке отливок на литейных предприятиях. Проблем с экономией энергии тогда еще не было. С ростом потребления и применения алюминия его переработка стала более сложной. Сейчас заказчики хотят получать готовые вторичные алюминиевые сплавы, которые имеют заданный химический состав, потому что у многих из них оборудование позволяет только плавить готовый сплав и разливать его, а не обрабатывать или легировать его.

Вторичный алюминий — для раскисления стали

Удобнее всего применять вторичный алюминий при производстве чушек и гранул по ГОСТ 295-98 – там большой простор для примесей, которые содержатся в алюминиевом ломе. Эти чушки и гранулы применяются для раскисления стали и других нужд черной металлургии. ГОСТ 295-98 прямо указывает на применение именно вторичного алюминия. В этом стандарте всего три сплава – АВ97, АВ91 и АВ87. Цифры обозначают минимальное содержание в сплаве суммарного количества алюминия и магния.

Самый чистый сплав – сплав АВ97. Он допускает содержание магния не более 0,1 %, получается, что алюминия в нем – не менее 96,9 %. Однако этот сплав допускают повышенное содержание железа – теоретически аж до 2 % и поэтому никак не потянет, например, на деформируемые сплавы АД0 или АД1 по ГОСТ 4784-97.

Самый «грязный» сплав — сплав АВ87. Он позволяет следующее содержание примесей: меди – до 3,8 %, цинка – до 3,3 %, кремния – до 5,0 %, свинца – до 0,3 %, олова – до 0,2 %. Железо, марганец и никель могут входить в состав сплава в любом количестве при условии общего содержания всех примесей не более 13,0 %.

ГОСТ 1583-93 — вторичный алюминий в литейных сплавах

Литейные сплавы допускают повышенное по сравнению с деформируемыми сплавами содержание примесей, например, железа. В сплаве АК12 при литье под давлением максимальное содержание железа составляет 1,5 %, в сплаве АК5М2 – до 3,0 %. Поэтому вторичный алюминий широко применяется при приготовлении литейных сплавов.

Вторичный алюминий в деформируемых сплавах по ГОСТ 4784-97

В этих сплавах содержание примесей, в том числе железа,  значительно, ниже, чем, скажем, в литейных сплавах. Поэтому приготовление их из вторичного алюминия – более трудная задача. Как правило, вторичным алюминием разбавляют первичный алюминий или чистые производственные отходы до пределов содержания примесей, допускаемых требованиями стандарта или заказа.