Warszawa, 30.12.2014r.
Praca zaliczeniowa z przedmiotu:
Systemy recyklingu samochodów
Temat:
Materiały aluminiowe do obróbki plastycznej i odlewania podatne
na recykling
Opracował:
Maciej Bylinka
Nr: 237611
AWANS
WKPI, studia niestacjonarne
Udziały procentowe recyklingu dla różnych materiałów:
Żelazo/Stal
Szkło
Papier
Aluminium
Tworzywa sztuczne
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60%
Tworzywa
Aluminium Papier Szkło Żelazo/Stal
sztuczne
Udziały [%] 10% 27% 35% 45% 55%
Ciekawostki na temat produkcji aluminium:
ZÅ‚om
aluminiowy
Zużycie energii przy produkcji aluminium:
5%
·ð Z rudy (boksytu)  235 [GJ/t]
·ð Ze zÅ‚omu aluminiowego  13 [GJ/t]
Ruda (Boksyt)
95%
Wykorzystanie złomu aluminiowego pozwala zaoszczędzić 95% energii zużywanej przy
produkcji aluminium z rudy.
Do wyprodukowania 1kg aluminium potrzeba około 4kg boksytu.
Aluminium wytwarza się w 17 gatunkach, o stopniu czystości od 99,99 do 99,0%.
Aluminium otrzymywane jest z rudy  boksytu, w której skład wchodzą głównie: hydraragilit,
bemit, diaspor oraz zanieczyszczenia w postaci krzemionki i tlenków żelaza.
Typowymi z
ródłami złomu aluminiowego są: złom technologiczny, zużyte puszki po
napojach (UBC), folie, złom po wyciskaniu, złom przemysłowy, wióry oraz stary walcowany i
odlewany metal. Ponadto, aluminium odzyskuje się również z żużli solnych
i zgarów. Występować tu mogą różne zanieczyszczenia, które należy wziąć pod uwagę przy
dobieraniu wstępnego przetwarzania oraz przy projektowaniu pieca
Budowa samochodu pod względem materiałowym:
Samochód zawiera olbrzymie ilości różnorodnych materiałów, a od ich składu i
udziału w masie samochodów złomowanych zależy przebieg recyklingu oraz jego koszty, a co
za tym idzie rentowność oraz konsekwencje dla środowiska.
Określenie składu materiałowego samochodów jest trudne, ponieważ pojazdy
każdego z producentów mają inną strukturę.
Średni udział materiałów w masie samochodów przedstawia się następująco:
 70%  metale,
 17% płyny, szkło, gumy, tkaniny i inne surowce,
 13% tworzywa sztuczne.
Zmiany zachodzące w składzie materiałowym zastosowanym w budowie
samochodów, które są spowodowane przepisami uwzględniającymi ochronę środowiska i
bezpieczeństwo, wymaganiami nabywców mających na uwadze ich komfort, jakoś
wykonania, trwałość, zużycie paliwa i tym podobne, a także z zasadami konkurencyjności.
Wraz z rozwojem motoryzacji i postępem technicznym zmienia się skład masy
poszczególnych części samochodowych. Z ekonomicznego punktu widzenia bardziej
opłacalne jest zastąpienie stopów żelaza i metali ciężkich tworzywami sztucznymi i
aluminium. Właśnie z tego powodu udział stali w budowie pojazdu spadł z 76% w latach 60.
do 63% w latach 90., a udział tworzyw sztucznych w tym czasie wzrósł z 2% do 14%.
Stal jest surowcem, który można w 100% odzyskać. Również wysoki wskaz
nik  90%
odzyskiwalności, cechuje aluminium i inne metale nieżelazne.
Pozostałe materiały to jest około 25% masy złomowanego pojazdu można odzyskać jedynie
w 25%  35%. Materiały umiarkowanie nadające się do recyklingu to głównie: tworzywa
sztuczne, szkło, elastomery czyli guma, tkaniny, płyny i oleje.
Rozwój recyklingu powinien opierać się na opracowaniu nowych technologii dotyczących
przerobu tych właśnie surowców.
Mimo korzyści wynikających z recyklingu materiały łatwo odzyskiwalne zastępowane
są tymi, które temu procesowi nie podlegają. Sytuacja taka wymusza opracowanie nowych
technologii oraz znalezienie nowych rynków zbytu.
W przeciwnym wypadku wskaz
nik recyklingu będzie spadał.
Elementy aluminiowe znajdujÄ…ce siÄ™ w samochodzie:
W nowoczesnych samochodach osobowych i ciężarowych aluminium wypiera stale.
Powodem jest oczywiście oszczędność w zużyciu energii i obniżenie masy pojazdu. Przekłada
się to bezpośrednio na zmniejszenie średniego zużycia paliwa, a co za tym idzie - emisji
substancji szkodliwych spalin, przy zachowaniu wysokich wymogów bezpieczeństwa.
Aluminium jest używane przede wszystkim jako stop np. z innymi metalami. Wynika
to z jego własności. Stop aluminium jest materiałem plastycznym, ale o przeciętnej
wytrzymałości porównywalnej z blisko 3-krotnie cięższym żeliwem, także molibdenowym, ale
ok. 2-2,5-krotnie gorszej wytrzymałości od stali o podwyższonej wytrzymałości. Przeważnie
jest ono mieszane z takimi pierwiastkami jak Si, Cu oraz z dodatkami Mg i Mn dla lepszej
obróbki plastycznej. Z różnych względów stopy aluminium są droższe w produkcji od stali, ale
jeśli rozważyć ich wady i zalety, są w użyciu korzystniejsze. W pojez
dzie łączna masa części
wykonanych ze stopów lekkich na bazie aluminium to obecnie ok. 150 kg, a szacuje się że do
2012 roku będzie to 200 kg. Stopy aluminium mają też coraz częstsze zastosowanie przy
elementach poszycia samochodów, autobusów czy użytkowych samochodów ciężarowych.
Jednym z przykładów coraz większego używania stopów aluminiów przy produkcji
samochodów jest nowy model Jaguara XE (następcy modelu X-Type) zaprezentowanego
podczas Paris Motor Show 2014.
Konstrukcja auta oparta jest na zupełnie nowej modularnej platformie
wykorzystującej stopy aluminium. Opracowano ją we własnym zakresie. Dzięki niej
najmniejsza limuzyna Jaguara waży mniej od konkurencji.
Części aluminiowe w samochodzie:
·ð Bloki silników
·ð Felgi
·ð TÅ‚oki
·ð Zaciski hamulcowe
·ð GÅ‚owice silnika
Recykling aluminium:
Podstawową własnością produkcji aluminium wtórnego jest różnorodność
spotykanych surowców. Pozyskanie tego metalu z surowców wtórnych wymaga stosowania
wielu skomplikowanych operacji metalurgicznych. Dobór technologii przetwarzania różni się
w zależności od instalacji.
Proces produkcji aluminium oraz jego stopów z surowców wtórnych dzieli się na kilka faz:
1. Mechaniczne przygotowanie złomu
·ð Identyfikacja zanieczyszczeÅ„
·ð Oddzielenie zanieczyszczeÅ„ obcych (piasek, wilgoć)
·ð Sortowanie materiaÅ‚u
2. Termiczne usuwanie powłok lakierowych i zanieczyszczeń organicznych
3. Topienie wraz korekta wsadu
4. Rafinowanie i odlewanie
Rys. Schemat otrzymywania aluminium z surowców wtórnych
 Złom i odpady często są zanieczyszczone lakierami i tworzywami sztucznymi, a także
charakteryzują się dużą wilgotnością (np. wióry z obróbki mechanicznej), co powoduje
konieczność poddania ich obróbce termicznej przed przetopieniem. Po tym etapie odzysku
należy usunąć stałe produkty spalania z powierzchni, co pozwala na zmniejszenie
zanieczyszczenia ciekłego metalu. W aluminium wtórnym może występować magnez, który
może wymagać redukcji. Do usuwania magnezu stosowane jest wprowadzenie do ciekłego
aluminium mieszanin chloru gazowego.
Proces topienia złomów i odpadów z aluminium oraz jego stopów może być
prowadzony w piecach obrotowych, komorowych, indukcyjnych.
W piecach obrotowych korzystne jest stosowanie mechanizmu przechylania, który
pozwala na obniżenie ilości potrzebnego topnika.
Przetapiane aluminium wtórne zawiera domieszki dodatków stopowych oraz
wtrącenia metaliczne (Na, K, Ca), które obniżają właściwości użytkowe aluminium.
Z pieców do wytapiania i pieców do przetwarzania mogą pochodzić potencjalne
emisje do atmosfery takich substancji jak pyły, związki metali, chlorki, HCl i produkty złego
spalania, takie jak dioksyny i inne zwiÄ…zki organiczne.
Rys. Piec obrotowy
 Ostatnim etapem obróbki ciekłego metalu jest proces odgazowania, który
prowadzony jest w urządzeniach do rafinacji gazowej. Obecnie w przemyśle aluminiowym
stosuje się wiele różnych sposobów rafinacji, jednak najczęściej jest to rafinacja metodą
barbotażu, a gaz rafinujący wprowadzany jest poprzez porowate kształtki oraz różnego
rodzaju rotory (wirujÄ…ce dysze).
Proces rafinacji ciekłego metalu kończy się filtracją.
Większość złomu aluminium wtórnego przerabia się we wlewki do produkcji odlewów
dodajÄ…c zwykle takie dodatki stopowe jak krzem, miedz
czy magnez. Produkowany jest
również odtleniacz aluminiowy dla przemysłu stalowniczego. Niektóre zakłady dostarczają
do leżących w pobliżu odlewni metal płynny, co pozwala zaoszczędzić na kosztach przetopu.
Wartość aluminium metalicznego jest tak duża, że opłacalna jest nawet przeróbka
zgarów tworzących się na powierzchni ciekłego metalu. Technologia recyklingu aluminium
osiągnęła taki etap rozwoju, że z wybranych partii złomu można uzyskać metal wtórny, który
nie różni się jakością od metalu pierwotnego.
BIBLIOGRAFIA
·ð  Wybrane aspekty recyklingu w eksploatacji maszyn i pojazdów ; P. GomoliÅ„ski
·ð  Aluminium. Metody otrzymywania oraz odzysku z materiałów odpadowych ; M.
Litwińczyk Kwaśnicka
·ð  Kierunki zmian materiaÅ‚owych w motoryzacji w Å›wietle wymogów ekologii ; M.
Idzior; Instytut Silników Spalinowych i Transportu, Politechnika Poznańska; MOTROL
2007
·ð  MateriaÅ‚y konstrukcyjne w nowoczesnych pojazdach samochodowych ; AutoKult.pl