Wykład 2
Stopy Al-Li zastępują stopy Al.-Si, stosuje się je w lotnictwie kosmonautyce, maja b dobre właściwości, w lotnictwie spada udział aluminium na rzecz kompozytów. Udział elementów metalowych jest bez zmian. Taka tendencja się będzie utrzymywać, i będzie coraz mniej aluminium.
Złom aluminiowy
1.stopy odlewnicze
2.przeróbka plastyczna
Te stopy różnią się składem, stopy do odlewania zawierają tlen i więcej składników stopowych a stopy do przeróbki plastycznej nie zawierają pierwiastków stopowych. Nie da się ze stopów ze złomu odlewniczego wyprodukować elementów do walcowania, kucia. Wiec musie się sortować, np. na zasadzie jakiego rodzaju jest to stop, sortowanie magnetyczne, jak mamy np. puszki to trzeba zbrykietować na okres przewozu, a potem się ładuje do pieca i się topi. Jak mamy duże elementy złomowe to mamy schreder i nam to rozdrabnia. Mały złom paczkujemy aby powstały większe elementy. Zanim wprowadzimy złom do pieca musimy pozbyć się elementów organicznych. Np. farby lakiery jakieś uszczelki. Musimy taki złom przygotować, np. wygrzewamy w piecach temp 400 i przy ograniczonym dostępie tlenu, piec ma instalacje do oczyszczania gazów, gidze na początku wypalamy powlokę potem wypalamy gazy jakie się wydziałają i potem specjalne urządzenia odbierają ciepło jakie niosą te gazy, gazy idą do komina, i wykorzystują na ogrzewanie złomu. Stosujemy np. proces pirolizy, czyli przy niepełnym dostępie tlenu, bo powstaje znacznie mniej szkodliwych substancji. W procesie pirolizy wydziela się również koks gdzie ten koks jest potem przerabiany, po oddzieleniu koksu następuje segregacja aby oddzielić materiały żelazne od nieżelaznych, i najdrobniejsza frakcje. W procesie pirolizy usuwamy tylko część organiczna, dodatków nieorganicznych nie usuniemy, i one wprowadzane są do pieca razem z aluminium, i przechodzą do zgarów. Inna metoda jest metoda chemiczna obróbki lakierniczej, polega to na tym ze materiał pokryty lakierem wprowadza się do mieszaniny kwasu octowego mrówkowego i dichlorometan, i wtedy ta farba jest usuwana z powierzchni. Złom motoryzacyjny stanowi największe źródło złomu aluminiowego, ale i tez inny złom, ale blachy są cynkowane, i mamy problem, cynk ma niska temp wrzenia i on wyparowuje, cynk przechodzi do pyłów i potem przy odpylaniu mamy obecne związki cynku. Ale przed użyciem takiego złomu musimy usunąć wszelkie płyny, elementy plastikowe szklane, i dajemy do schredera i przez wykorzystanie różnicy w ciężarze tworzywa rozdziela się je przy użyciu powietrza, i cześć idzie na wysypisko , a część poddaje się segregacji magnetycznej. Duzy problem stanowią elementy nie aluminiowe i elementy zamknięte lub które są szczelne, bo mogą wybuchnąć w piecu. Złom aluminiowy uzyskuje się również ze sprzętu elektronicznego komputery telewizory itd. Jak mamy jakiś złom i tam jest polaczenie elementów niskotopliwych, metali nieżelaznych z metalami żelaznym to się wytapia i w ten sposób się oddziela. Złom aluminiowy uzyskujemy również z wiór, które pochodzą z obróbki mechanicznej, i to jest złom bardzo drobny, i może się szybko utlenić w piecu dlatego takie wióry się prasuje żeby był zbity materiał aby zajmowało mniej obj. i żeby nie dochodziło do utleniania w piecu. Brykietowanie wiórów pod ciśnieniem 30MPa,dzięki temu materiały płynne zostają wyciśnięte z tych wiór i mamy czysty materiał.
STOPY AL.-Li, lit jest bardzo aktywny w stosunku do powietrza, wiec musza być specjalne techniki produkcji takich stopów, uzyskuje się je w warunkach próżniowych i są lżejsze niż AL.-Si, ta stopy oddziela się na zasadzie różnicy gęstości, i odzyskujemy lit.
Różnice w produkcji aluminium pierwotnego i wtórnego, ta różnica wynosiła ok 10 razy, ilość en z boksytów była 10 razy większa niż dla aluminium wtórnego. Do produkcji aluminium pierwotnego to ruda boksytowa, koks naftowy wapń, stosuje się wanny elektrolityczne. Wytapia się al. z boksytów i ono jest w postaci soli i prowadzimy elektrolizy soli stopionych i oczyszczamy i odlewamy. Proces produkcji al. pierwotnego nie jest często stosowany, ze względu na cenę i na środowisko bo bardzo szkodzi, i oszczędzamy surowce mineralne.
ZGARY, zawierają znaczna ilość aluminium metalicznego, mieszanina tlenków al. i innych i różne zanieczyszczenia i jakieś sole, które stosuje się do rafinacji.
Do przeróbki złomu i zgarów stosuje się różne piece, piece płomieniowe powyżej 70% metalicznego aluminium, tam się topi al. z udziałem sodu, piece solne, te sole to chlorki fluorki sodu potasu i te sole tworzą tzw. zgary, czarne zgary. Piece obrotowe- do topienia złomu zawierającego poniżej 70% metalicznego aluminium, i tu możemy wprowadzać również zgary, i końcowy produkt to takie solne ciasto, które tworzy się w wyniku obecności soli które chronią aluminium przed utlenianiem. Piece indukcyjne, złom wprowadzany jest bezpośrednio do wsadu, i te piece maja różna częstotliwość. Preferuje się piece średniej częstotliwości bo maja większa efektywność topnienia i można je opróżniać do końca. Topniki tworzą solne ciasto, skład: NaCl KCL fluorki sodu potasu wapnia magnezu chlorki, chlor jest szkodliwy i poszukuje się zamienniki. Topniki musza mieć niższa temp topnienia niż temp topnienia aluminium , muszą być w stanie ciekłym w piecu, i chronią przed utl, maja pomagać w usuwaniu powierzchniowej warstwy tlenków, powstałej przy przygotowaniu aluminium to topienia, i maja nie dopuszczać do rozpuszczania się tych tlenków w aluminium, maja się utrzymywać w postaci takiej zawiesiny, ułatwiać koalescencje kropel AL. Z jednej tony złomu al. powstaje 240 kg zgarów. W świecie wytwarza się 4 mln ton białych zgarów i 1 mln ton czarnych zgarów. Mamy dwa rodzaje zgarów w zależności od technologii wytapiania, białe i czarne. Białe pochodzą z przetapiania złomy bez soli fluorkowych(walcowanie wyciskanie, odlewanie kokilowe) , albo w procesach gdzie tych soli stosuje się bardzo mało, głównym składnikiem jest Al2O3 i aluminium metaliczne bądź inne tlenki Mg Si i ich barwa jest jasna. Czarne zawierają al. met, tlenki i znaczne ilości soli fluorkowych i chlorkowych, (topniki) .Białe pochodzą zarówno z procesów wytwarzania al. pierw i wtórnego , zawierają od 15 do 70% metalicznego alum gotowego do użycia, te zgary mogą zawierać pewna ilość węgliku glinu i azotku glinu, i te pierwiastki wchodzą w reakcje np. z woda i są szkodliwe, jak te zgary są zbyt gorące to mogą się zapalić samoczynnie, dlatego takie zgary przetrzymuje się w bezpiecznych miejscach. Te zgary zawierają mieszaniny tlenków magnezu. Czarne pochodzą tylko z procesu topienia aluminium wtórnego , w piecach płomieniowych gdzie stosujemy sole, i tego aluminium metalicznego jest od 12 do 18 % przewaga tlenków aluminium i sole chlorkowe. Skład chemiczny zgarów zależy od składu kąpieli metalowej jakości stosowanego złomu, technologii topienia stopu, ruchu metalu w piecu, metody usuwania gazów, częstotliwości usuwania gazów. Zgar to odpad a wiec dąży się aby tego odpadu było jak najmniej, możemy to osiągnąć np. przez optymalizacje procesu przygotowania stopu, np. aby stop był bardziej czysty, przez zastosowanie odpowiedniego procesu topienia, jak topimy pod przykryciem soli to ilość zgarów będzie większa a jak bez soli to będzie mniej zgarów. Zgary białe jak ściągamy z pieca możemy je od razu poddać procesowi odzyskiwania aluminium, specjalne urządzenia prasują te zgary wyciskając kropelki aluminium i z tego tworzy się aluminium, ale to tyko na gorąco, możemy stosować metodę prasowania wirowania, aby oddzielić frakcje tlenkowa od frakcji ciekłego metalu i frakcji nie metalicznej, no i dostajemy żużel solny. Zgary czarne to musimy je ochłodzić, w różny sposób, chlup na beton i gitara, albo w jakiś boksach, w chłodziarkach, i potem się je kruszy , przesiewa i te małe kawałki które maja dużo al. to od razu do pieca a ta drobna frakcja która zawiera mało aluminium rozdzielana jest na 2 frakcje- ta która ma sole potrzebne przy produkcji -ta która nie ma soli. To co zostaje ze zgarów to przerabia się w procesach pirometalurgicznych, kruszy się przesiewa wydziela frakcje, wykorzystując różnice w gęstości, i frakcja która zawiera najwięcej metalu dalej jest poddawana topieniu w piecu, pod przykryciem soli i dalej tworzy się zgar czarny albo bez przykrycia soli wtedy mamy zgary białe. Proces topienia pod przykryciem soli nazywa się procesem mokrym, ponieważ sole są w stanie stopionym. Proces suchy to bez użycia soli. Uzysk jest o ok 5% większy w tym procesie niż w procesie mokrym.