Вторичный алюминий

Рециклинг алюминия

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.

Алюминиевый лом

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. Сильно загрязненный алюминиевый лом плавят под защитным слоем флюса в специальных роторных печах. 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.

 

 

Роторная печь для переплавки загрязненного алюминиевого лома

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.