Wykonujący:	Temat:	Data:
Justyna Juszkiewicz Karol Krukowski Damian Krupiński Bartosz Jakimko	Wpływ soli na topienie i koalescencję aluminium	Wykonania: 18.04.2016
		Oddania: 25.04. 2016

1. Wstęp teoretyczny

Koalescencja – w fizykochemii koloidów jest to proces, w którym dwie lub więcej cząstek łączy się ze sobą, tworząc pojedynczą cząstkę.

Koalescencja zachodzi w układach koloidalnych (np. pianach i emulsjach). Polega wówczas na łączeniu się cząstek fazy rozproszonej (kropli cieczy lub pęcherzyków gazu) w większe, zmniejszając stopień dyspersji układu. Doprowadza to do rozbicia emulsji na odrębne fazy lub opadnięcia piany.

Recykling puszek aluminiowych:

• Wstępna obróbka mechaniczna – rozdrabnianie materiału na kawałki o nieregularnym kształcie, przesiewanie ich na sitach (wstrząsowych lub bębnowych) w celu oddzielenia piasku i innych większych zanieczyszczeń oraz separacja magnetyczna aluminium od innych metali.

• Termiczne usuwanie farb i lakierów – usuwanie zanieczyszczeń poprzez wypalanie materiału w piecach (obrotowych lub kontenerowych) oraz ponowne przesiewanie na sitach.

• Topienie – proces topienia odpadów drobnocząstkowych, odbywający się w piecach indukcyjnych tyglowych lub wannowych.

• Rafinacja i filtracja – oczyszczanie materiału z zanieczyszczeń niemetalicznych.

• Odlewanie

Wpływ na koalescencję metalu ze złomu puszek aluminium mają sole dodane podczas procesu topienia, które można podzielić na cztery kategorie ze względu na ich wpływ na proces koalescencji

1. Doskonałe: NaCl+KCl z dodatkiem NaF,KF,LiF, lub Na₃AlF₆

2. Dobre: NaCl+KCl z dodatkiem Ca₂F lub MgF₂

3. Umiarkowanie dobre: NaCl+KCl z dodatkiem AlF₃

4. Złe: NaCl+KCl bez dodatków

1. Część eksperymentalna

Puszki aluminiowe pocięto na małe kawałki (ok. 2 x 2 cm) tak a by w sumie było conajmniej 12g. Do badania otrzymaliśmy wcześniej przygotowane blaszki pozbawione warstwy lakieru.
Tak przygotowaną blachę odważono do trzech próbek – po 3 g w każdej i umieszczono w tygielkach alundowych.

Dodatkowo przygotowano sole do topienia. Proporcje soli odczytano z diagramu fazowego NaCl-KCl w punkcie minimum na krzywej solidus i obliczono skład dla 15g mieszaniny.
Zważono odpowiednią ilość soli po wymieszaniu wsypano do tygla nr. 2 i 3. Dodatkowo do tygla 3 odmierzono 5g kriolitu.

Tak przygotowane tygle z blaszkami aluminium i odpowiednimi solami, lub ich brakiem, umieszczono w nagrzanym piecu. Po ok. 20 minutach zaczęto wyciągać tygle. Z pierwszego tygla wyciągnięty materiał ostudzono i zważono. Metal z kolejnych tygli trzeba było dodatkowo oddzielić od soli.

1. Obliczenia

Obliczenie ilości soli potrzebnych do wykonania ćwiczenia

M_KCl = 39 + 35, 5 = 74, 5g

M_NaCl = 23 + 35, 5 = 58, 5g

M_{KCl + NaCl} = 74, 5  + 58, 5 = 133g

$$KCl = \frac{74,5g}{133g} = 56\%$$

$$NaCl = \frac{58,5g}{133g} = 44\%$$

KCl − 15 * 56%=8, 4g

NaCl − 15 * 44%=6, 6g

Masa próbek przed topieniem

1. 3, 002 g

2. 3,010 g  (6, 612g NaCl + 8, 413g KCl)

3. 3, 006g  (6, 607g NaCl + 8, 424g KCl  + 5, 006g Na₃AlF₆ )

Masa próbek po topieniu

1. 2, 876g  

2. 4, 309g

3. 2, 740g

Uzysk aluminium

1 próbka

$$N = \frac{2,876g}{3,002g}*100\% = 95,80\%$$

2 próbka

$$N = \frac{4,309g}{3,010g}*100\% = 143,16\%$$

3 próbka

$$N = \frac{2,740g}{3,006g}*100\% = 91,15\%$$

1. Wnioski

Na podstawie uzyskanych wyników wydajności procesu odzysku aluminium z puszek można wywnioskować, że ćwiczenie został wykonane prawidłowo. W przypadku drugiej i trzeciej próbki dodanie soli spowodowało ,że aluminium uległo kolaesencji , czego nie zaobserwowano w próbce numer jeden, warstwa soli podczas topienia w piecu zapobiegła wytworzenia się tlenku na powierzchni aluminium. Zbyt duża wydajność procesu dla próbki numer dwa może wynikać z niedokładnego oczyszczenia aluminium z soli. W próbce trzeciej zawierającej kriolit powstała dużych rozmiarów kula aluminium, natomiast w próbce numer dwa nie zawierającej kriolitu aluminium występuje w postaci niewielkich rozmiarów kulek.