Alüminyum Hurdanın Gelişimi
Alüminyum hurda, üretim sürecinin birçok adımında üretilir ve son kullanıcı tarafından kullanılır. İmalat sırasında, alüminyum malzeme, ya eritme aşamasında cüruf oluşturmak için ya da alüminyum parçaya uygulanan birçok işleme işleminden birinde işlemden kaybolur. Bir hurda malzemeyi mümkün olduğunda aynı alaşıma veya en azından aynı gruba iade etmek en mantıklısıdır. Bir imalat işleminde, bu normalde basit bir işlemdir. İşleme işlemleri alüminyum haddehanesinde gerçekleştiğinde, hurda her zaman dökümhaneye geri gönderilir ve yeniden eritilir. Hurda sonraki bir imalat işleminde üretildiğinde, hurdanın bir geri dönüşüm işlemine geri dönmesi ve soyağacı bilindiği için normal olarak orijinal alaşıma geri döndürülmesi oldukça olasıdır. Bu tür hurda, bilinen soyağacı nedeniyle en yüksek değere sahiptir. İmalat artıkları, damgalama iskeletlerini, makine tornalamalarını, kusurlar nedeniyle hurdaya ayrılan parçaları veya çok sayıda nedenden dolayı başka herhangi bir formu içerebilir. Parça daha büyük bir gruba monte edildiğinde veya müşteriye teslim edildiğinde, parçanın izlenebilirliği azalır. Tipik olarak, tüketici sonrası hurda, bir alaşım karışımı ve hatta bazen bir metal karışımıdır. Kullanılmış İçecek Konteynerleri (UBC'ler) gibi bazı hurda türleri kolayca tanımlanabilir, ancak çoğu tüketici sonrası hurda, en iyi ihtimalle birkaç geniş kategoriden biri arasında tanımlanır.
Bir zamanlar, geri dönüştürülmüş veya ikincil hurda kullanımı, tüm alüminyum metal akışının çok küçük bir kısmıydı. Bununla birlikte, Amerika Birleşik Devletleri'nde son 20 yılda, yerli birincil alüminyum kapasitesinin yerini ithal metal aldığından, alüminyum geri dönüşümünün katkısı sabit kalmıştır. Örnek olarak, ABD'nin son 20 yılda ikincil Alüminyum kullanımı, toplam metal girişinin %15-20'sini oluşturmuştur.
Geri Dönüştürülmüş Alüminyumun Granüllere İşlenmesi
Son yıllarda, alüminyum hurdalarının (çoğunlukla cips ve kullanılmış içecek kutuları) işlenmesi artan bir ilgi görmüştür. Alüminyum hurda, alüminyum bazlı (%90) karmaşık bir kimyasal bileşime sahiptir . Magnezyum, çinko, silikon, demir vb. Ana safsızlıklardır. Kirlilik kaynakları, içecek kutuları üretmek için alaşımın bileşimi ve hurdanın verimsiz sınıflandırılması, sınıflandırılması ve depolanması nedeniyle hurdaya giren mekanik safsızlıklardır. .
Günümüzde, tüm dünyada, alüminyum hurda işlemenin ana yöntemi, çeşitli tiplerdeki birimlerde yeniden eritmedir. Eriyik genellikle külçelere dökülür . Bazı durumlarda, eriyik granüle edilir veya geri dönüştürülmüş alüminyum tozu (örneğin, Rusya'daki APV tozları) üretmek için gaz atomize edilir. Bu yeniden eritme-döküm teknolojileri oldukça güç tüketir.
Alüminyum hurdanın toz ve granül haline getirilmesi, külçe üretmek için hurdanın yeniden eritilmesine bir alternatiftir. Bu teknolojinin avantajı, geri dönüştürülmüş alüminyumdan granül üretmenin daha basit ve daha ucuz bir proses olmasıdır. Granüllerin boyutu, öğütücülerin ayarlanmasıyla kolayca düzenlenir ve 1 ila 10 mm arasında değişir . Bu tür granüller, çelik deoksidasyonu için demir metalurjisinde külçelerden daha etkili bir şekilde kullanılır .
İkincil Alüminyumun Geri Dönüşümü
Yeni su atomizasyon işleminin uygulama alanlarından biri ikincil alüminyumun geri dönüşümü olabilir. Alüminyum hurdasının demir ve silikon ile kirlenmesi, ikincil alüminyumun geri dönüşümündeki önemli problemdir. Hem demir hem de silikon, alüminyum matriste sınırlı çözünürlüğe sahiptir . Sonuç olarak, ikincil alüminyum döküm külçeleri , birkaç mikron çapında kaba Fe ve Si bazlı çökeltiler içerir. Bu tür zor deforme olabilen kapanımlar genellikle tane sınırlarında veya üçlü kavşaklarda bulunur ve genellikle matris ile zayıf bir kohezyona sahiptir. Yük altında, çatlaklar öncelikle matrisin ara yüzeylerinde ve kaba çökeltilerde çekirdeklenir. Bu nedenle, bu tür çökeltiler, başlıca kırılma kaynakları olarak hizmet eder. Bilindiği gibi, çatlağın çekirdeklenmesi ve yayılması tek bir kırılma kaynağı ile bağlantılıysa , birden fazla kaynaktan aynı anda birçok çatlağın ortaya çıktığı zıt duruma kıyasla , o zaman çekme mukavemetinin özellikleri ve özellikle yorulma mukavemeti parametreleri azalır. Kaba parçacıklar benzer şekilde korozyon direncini etkileyebilir. Bu nedenle, önemli yapısal uygulamalar için yüksek kaliteli alaşımların üretimi için dökme ikincil alüminyumun kullanımı, mikroyapıda kaba Fe ve Si bazlı çökeltilerin mevcudiyeti nedeniyle engellenmektedir.
Alüminyum Geri Dönüşümü
Alüminyum, sivil ve askeri uçaklarda kullanılan en yaygın metaldir ve bu nedenle, bu malzemeyi ekonomik olarak uygulanabilir ve çevre dostu bir süreç kullanarak geri dönüştürme yeteneği, sürdürülebilir havacılık mühendisliği için esastır. Alüminyum (çelikten sonra) en çok geri dönüştürülen ikinci metaldir ve tüm alüminyumun yaklaşık üçte biri hurda ürünlerinden çıkarılır. En yaygın hurda alüminyum kaynağı, içecek kutuları ve ev ürünleri gibi genel amaçlı ürünlerdir. Uçaklardan geri kazanılan alüminyum, küçük ama büyüyen bir hurda malzeme kaynağıdır.
Alüminyumun geri dönüştürülmesinin birkaç önemli faydası vardır. Birincisi, alüminyumun kalitesi geri dönüşümle bozulmaz; metal, özellikler üzerinde herhangi bir olumsuz etki olmaksızın tekrar tekrar geri dönüştürülebilir. İkincisi, alüminyum geri dönüşümü, cevherden yeni alüminyum üretiminden daha ucuzdur. Alüminyumun geri dönüştürülmesi, toplama, ayırma ve geri dönüştürme maliyetleri hesaba katıldığında bile, genellikle yeni alüminyum üretimine göre önemli ölçüde maliyet tasarrufu sağlar. Sonuç olarak, uçaklardan hurda alüminyumun geri dönüştürülmesi finansal olarak uygundur ve cari fiyata dayalı olarak, bir Boeing 747'nin gövdesinden ve gövdesinden geri kazanılan alüminyumun tahmini değeri 200.000 – 250.000 $ aralığındadır. Alüminyum geri dönüşüm süreci basitçe metalin yeniden eritilmesini içerir, boksit cevheri. Hurda alüminyumun geri dönüştürülmesi, yeni alüminyum üretmek için gereken enerjinin yaklaşık %5'ini gerektirir. Alüminyum veya başka herhangi bir metalin geri dönüştürülmesiyle ilgili zorluklardan biri, geri dönüştürülmüş malzemenin istikrarsız fiyatıdır. Örneğin, Enflasyona göre ayarlanmış fiyat ile 1990'dan 2005'e kadar geri dönüştürülmüş alüminyum fiyatındaki dalgalanmaları göstermektedir. Fiyat, nispeten kısa sürelerde büyük ölçüde değişebilir ve bu, geri dönüşüm sürecinin finansal karlılığını etkiler. Yeni metalin fiyatı da değişse de, neredeyse her zaman geri dönüştürülmüş metalden daha pahalıdır.
Alüminyum geri dönüşümünün üçüncü önemli faydası, yeni malzeme üretmekten daha az kirletici olmasıdır. Alüminyumun geri dönüştürülmesinin çevresel faydaları muazzamdır. Boksitten alüminyumun elektrolitik ekstraksiyonu, büyük miktarda elektrik gerektiren enerji yoğun bir işlemdir. Örneğin, Amerika Birleşik Devletleri'nde yeni alüminyum üretimi, ulusal enerji gereksinimlerinin yaklaşık %3'ünü tüketmektedir. Yenilenemeyen kaynakların miktarı(örneğin kömür, sıvılaştırılmış gaz) hurda alüminyumun eritilmesi ve rafine edilmesi için elektrik üretmek için ihtiyaç duyulan yeni alüminyum üretiminden çok daha azdır. Bu nedenle, hurda alüminyum daha az çevresel etkiye sahiptir, çünkü geri dönüşüm sürecini güçlendirmek için daha az enerji gerekir ve bu nedenle daha az sera gazı ve diğer kirleticiler üretilir. 1 kg alüminyumun geri dönüştürülmesinin 6 kg boksit, elektrolitik arıtma işleminde kullanılan 4 kg kimyasal ürün ve 14 kWh elektrik tasarrufu sağladığı tahmin edilmektedir . Bu nedenle, yaklaşık 20 ton alüminyum içeren orta boy bir yolcu uçağının geri dönüşümünde, cevherden metali çıkarmak için gereken 300 MWh elektrikle birlikte 130 tonun üzerinde boksit tasarrufu sağlanmaktadır. Eğer kahverengi kömür elektrik üretmek için kullanılır, daha sonra geri dönüşüm ayrıca CO üzerinde 100 ton tasarruf ve diğer kirleticiler.
Uçaklardan hurda alüminyumun geri dönüştürülmesi basit bir işlemdir. Alüminyum bileşenler uçaktan çıkarılır, küçük parçalar halinde kesilir ve parçalanır ve ardından boya, yağ, yakıt ve diğer kirleticileri çıkarmak için kimyasal olarak işlenir . Alüminyum parçalar bloklar halinde sıkıştırılır ve daha sonra 750 ± 100 °C'de bir fırın içinde eritilir . Erimiş alüminyuma arıtma kimyasalları (örneğin heksakloroetan, amonyum perklorat) eklenir. Fırın, rafine alüminyumu külçe, kütük, çubuk veya diğer ürün formlarına dökmek için açılır. Dökme alüminyum, yeni uçak parçalarının üretimi de dahil olmak üzere herhangi bir uygulama için yeniden kullanılabilir.
Diğer Alüminyumlar
UBC'lere ek olarak MSW, diğer alüminyum ürünleri de içerir. UBC'ler ve alüminyum folyo (dövme alüminyumdur) hariç, yukarıda belirtilen ürünler alüminyum dökümdür. Dövme ve dökme alüminyum arasındaki fark, öncelikle bitmiş ürünlere nasıl üretildiğidir. Alüminyum kutular ve folyo gibi dövme ürünler, ürünü oluşturmak için mekanik bir işlemle gerilir ve preslenir. Dökme alüminyum eritilir ve kalıplara veya kalıplara dökülür ve sertleşmesi için soğutulur.
Kutu geri dönüşüm endüstrisi öncelikle UBC ile ilgilendiğinden, ikincil alüminyum sektörleri kalan 200 veya daha fazla alaşımın çoğuyla ilgilenir. Alüminyum tek başına yukarıda belirtilen kullanımlar için gereken gücü sağlamaz. Bu nedenle diğer metaller bir alüminyum alaşımı oluşturmak üzere karıştırılır. Her bir alaşımın kimyasal bileşimi, her ürün için ihtiyaç duyulan belirli özellikleri sağlamak için farklıdır. Örneğin, alüminyum, demir ve manganez ile karıştırılır ve otomobillerde ağırlığın azaltılmasına yardımcı olmak için otomotiv parçalarında kullanılırken gerekli güç ve sağlamlığı sağlar.
Alüminyum folyo neredeyse saf alüminyumdur. Çoğu alaşım metali içermediğinden, işleyiciler onu öncelikle hurda fırınlarında “tatlandırıcı” olarak kullanırlar. Saf alüminyumun hurda alüminyum yığınlarına akışı metal alaşımlarını "seyreltir" ve temizleme işlemine "yardımcı olur".
Endüstriler ve haneler, alüminyumlarını, genellikle ikincil alüminyum endüstrisine satılmak üzere farklı sınıflara ayıran bir hurda satıcısına satarlar . Ayıklama genellikle sektörü ve alaşımların türünü bilen hurda satıcıları tarafından yapılır. Demirli ve demirsiz metallerin çoğunu satın alırlar , ayırırlar ve geliştirirler ve ardından potansiyel pazarlarına satarlar. Bitmiş ürün olarak iade edilmeden önce çok az işlemden geçen birçok geri dönüştürülebilir malzemenin aksine, ikincil alüminyum tamamen geri dönüştürülmeden önce dört işlem gerektirir.
Alüminyumun çeşitli alaşımlarından çok sayıda ürün üretilmektedir. İkincil alüminyum endüstrisi, birçok üründe kullanılmak üzere dökümhanelere ve dökümcülere satılan farklı derecelerde döküm ve ekstrüzyon külçeleri üretir . İkincil alüminyumun en büyük alıcılarından biri otomobil endüstrisidir. Şanzımanlar, motor blokları, fren bileşenleri, pistonlar ve diğer otomotiv parçalarının tümü alüminyum veya alüminyum alaşımlarından dökülmüştür . Belirli derecelerde ikincil alüminyum talebi, çeşitli alaşım kimyasal bileşimlerinin sunduğu özelliklerle belirlenir.Otomobil üretimi ile tanınan Japonya, Kore ve Tayvan gibi yabancı ülkelerde geri dönüştürülmüş veya ham hurda alüminyuma olan talep artıyor.
İkincil alüminyumun yeni ürünler için külçelere yeniden eritilmesinin değeri, 1900'lerin başında ikincil alüminyum endüstrisi tarafından gerçekleştirildi. Bu endüstri, son 20 yıla kadar hurda alüminyum için birincil pazardı. 1960'ların sonlarında, otomobillerde alüminyum kullanımının artması nedeniyle ikincil alüminyum alaşımlarına olan talep arttı. Talep 1970'lere kadar devam etti ve ikincil pazara, ikincil hurda kullanan ekipmanları da ekleyen birincil üreticilerden yeni rekabet girdi. Dökümhaneler ve imalatçılar da hurda alüminyum kapasitesini artırdı.
Birincil alüminyum fiyatları, tarihsel olarak günlük bazda alüminyum hurda fiyatlarını etkilemiştir ve alüminyumun çok değişken fiyatlarında önemli bir rol oynamaya devam edecektir. Denizaşırı ülkelerdeki son zayıf dolar, Japonya gibi ülkeleri otomotiv ihtiyaçları için ABD'den ikincil alüminyum ithal etmeye teşvik etti.
Diğer alüminyum hurda fiyatlarını etkileyen ana faktör ise ABD ve dünya ekonomileridir. Amerika Birleşik Devletleri ve birçok Avrupa ülkesi son yirmi yılda birkaç durgunluk yaşadı. Bu durgunluklar, insanların alüminyum endüstrisi için büyük pazarlar olan evler ve otomobiller gibi ürünlere sahip oldukları veya harcamaya istekli oldukları paraları etkiler. Çim mobilya ve dış mekan oyun setleri gibi diğer ürünlerin satışlarında da düşüş görüldü. Federal olarak zorunlu kilometre standartları tarafından dayatılan otomotiv tasarım trendleri, son yirmi yılda binek otomobil başına alüminyum kullanımını yaklaşık %30 oranında artırdı.