Aluminiumrecycling
von Mark E. Schlesinger
Kapitel 1 – Einführung
- Eine kurze Geschichte des Aluminiumrecyclings
- Vorteile (und Herausforderungen) des Recyclings
Kapitel 2 – Der Erzkörper
- Das System aus geschmiedeter Aluminiumlegierung
- Das Gussaluminiumlegierungssystem
- Der Produktmix
Kapitel 3 – Schrottsammlung
- Der Materiallebenszyklus
- Praxis der Schrottsammlung
- Neuer Schrott
- Alter Schrott
- Transport
- Gebäude
- Al-Mn- und Al-Mn-Mg-Legierungen
- Draht und Kabel
Kapitel 4 – Ökonomie des Aluminiumrecyclings
- Geschichte der Aluminiumproduktion
- Produktion von Primäraluminium
- Verwendet
- Aluminiumrecycling
- Recycling gebrauchter Aluminium-Getränkedosen
- Aluminiumrecycling: Eine wirtschaftliche Perspektive
Kapitel 5 – BeneficiationTechnology
- Zerkleinerung
- Trennung
- Handsortierung
- Luftklassifizierung
- Magnetische Trennung
- Wirbelstromsortierung
- Schwerstofftrennung (HMS)
- Das Problem der Legierungstrennung
- Thermische Verarbeitung
- Entschichtung
- Pyrolyse von Verbundverpackungen
- Lackentfernung
- Teilweises Schmelzen
- Schweiß schmilzt
- Agglomeration
- Ballenpressen
- Brikettierung
Kapitel 6 – Benefiziationspraxis
- Neuer Schrott
- Siedlungsabfälle
- UBCs und andere Verpackungen
- Autoschrott
- Elektro- und Elektronikschrott
Kapitel 7 – Grundlagen des Schmelzofens
- Wärmeübertragungskinetik
- Verbrennung
- Die Chemie des Flussmittels
- Refraktäre Wechselwirkungen
Kapitel 8 – Ersatzteile und Zubehör für Schmelzöfen
- Brenner
- Verwendung von angereicherter Luft
- Regeneration
- Flammenmanipulation
- Schallwände
- Rekuperatoren
- Feuerfeste Materialien
- Rühren
- Umweltausrüstung
Kapitel 9 – Öfen für fossile Brennstoffe
- Einkammer-Designs
- Mehrkammeröfen
- Schmelzgeräte für kleine Mengen
- Drehöfen
- Warmhalte- und Dosieröfen
Kapitel 10 – Schmelzen im Elektroofen
- Induktionsöfen
- Kernlose Öfen
- Kanalöfen
- Widerstandsöfen
Kapitel 11 – Die Recyclingindustrie
- Wer recycelt Aluminium?
- Einflüsse auf die Aluminiumrecyclingindustrie
- Der Einfluss der Regierung
- Der Einfluss der Nachfrage
- Der Einfluss der Kosten
- Der Einfluss der Technologie
Kapitel 12 – Metallveredelung und -reinigung
- Häufige Verunreinigungen in geschmolzenem Aluminium
- Wasserstoff
- Reaktive Metalle
- Einschlüsse
- Die vierte Klasse von Verunreinigungen
- Grundlagen der Entfernung von Verunreinigungen
- Wasserstoff
- Reaktive Metalle
- Einschlüsse
- Verfeinerungsstrategie
- Schmelzofen
- Tiegelvorbehandlung
- Gießofen
- Inline-Entgasung
- Filtration
Kapitel 13 – Schlackenverarbeitung
- Arten von Schlacke
- Verarbeitungsmöglichkeiten für Schlacke
- Heiße Verarbeitung
- Optionen zur Schlackenkühlung
- Zerkleinerung
- Schmelzmöglichkeiten: Der Rotationssalzofen
- Salzfreie Prozesse
- Verarbeitung von Salzkuchen und Salzschlacken
Kapitel 14 – Sicherheits- und Umweltaspekte
- Sammlung und Benefizierung
- Thermische Verarbeitung und Schmelzen
- Reaktionen auf Gefahren
- Schrottbeschaffung und -lagerung
- Aufladen und Schmelzen
Einige sehr nützliche Abbildungen und Texte aus diesem Buch
Abbildung 5.21
Der Schmelzeverlust verschiedener Arten von beschichtetem und unbeschichtetem Schrott
direkt in einen Ofen eingefüllt (McAvoy et al.).
- Unabhängig von der Legierung oxidiert der bemalte oder lackierte Schrott stärker als blanker Schrott.
- Das Schmelzen unter einem Salzfluss hilft etwas, aber die Schmelzeverluste aus laminiertem Material sind immer noch vorbei 5%.
Abbildung 7.1 – Querschnitt eines Flammschmelzofens,
Veranschaulichung der Strahlungswärmeübertragung.
(Alchalabi, R., Meng, F., und Schälen, A.)
- Der Flammschmelzofen wird typischerweise mit Erdgas befeuert.
- Die Wärme wird vom Brenner auf die Mischung aus festem und/oder geschmolzenem Aluminium im darunter liegenden Herd (Ofenboden) übertragen.
- Ein Großteil der Wärme wird direkt von der Flamme auf das Metall übertragen.
- Ein Teil der Wärme wird durch indirekte Übertragung von der Flamme auf die feuerfesten Wände auf das Metall übertragen.
- Die Hitze wird von den Wänden reflektiert (prallt) und trifft auf das Aluminium im Kamin.
- Die Wärme kann mehrmals zwischen dem Metall und den Wänden hin- und herspringen, bevor sie vom Metall absorbiert wird, da Aluminium Wärme besser reflektiert als die meisten anderen Metalle.
- Infolge, Hallöfen verfügen über flache Bäder, Maximierung der Oberfläche pro Tonne enthaltenem Metall.
Abbildung 8.3 – Schematische Darstellung der regenerativen Brenneranordnung
für Flammschmelzofen. (Bowers, J.D.)
- Die Brenner sind an gegenüberliegenden Enden des Ofens montiert. Jeder Brenner verfügt über ein Regenerationsbett, Besteht aus einer nicht reaktiven Keramik.
- Wenn der Brenner links in Betrieb ist, Abgas wird rechts durch das Regenerationsbett gesaugt. Das Bett nimmt Wärme aus dem Abgas auf, erwärmen sich dabei.
- Letztlich, Der Brenner links wird abgeschaltet und der Brenner rechts angefeuert. Wenn das passiert, Verbrennungsluft wird durch das beheizte Regenerationsbett gesaugt. Die Luft wird durch das Bett vorgewärmt, das dabei seine Energie verliert.
- Gleichzeitig, Das Regenerationsbett auf der linken Seite wird geöffnet, um Abgas aufzunehmen, und wird wiederum erhitzt.
- Wenn das Regenerationsbett rechts den größten Teil seiner gespeicherten Wärme abgegeben hat, Der linke Brenner wird wieder betriebsbereit und der Vorgang wiederholt sich.
- Durch Vorwärmen der Luft, Durch die Regeneration werden die Flammentemperaturen erhöht, Verbesserung der Ofenproduktivität.
- Durch die Wärmerückgewinnung aus dem Abgas geht weniger Wärme aus dem Ofen verloren; Dies senkt die Kraftstoffkosten.
- Denn die Wirkung der Regeneration ähnelt der einer Sauerstoffanreicherung, Die beiden Techniken werden selten gleichzeitig angewendet.
Abbildung 9.1 – Allgemeiner Nassherd-Schmelzofen.
(McKenna, J.P. und Weisheit, A.)
- Schrott wird einfach in diesen Ofentyp gekippt oder geladen, die Ofenöffnung ist verschlossen, und das Schmelzen beginnt.
- Wenn das geschmolzene Metall die gewünschte Temperatur erreicht, Es wird entweder abgepumpt oder aus einem Loch im Boden gezapft.
- Brenner sind am dem Beschickungsschacht gegenüberliegenden Ende des Ofens montiert; Durch die Montage des Schornsteins in der Nähe des Füllschachts haben heiße Verbrennungsgase eine bessere Chance, auf ihrem Weg zum Schornstein Energie auf die Schmelze zu übertragen.
- Brenner können überdacht sein- oder seitlich montiert.
- Es ist üblich, nach dem Abstich einen Rest geschmolzenen Metalls im Ofenboden zu belassen. Dies erleichtert das Schmelzen für die nächste Charge und verringert die Beschädigung der unteren Feuerfestmaterialien durch den Stoß des hineingeschütteten Schrotts.
Abbildung 9.2 – Trockenherd-Schmelzofen.
(McKenna, J.P. und Weisheit, A.)
- Die Trockenherd Der Ofen verfügt über eine schräge Feuerstelle auf der rechten Seite, Auf diesen wird fester Schrott zum ersten Erhitzen gelegt.
- Während das Metall schmilzt, Es fließt über den Kamin in das Bad auf der linken Seite, andere metallische Materialien zurücklassen.
- Während des Erhitzungsprozesses trocknet der Schrott auch, Verringerung der Möglichkeit von Explosionen und Verringerung des Potenzials für Schmelzverluste durch Wechselwirkung zwischen Metall und Wasserdampf.
- Die Reduzierung des Schmelzeverlusts wird durch den Einsatz unterschiedlicher Flammenarten über dem Feststoffschrott und dem Metallbad verursacht. Im trockenen Herdbereich werden Konvektionsflammen eingesetzt, um die Wärmeübertragung auf den festen Schrott zu maximieren. Flache leuchtende Flammen erhitzen das geschmolzene Metall besser.
- Um die Kapazität zu maximieren, werden häufig Trockenherdöfen mit Topbeschickung eingesetzt.
- Trockenherdöfen sind die beliebteste Methode zum Schmelzen von großem oder sperrigem Schrott.
- Feuerfeste Materialien im erhöhten Teil des Herdes sind anfälliger für Brüche, da der feste Schrott ohne Polster darauf abgeladen wird.
- Aufgrund des fehlenden direkten Kontakts zwischen Verbrennungsgasen und der Ladung sind die thermischen Wirkungsgrade immer noch niedrig (30 to 35%).
- Auch die Schrottgröße ist immer noch eine Einschränkung, da kleinerer Schrott, der auf dem Herd aufgestapelt ist, weniger wahrscheinlich dort bleibt.
Abbildung 9.3 – Stapelschmelzer.
(McKenna, J.P. und Weisheit, A.)
- In Stapel Schmelzgeräte, Der Schrott wird direkt in den Abgaskamin eingespeist, Dadurch wird das Abgas gezwungen, durch den Schrott zu strömen, wenn dieser den Ofen verlässt.
- Während der erhitzte Schrott zur schrägen Feuerstelle hinabsteigt, zusätzliche Brenner schmelzen es, wodurch es in das Schmelzbad fließt. Dadurch kann wiederum mehr Schrott zum Herd gelangen, Schaffung eines halbkontinuierlichen Schmelzvorgangs.
- Das Stapelschmelzen hat gegenüber dem herkömmlichen Nassverfahren mehrere Vorteile- oder Trockenschmelzen. Am bedeutendsten ist die verbesserte Effizienz. Die Vorwärmung des Schrotts durch das Abgas verkürzt zudem die Schmelzzeit am Herd, Verbesserung der Ofenproduktivität. Durch den Verzicht auf die offene Beschickungsmulde wird der Schmelzeverlust reduziert und die Emissionen minimiert.
- Für sehr großen Schrott ist die Stapelschmelze nicht geeignet. Aber ein Stapel kann mit einem Trockenherd kombiniert werden, um eine Reihe von Ladungsmaterialien aufzunehmen.
- Das Stapelschmelzen hat einige Nachteile. Im Vordergrund steht die Kontrollierbarkeit; Schrott sinkt so schnell, wie er schmilzt, was es schwierig macht, die Schmelzgeschwindigkeit zu verlangsamen. Der Druck des Schrotts auf den Stapel begrenzt die Stapeltiefe, und dies wiederum begrenzt die Zeitspanne, in der es vorgeheizt werden kann.
- Eine ungleichmäßige Erwärmung ist auch ein Problem, wenn der zugeführte Schrott unterschiedliche Größen aufweist.
