Alüminyum Ergitme ve Arıtma

4 Aralık Alüminyum Ergitme ve Arıtma

Posted at 09:25h in Haberler by AdTech 0 Comments

0 Likes

Alüminyum, öncelikle otomobiller için pistonlar, motor ve gövde parçaları, içecek kutuları, kapılar, dış cephe kaplamaları ve alüminyum folyo üretiminde kullanılır. Ayrıca sac, alüminyum levha ve folyo, çubuklar, çubuklar ve tel, uçak bileşenleri, pencereler ve kapı çerçeveleri olarak da kullanılabilir. Alüminyumun başlıca kullanıcıları arasında ambalaj ve paketleme endüstrisi, ulaştırma endüstrisi ile inşaat ve yapı endüstrisi yer almaktadır.

Alüminyum, ya boksit cevherinden ya da alüminyum hurdasından üretilebilir. Alüminyum cevherinin arıtılması o kadar pahalıdır ki, ikincil üretim endüstrisi pazarın büyük bir kısmını elinde tutmaktadır. ABD’de yaklaşık 40% alüminyum, ikincil arıtma amacıyla geri kazanılmaktadır (USEPA, 1995).

Yüksek enerji ihtiyacı nedeniyle, başlıca birincil alüminyum üreticileri genellikle Kuzeybatı ve Ohio Nehri Vadisi gibi enerji maliyetlerinin düşük olduğu bölgelerde faaliyet göstermektedir. İkincil alüminyum üreticileri ise genellikle Güney Kaliforniya ve Büyük Göller gibi sanayi merkezlerinin yakınlarında yer almaktadır.

Hem birincil hem de ikincil alüminyum üreticileri, alüminyumu arıtıp eriterek bunu “ingot” adı verilen çubuklar halinde kalıplar. Bu ingotlar, kalıplama veya haddeleme işlemleri için metal döküm tesislerine veya diğer şekillendirme tesislerine sevk edilir.

Elbette, alüminyum ürünlerin preslenip şekillendirilmesinden önce, alüminyum ve alüminyum alaşımı sıvısının süzülmesi gerekir (Seramik köpük filtre kirleri emer ve filtreler) ve gazdan arındırılmış ( gaz giderme ekipmanı (inert gazları giderir) döküm alüminyumun gerekliliklerini karşılamak için.

Birincil Alüminyum Arıtma

Boksit cevherinden alüminyum üretimi üç aşamalı bir süreçtir. İlk olarak, genellikle Bayer Yöntemi kullanılarak boksit cevherinden alümina çıkarılır. Bayer Yöntemi'nde, ince öğütülmüş boksit sodyum hidroksit ile karıştırılır ve bir ’çürütücü"ye yerleştirilir. Çürütücü içindeki yüksek sıcaklık ve basınç, cevher/sodyum hidroksit karışımında reaksiyonlara neden olur. Sonuç olarak, çözünmüş alüminyum oksit ve cevher kalıntısı elde edilir. Silikon, kurşun, titanyum ve kalsiyum oksitleri içeren kalıntılar, sindiricinin dibinde bir çamur tabakası oluşturur. Alüminyum oksit buharlaştırılarak yoğunlaştırılır. Oksitte kalan safsızlıkları gidermek için nişasta ve diğer bileşenler eklenir.

Çözelti daha sonra, alüminyum oksitin kristalleştirildiği bir çökeltme tankına aktarılır. Kristalleşme sonucu alüminyum hidroksit ve sodyum hidrazit elde edilir. Kristaller yıkanır, vakumla susuzlaştırılır ve daha fazla susuzlaştırma işlemi için bir susuzlaştırıcıya gönderilir.

Bayer Yöntemi ile elde edilen alüminyum oksit, genellikle Hall-Heroult yöntemi kullanılarak alüminyum metale indirgenir. Bu işlemde, alüminyum oksit erimiş kriolit içeren bir elektrolitik hücreye yerleştirilir. Hücredeki bir karbon çubuğuna elektrik verilir ve reaksiyon sonucunda karbon monoksit, karbon dioksit ve alüminyum oluşur. Alüminyum dibe çöker, buradan tanktan çıkarılır ve bir eritme veya bekletme fırınına gönderilir.

Erimiş alüminyum daha sonra belirli özellikler elde etmek üzere istenen alaşımlarla karıştırılır ve imalat atölyelerine nakledilmek üzere külçeler halinde dökülür. İmalat atölyelerinde, erimiş alüminyum veya alüminyum alaşımları yeniden eritilir, kalıplara dökülür ve soğutulur. Erimiş alüminyum, dökümden önce oksitleri, safsızlıkları ve sodyum ile magnezyum gibi diğer aktif metalleri gidermek amacıyla daha fazla ısıtılabilir. Safsızlıkları daha da gidermek için erimiş alüminyumun içinden klor geçirilebilir.

Atık Kaynakları ve Kirliliğin Önlenmesine Yönelik Fırsatlar

Hava emisyonları çeşitli kaynaklardan kaynaklanmaktadır. Boksitin öğütülmesi, alüminyum oksidin kalsine edilmesi ve malzemelerin işlenmesi sırasında partiküller oluşur. Bu partikülleri yakalamak için hava emisyonları ekipmanları yaygın olarak kullanılmaktadır.

Parçacıklar metal bakımından zengin olabilir. Metal içeriği yeterliyse, emisyon kontrol tozu, kalan metalleri geri kazanmak amacıyla yeniden eritilebilir ya da başka şekillerde yeniden kullanılabilir veya metal içeriği nedeniyle satılabilir. Tozun metal içeriği yeterince yüksek değilse, genellikle çöp sahasına gömülür.

Birincil alüminyum üretim süreçlerinden kaynaklanan hava emisyonlarının bir başka kaynağı, alüminyum oksitin alüminyum metale indirgenmesi sırasında ortaya çıkar. Bu süreçte hidrojen florür gazları ve partiküller, florürler, alümina, karbon monoksit, kükürt dioksit ve uçucu organik bileşikler oluşur. Elektrolitik banyolarda genellikle hücre içinde anot macunları kullanılır. Macun, üzerinde bir açıklık bulunan çelik sac aracılığıyla hücreye sürekli olarak beslenmelidir. Bu sürekli besleme, gazın dışarı çıkmasını sağlar.

Gaz emisyonlarını azaltmanın bir yöntemi, önceden fırınlanmış anotların kullanılmasıdır. Önceden fırınlanmış anotlar, tesis bünyesindeki bir tesiste üretilmelidir. Önceden pişirilmiş anotlar, elektrolitik banyonun sızdırmaz hale getirilmesini sağlayarak gazın yakalanmasına olanak tanır. Ardından, toplanan gazları içeren anotlar her 14-20 günde bir değiştirilir. Anot pişirme fırınları, florürler, buharlaşmış organik maddeler ve kükürt dioksit emisyonlarına neden olur. Bu emisyonlar genellikle ıslak yıkayıcılar kullanılarak kontrol edilir.

Alüminyum işleme sürecinde sıvı atıklar büyük bir sorun teşkil etmemektedir. Arıtma ve çökeltme işlemleri sırasında atık su oluşur; ancak bu suyun büyük bir kısmı doğrudan yeniden kullanılmaktadır.

Katı faz atıkları arasında, “kırmızı çamur” olarak adlandırılan boksit arıtma atıkları ile kullanılmış pota astarlarından kaynaklanan indirgeme atıkları yer alır. Kırmızı çamur, kullanılan cevher türüne bağlı olarak demir, alüminyum, silika, kalsiyum ve sodyum içerir. Genellikle kırmızı çamur tesis içinde bertaraf edilir ve tehlikeli değildir.

Alüminyumun arıtılmasında kullanılan kapların refrakter astarı, katı atıklarla ilgili bir diğer sorun teşkil etmektedir. Refrakter, sürekli kullanım sonucunda parçalanarak RCRA K088 sınıfı tehlikeli atık oluşturur.

İkincil Alüminyum Üretimi

İkincil alüminyum üretim endüstrisinde, alüminyum hurda, gaz veya petrol yakıtlı yansıma fırınlarında ya da ocak fırınlarında eritilir. Alüminyum istenen saflığa ulaşana kadar, klor veya diğer akışkanlar kullanılarak safsızlıklar giderilir.

Diğer alüminyum üretim tesisleri, hurdanın yanı sıra cüruf da kullanır. Cüruf, birincil alüminyum eritme işleminin bir yan ürünüdür. Bu süreç, birincil alüminyum üretiminden kaynaklanan kirliliği daha da azaltır. Cüruf, akışkanlar ve değişken konsantrasyonlarda alüminyum içerir. “Skim”, “rich” veya “beyaz cüruf” terimleri, alüminyum içeriği yüksek olan alüminyum cürufunu ifade eder. “Siyah cüruf” veya “tuz kekleri” ise tuz eriticilerinin kullanıldığı işlemlerden elde edilen alüminyum cürufunu ifade eder.

Cüruf, kırılır, elenir ve bir döner fırında eritilir; burada erimiş alüminyum fırının dibinde toplanır. Ortaya çıkan tuz cürufu bir atık üründür. Bu atığı azaltmak için, kalan metalik maddelerin daha fazlası suya süzülerek toplanabilir.

Tuz akışkanlarına olan ihtiyacı ortadan kaldırmak amacıyla, döner fırını ısıtmak için yeni bir plazma meşalesi işlemi geliştirilmiştir. Bu işlemden yüksek konsantrasyonlarda alüminyum geri kazanılmaktadır.

İkincil Alüminyum İşlemede Kirliliğin Önlenmesi

Hava emisyonları ve katı atıklar, alüminyum işleme endüstrisinde başlıca endişe kaynaklarıdır. Hava emisyonları büyük ölçüde kullanılan hurdanın kalitesine bağlıdır. Emisyonlar, eritme, arıtma ve fırın atık gazlarından kaynaklanabilir. Gazlar arasında yanma ürünleri, hidrojen klorür ve metal klorürler, alüminyum oksit metaller ve metal bileşikleri bulunabilir. Kullanılan hurda türü ne olursa olsun emisyonları azaltmak için, erimiş metaldeki safsızlıkları gidermek amacıyla klor yerine alüminyum florür kullanılabilir. Tüm sistemler genellikle emisyon kontrol ekipmanlarına, tipik olarak flor ve diğer gazları toplamak için bir torbalı filtreye bağlanır.

İkincil alüminyum üretiminden kaynaklanan katı atıklar, eritme işlemi sırasında oluşan cüruflardır. Cüruf, klorürler, akışkanlaştırıcılar ve magnezyum içerir. Metal bileşenler ayrıştırılarak yeniden kullanılabilir veya satılabilir.

Sıvı atıklar, farklı metallerin ayrıştırılmasına yardımcı olmak amacıyla cürufa eklenen suyu içerir. Atık su, tuz ve eriticilerle kirlenmiş olabilir, ancak çoğu zaman geri kazanılabilir ve yeniden kullanılabilir.