AluminiumschrottAktualisiert

Produktion von recyceltem Aluminium

Produktion von recyceltem Aluminium

Das Recycling von Aluminiumschrott ist ein komplexer interaktiver Prozess, Dazu gehören Zentren für die Sammlung und Verarbeitung von Schrott, Primäraluminiumproduzenten, Hersteller von Sekundäraluminium, metallverarbeitende Industrie und Verbraucher von Aluminiumprodukten. Abbildung 1 zeigt Materialflüsse in der Aluminiumindustrie, angefangen bei Primäraluminiumproduzenten bis hin zu verschiedenen Produktionsanlagen zur Verarbeitung und Umschmelzung von Aluminiumschrotten. Die Figur 2 präsentiert ein Modell der Struktur der weltweiten Produktion von recyceltem Aluminium, Darin werden die Stoffströme verschiedener Arten von Aluminiumschrott und die wichtigsten verwendeten Gerätetypen dargestellt [2].

Abbildung 1 – Stoffströme in der globalen Aluminiumindustrie:
Die Rolle von Sekundäraluminium [1]

Abbildung 2 – Stoffströme bei der Herstellung von recyceltem Aluminium [2]

Umschmelzer und Raffinerien

Sekundäraluminium aus Aluminiumschrott wird von zwei Arten von Industrieunternehmen gewonnen, die im Folgenden „Umschmelzer“ genannt werden und „Refiner“ [2, 7] (Feige. 3 und Abb. 4):

  • Umschmelzer:
    – relativ groß eingeschmolzen, reiner und leicht oxidierter Aluminiumschrott (Abbildung 3);
    – Herstellung von Knetlegierungen (Gehalt der Legierungselemente bis zu 10 %);
  • Veredler:
    – umgeschmolzen lackiert (Abbildung 4), verunreinigter und stark oxidierter Aluminiumschrott, einschließlich zerkleinert (Abbildung 5), Späne (Abb 6) und freundlich (Abbildung 7);
    – Herstellung von Gusslegierungen und Aluminium zur Desoxidation von Stahl; Gusslegierungen haben einen Legierungselementgehalt von bis zu 20 %.

Feige. 3 – Ort der Umschmelzer und Refiner in der Aluminiumproduktion [7]

Feige. 4 – Umschmelzwerke und Raffinerien in Europa [7]


Abbildung 5 – Die Rolle von Umschmelzern und Raffinierern in der Aluminiumindustrie [7]

Abbildung 6 – Reinaluminiumschrott [3]

Abbildung 7 – Lackierter Aluminiumschrott [3]

Abbildung 8 – Geschredderter Aluminiumdosenschrott [3]Abbildung 9 – Aluminiumschrott “Drehungen” [3]

Abbildung 10 – Aluminiumschlacke
enthält metallisches Aluminium 50-75 % [3]

Umschmelzer müssen die richtige Menge und Qualität des Aluminiumschrotts auswählen, zu “erhalten” in die chemische Zusammensetzung einer bestimmten verformbaren Aluminiumlegierung. Also ergreifen sie Maßnahmen, um verschiedene Aluminiumlegierungen sorgfältig zu trennen.

Raffinerien arbeiten in Bezug auf verschiedene Aluminiumlegierungen unter weniger strengen Bedingungen. Sie sind auf das Umschmelzen von Mischguss- und Knetlegierungen zu standardisierten Aluminiumlegierungen spezialisiert.. Für Raffinerien ist es üblich, verschiedene Legierungen in einer Charge proportional zu mischen, das in den Ofen geladen werden soll.

Aluminiumschrott: gekauft und intern

Recyceltes Aluminium wird aus zugekauftem und internem Aluminiumschrott hergestellt. Experimentelle Untersuchung der Eigenschaften von Schweißnähten in Längsrichtung in röhrenförmigen AA6060- und AA6082-Extrusionen, Was innerhalb des gleichen Unternehmens oder der gleichen Unternehmensgruppe entsteht und eingeschmolzen wird, wird als interner Schrott bezeichnet. Mit wenigen Ausnahmen, Raffinerien sind eigenständige kleine und mittlere Unternehmen, und Umschmelzwerke sind Unterabteilungen eines Unternehmens oder einer Unternehmensgruppe, die Aluminiumprodukte herstellen. Deswegen, Nur Umschmelzwerke produzieren Sekundäraluminium aus internem Schrott.

  • Bei der Aluminiumproduktion und der Herstellung von Halb- oder Fertigprodukten daraus entsteht neuer Schrott.
  • Es entsteht Altschrott, wenn es sich um ein aluminiumhaltiges Produkt handelt, das Ende seiner Lebensdauer erreicht, geht in den Schrott, sortiert und wieder eingeschmolzen.

Umschmelzen von Aluminiumschrott

Es ist bekannt, dass Aluminium mit Kohlenstoff oder Wasserstoff nahe seinem Schmelzpunkt nicht von seinem Oxid zu Metall reduziert werden kann, wie kommt es dazu, Zum Beispiel, mit Eisen. Diesbezüglich, bei der Herstellung von Primäraluminium, Es muss ein energieintensiver Elektrolyseprozess eingesetzt werden., zur Gewinnung von metallischem Aluminium aus Aluminiumoxid (Al2Ö3). Das Recycling von Aluminium beschränkt sich auf das Umschmelzen (Einschmelzen) von Aluminium aus aluminiumhaltigen Materialien, aus denen der Aluminiumschrott besteht. Damit steht eine einfache Methode zur Berechnung der Massenbilanz beim Aluminiumrecycling zur Verfügung (ohne Berücksichtigung des Einflusses von Legierungselementen) [2]:

(metallischer Aluminiumeingang) =
= (metallischer Aluminiumausgang) + (oxidiertes metallisches Aluminium) /1,89

Alle Oxide oder andere anorganische nichtmetallische Bestandteile des Schrotts bleiben beim Schmelzen unverändert, bei der Berechnung der Massenbilanz, einfach von der Eingabe zur Ausgabe wechseln. Salze (Flussmittel) bleiben Salze, die hauptsächlich als Hüllmaterial für anorganische nichtmetallische Bauteile benötigt werden. Oxide gelangen entweder als Teil der Charge in den Ofen oder werden während des Schmelzprozesses gebildet. Flüchtige organische Verbindungen (z. B., Öle, Fett) und Feuchtigkeit hinterlassen mit den Rauchgasen, kann aber einige Komponenten enthalten, wie Salze oder Oxide [2].

Öfen für Umschmelzöfen

Umschmelzer verwenden:

  • überwiegend traditionell Schmelzöfen Badtyp ohne Verwendung von Schmelzflussmitteln. Dabei handelt es sich in der Regel um Flamm-Etagenöfen unterschiedlicher Bauart: Frontladeröfen, Schachtöfen, Öfen mit geneigtem (trockenem) Herd, etc. (Zahlen 11-13).

Abbildung 11 – Ein Nachhallbad-Schmelzofen
mit Frontlader [4]

Abbildung 12 – Ein Schachtschmelzofen [5]

Abbildung 13 – Ein Schmelzofen mit geneigtem Herd und Lagerkasten [6]

Öfen für Raffinerien

Raffinerien verwenden:

  • Badöfen ohne Verwendung einer Schmelzflussschicht mit zusätzlicher elektromagnetischer Rührung, sowie mit seitlicher Lademulde (Abb 14);
  • Drehöfen mit stationärer (fester) Drehachse (Bild 15);
  • Drehrohröfen mit kippbarer Drehachse (kippbare Drehrohröfen) (Bild 16);
  • Öfen zur Verarbeitung von Salzschlacke, die wiedergewonnene (sekundäre) Flussmittel und körniges Aluminium abgeben;
  • Geräte zur Verarbeitung von Nassspänen;
  • andere Arten von Öfen (in kleinen Mengen).

Abbildung 14 – Ein Schmelzofen mit Füllschacht [6]

Abbildung 15 – Ein Rotationsschmelzofen mit fester Drehachse [6]

Abbildung 16 – Ein kippbarer Drehschmelzofen [3]

Umschmelzer: Merkmale der Arbeit

Für Umschmelzer, Das Hauptmerkmal ist die Qualität der Ladung:

  • sauberer Schrott, unoxidiert und unbemalt
  • in den meisten Fällen – Schrott mit einer Art Aluminiumlegierung.

Die Metallausbeute ist sehr hoch, das ist, Der Metallgehalt stammt aus 96 % zu 100 %. Für diesen Schrott sind keine Schmelzflussmittel erforderlich, die dazu bestimmt sind, anorganische nichtmetallische Bauteile zu umhüllen. Zum Schutz vor Oxidation während der Schlackenbildung ist eine geringe Menge Beschichtungsflussmittel erforderlich. Umschmelzer können verschiedene Arten von Öfen verwenden, Jedoch, Am typischsten ist ein Badeofen, Gas und geneigter Herd. Nahe 0,15 % die gesamte Metallmenge in der Ladung wird in Oxide umgewandelt. Heiße Schlacke, von der Oberfläche der Schmelze entfernt, enthält ca 70 % Metall, größtenteils durch Schlacke absorbiert. Diese Schlacke wird in einer Stahlbox gesammelt., wo es mit einer Flussmittelschicht bedeckt ist (bis zu 5 % vom Volumen der entfernten Schlacke), um eine Oxidation des größten Teils der Schlacke zu verhindern. Der endgültige Metallgehalt in der abgekühlten Schlacke beträgt ca 60 %. Diese Schlacke wird zur Verarbeitung an Raffinerien geschickt., die es unter einer Flussmittelschicht wieder zum Schmelzen bringt.

Raffinerien: Merkmale der Arbeit

Die wichtigsten Ofentypen, die Raffinerien anwenden, Sind:

  • Drehöfen verschiedener Art zum Schmelzen unter einer Schicht aus oxidiertem Flussmittel, lackierter oder verunreinigter Schrott, sowie Schlacke. Drehrohröfen mit fester Drehachse bilden gewöhnliche flüssige Salzschlacke, was im Durchschnitt enthält 50 % Salz. Die durchschnittliche Oxidation von Aluminium beträgt 3 %. Der Metallgehalt in der Schlacke beträgt 8,5 % zum Zeitpunkt der Entladung. Für das Umschmelzen von Schlacke sind Kippdrehrohröfen besser geeignet..

Einige Raffinerien verwenden Herdöfen (häufig Mehrkammeröfen) für Schrott mit einem hohen Gehalt an organischen Verunreinigungen – zum kontinuierlichen Einschmelzen einer homogenen Schrottsorte. Diese Öfen arbeiten im Gegensatz zu Drehöfen ohne Flussmittelschicht. Sie sind in der Regel mit einer elektromagnetischen Pumpe ausgestattet, was ein schnelles Eintauchen in die Schmelze ermöglicht, Zum Beispiel, trockene Aluminiumspäne. Dadurch wird gewährleistet, dass die Oxidation der Späne während des Schmelzens nicht übersteigt 0,2 %.

Bei Raffinerien ist es üblich, das Metall aus dem Schmelzofen über eine Rutsche in einen speziellen Warmhalteofen abzulassen., Die Aufgabe besteht darin, die Schmelze zu verarbeiten und das Metall zum Weitertransport an Gießmaschinen oder eine Pfanne zu übergeben. In diesem Ofen, die Schmelze wird entgast, Anpassen der chemischen Zusammensetzung der Legierung, Beruhigung und andere Behandlungen. Die in diesem Ofen gebildete Schlacke wird in den Drehrohrofen zurückgeführt., mit fester Drehachse oder geneigt.

Quellen:

    1. Aluminiumrecycling und -verarbeitung zur Energieeinsparung und Nachhaltigkeit/ed. John A.S. Grün – ASM International – 2007
    2. Schmelzen von standardisiertem Aluminiumschrott: Ein Massenbilanzmodell für Europa /U.M.J. Boin und M. Bertram - JOM, August 2005
    3. Recycling von Aluminiumschrott und -schrott – Der Hybrid-Kippdrehofen MASTERmax – www.kmf.at – 2021
    4. Handbuch des Aluminiumrecyclings / h. Schmitz, 2014
    5. TALAT-Lesung 3202 – Das flüssige Metall / John Campbell und Richard A. Härten – 1994
    6. TALAT-Lesung 1102 - Umweltfaktoren / Geoff Budd – 1994.
    7. Aluminiumrecycling in Europa Der Weg zu hochwertigen Produkten – Geschäftsbereich EAA/OEA-Recycling