Алюминий из алюминиевого лома

Термин «алюминиевый лом» обычно относится к сплавам, содержащим минимум 70% Аl, и которые не могут использоваться как товарный продукт ввиду высокого содержания примесей, таких как железо, медь, марганец, титан, кальций, хром, фосфор, цинк, никель и других, менее распространенных.

Как правило чистота хорошо отделенного алюминиевого лома составляет 99% и более, однако часто встречается лом, загрязненный другими материалами. Нержавеющая сталь является особенно вредной примесью, так как она не отделяется магнитным методом, трудно определяется визуально и растворяется в расплавленном алюминии гораздо быстрее обычной стали. Чистый цинк присутствует в некоторых видах стружки, литья и в баночных крышках. Примеси магния, чистого или в виде сплава, также нежелательны, так как лом используют в основном для изготовления форм и кокильного литья, где требуется низкое содержание магния. Неметаллические компоненты лома, например краски, масла, пластмассы, изоляция и резина — основные источники загрязнения воздушной атмосферы при плавке лома, и если таких материалов слишком много, выделение металла становится невыгодным.

Алюминиевый лом обычно плавят с целью выделения металла, иногда с добавлением слитков первичного алюминия. Очистка алюминиевого лома заключается только в удалении магния путем пропускания хлора через расплав металла, или обработкой различными флюсами — хлоридом алюминия или смесью хлоридов калия и натрия.

Для облегчения переработки значительная доля старого алюминиевого лома и небольшая доля нового сплавляются в слитки, которые в дальнейшем используются для производства заготовок специальных марок. Металлический алюминий выделяется из шлака и окалины выщелачиванием в виде растворимых солей для отделения от небольших частиц металла, обычно остающихся в таких материалах, или сухим методом, при котором продукт измельчается, просеивается для удаления мелкодисперсных фракций, а затем следует стадия магнитного разделения.

Установлено, что в США от 10 до 20% Аl, выпускаемого в обращение в виде промышленных или потребительских изделий, возвращается в переработку в качестве лома. Время рецикла для старого лома, который практически полностью скупается для переработки, в значительной степени зависит от формы продукта и его назначения, но в любом случае значительно дольше, чем для нового лома. Некоторые изделия находятся в употреблении 10—30 лет до момента возврата в переработку. Алюминиевые консервные упаковки и некоторые типы фольги являются исключением и могут возвращаться в переработку через несколько месяцев после того, как металл поставлен производителю данного изделия. Большинство производителей алюминия и некоторые фирмы по изготовлению консервных упаковок осуществляют широкие программы по вторичному использованию алюминиевых емкостей.

Присутствие значительных количеств примесей, таких как железо, нежелательно, так как при этом в алюминии образуются хрупкие интерметаллиды, что приводит к ухудшению механической прочности, антикоррозионной стойкости и т. д. Сплавы алюминия применяемые для изготовления штамповки должны, однако, содержать некоторое количество железа (от 0,60 до 1,20%) для уменьшения износа материала штампа. Вредное действие хрупких интерметаллидов в этом случае не проявляется благодаря тому, что при быстром затвердевании в ходе литьевой штамповки образуются кристаллы малых размеров.

В настоящее время промышленность производит все более возрастающее количество алюминиевого лома, загрязненного нежелательными примесями. Например, Поршни автомобильных двигателей имеют стальные кольца и соединены с другими неалюминиевыми деталями; при плавке поршней алюминий загрязняется избыточным железом и другими металлами. Аналогичная ситуация возникает при переработке лома из домашних отходов. Экономичный процесс переработки лома, таким образом, крайне необходим. Создание такого процесса имеет также и экологический аспект. Для первичной выплавки алюминия из руды требуется электроэнергии по крайней мере 13 кВт-ч/кг, тогда как на выделение алюминия из лома требуется менее 2 кВт-ч/кг. Такой процесс экономит сырье и энергию.

Алюминиевый лом с высоким содержанием железа (более 1,5%) наиболее часто используется в сталелитейной промышленности в качестве раскислителя. Небольшие количества такого лома добавляют при получении товарных алюминиевых сплавов. Высокое содержание железа ограничивает их широкое использование в качестве добавок к сплавам.

Изделия из алюминия или из его сплавов широко используются как конструкционные элементы, например в строительстве, благодаря их малой массе и коррозионной стойкости. По этой причине количество механически обрабатываемого алюминия увеличивается из года в год. Увеличение количества продукции, производимой методом экструзии, приводит также к росту отходов и обрезков алюминия. Значительное количество лома образуется при холодной обработке алюминия давлением и сборке. Общее количество алюминиевого лома, образующегося при производстве и сборке конструкционных элементов, может достигать 20—30% от массы исходного сырья.