Рециклинг алюминиевых банок

Old aluminium scrap

Основными источниками для переработки алюминиевого лома из конструкций и изделий, которые выработали свой срок службы, являются (рисунок 1):

• строительство;
• транспорт;
• машиностроение;
• электротехническая промышленность;
• упаковка продуктов.

Figure 1 – The most important sources of old aluminium scrap [3]

Aluminium beverage cans

Применение алюминия в упаковке продуктов подразделяется на две подкатегории:

• жесткие контейнеры (банки) и
• фольга.

Алюминиевые банки для прохладительных напитков начали применять в США в 1959 году. Спустя два десятилетия алюминиевые банки стали доминировать в упаковке прохладительных напитков и пива. Хотя некоторая конкуренция с пластиковыми и стеклянными бутылками еще сохраняется. Считают, что средний американец употребляет около 350 алюминиевых банок в год. Такому положению дел способствует исключительная способность алюминия к переработке снова в алюминий.

На рисунке 2 показаны различные методы изготовления алюминевых емкостей, банок и баночек для упаковки пищевых продуктов и напитков, в том числе пива.

 

Figure  2 –  Methods of Making Cans from Sheet [2]

3-piece cans

В старые времена все банки изготавливали из трех деталей: корпуса, дна и крышки. Корпус круглой банки скатывали из листовой заготовки, а затем соединяли продольным сварным швом. По торцам этого цилиндра закатывали отдельные дно и крышку (см. рисунок 1 слева). Этот метод метод применялся при изготовлении стальных (жестяных) банок для фруктов, зелени и мяса, а также пива и напитков. Для алюминиевых банок из трех деталей применяли адгезионное соединение и сварку. Для этого длинную сварную трубу резали на цилиндры для корпусов банок. Эти методы для алюминиевых банок были были заброшены после изобретения банки из двух деталей.

2-piece cans

В настоящее время все алюминиевые банки изготавливают по методу двух деталей с объединенными стенкой и дном. Отдельная крышка кустанавливается после заполнения банки (рисунок 1 справа).

Алюминиевые банки изготавливают двумя различными методами. Пищевые банки, которые после заполнения и обработки имеют малое внутреннее давление, имеют дно и стенку одинаковой толщины. Эти банки изготоавливают путем штампоавки и неглубокой вытяжки из лакированного листа. Оборудование является довольно простым с широкой возможностью настройки под разные размеры и формы.

С другой стороны, банки для пива и напитков должны выдерживать довольно значительное внутреннее давление. Поэтому они имеют толстое, в виде купола дно, но могут иметь очень тонкую стенку. В этом случае необходимая жесткость обеспечивается высоким давлением внутри банки. Эти алюминиевые банки изготавливают путем drawing a cup from plain aluminium sheet and thinning, or ironing, the walls to about one third of the base thickness.

Оборудование требует высокой степени точности. Это оборудование предназначено для изготовления только одного типоразмера банок. Однако это оправдано, так как рынок требует миллиардов банок в год.

Recycling

Алюминиевый слиток из алюминиевого лома требует только 5 % энергии, из той, которая нужна для производства первичного алюминия из бокситов. Обычно алюминий из использованных банок перерабатывают, чтобы производить ноые банки или новую аналогичную продукцию [2].

Корпус банки

Пищевые банки

Всем знакомы прямоугольные или овальные рыбные консервные банки, а также мелкие круглые банки для различных пищевых продуктов (рисунок 3). Их зготавливают одноразовой drawing из лакированной ленты или листа.

Основные алюминиевые сплавы и состояния, которые применяются для изготовления пищевых алюминиевых банок показаны в таблице на рисунке 4.

• Невысокие (с малой вытяжкой) корпуса пищевых банок изготавливают обычно из спплава 3005 в состоянии H46 (лакированный, 3/4 нагартовки).
• Более глубокая вытяжка требует более высокой способности к формовке, чем сплав 3005, но с аналогичной прочностью.  В этом случае применяют сплав с магнием 5052 в состоянии Н44 (лакированный, 1/2 нагартовки).

Крышки требуют высокой степени формуемости, в том числе при закатке при закрывании банки. Их также делают их сплава 5052 в состоянии 1/2 нагартовки.  Для крышек без устройства легкого открывания применяют сплав 3207 в состоянии Н48 (лакированный, полная нагартовка) [2].

 

Figure 3 – Varieties of Aluminium Food Cans [2]

Figure 4 – Principle Food Can Alloys

Aluminium beverage cans

На рисунке 5 показана типичный корпус банки для газированных напитков и пива. Обчно их производится из ленты толщиной 0,30 мм и эта толщина остается для ее дна. Эта толщина и спеециальная купольная форма дна банки выдерживает высокое внутренее давление и вес банок штабеля полных банок. Стенку раскатывают до 0,110 мм почти по все длине банки, кроме верхней горловины. Здесь толшина составляет 0,16 мм. Толстый фланец помогает надежно укупоривать наполненную банку.

Figure 5 – The typical body of the aluminium beverage can [2]

Корпуса банок для газированных напитков изготавливают из сплава 3004 или его модификацию сплав 3104 в состоянии Н19 (таблица на рисунке 6).

Рисунок 6 – Алюминиевые сплавы для корпуса банки для газированных напитков [2]

Easy-open lids (ends)

Именно изобретение в 1964 году встроенного устройства для легкого открывания алюминиевой банки послужило причиной ее оглушительного успеха (рисунок 7). Затем такую встроенную “открывашку внедрили в другие виды алюминиевой упаковки, в том числе, в банки для рыбных консервов (рисунок 8).

Рисунок 7 – Крышки банок для напиткови и пива со встроенными открывашками [2]

Рисунок 8 – Крышки различных алюминиевых банок [2]

 

• Для изготовления крышек банок для напитков и пива применяют лакированную алюминиевую ленту толщиной 0,26 мм из сплава 5182 в состоянии Н48.
• Крышки для пищевых банок изготавливают из лакированной ленты толщиной 0,25 мм или 0,28 мм из сплава 5052 в состоянии Н44.
• Открывашки (“tabs”) банок для напитков и пива изготавливают из ленты толщиной 0,45 мм из сплава 5042 в состоянии Н18.
• Открывашки (“tabs”) пищевых банок изготавливают также из ленты из сплава 5042, но в состоянии Н48 (лакированный) из-за особенностей технологии производства пищевых консервов.

Рисунок 8 – Алюминиевые сплавы для крышек и открывашек (“tabs”) различных алюминиевых банок [2]

Источники:

1. Mark E. Schlesinger, Aluminum Recycling, 2011

2. TALAT Lecture 3710 – Case Study on Can Making

3. Gesamtverband der Aluminiumindustrie e.V. – www.aluinfo.de