Reciclarea Aluminiului Prin Tehnologia OXIAL

Download Reciclarea Aluminiului Prin Tehnologia OXIAL

Post on 19-Jan-2016

39 views

Category:

Documents

4 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Prezenta lucrare contine metoda de reciclare a Aluminiului Prin Tehnologia OXIAL

TRANSCRIPT

<p>Reciclarea Aluminiului prin Tehnologia OXIAL</p> <p>Oxigenul la topirea aluminiului</p> <p>Poza 1: Cuptoarele cu tambur rotativ cu arztoare pe baz de oxigen mresc productivitatea</p> <p>Foto: Uzinele de prelucrarea metalelor Bender </p> <p>Reciclarea aluminiului prin tehnologia OXIAL</p> <p> Materialul aluminiu este n cea mai mare parte reutilizabil. Cotele sale de reciclare de 67 pn la 92 % din industria automobilistic, sectorul construciilor, electrotehnic i ambalaje sunt deosebit de ridicate. n funcie de dimensiunea i puritatea deeurilor se utilizeaz diverse cuptoare. La topirea deeurilor extracia de metal, adic partea de metal recuperat, reprezint criteriul determinant al rentabilitii.</p> <p> Conceptele de topire adecvate, care au la baz arztoarele cu oxigen sunt de ajutor n industria aluminiului secundar pentru reducerea semnificativ a costurilor. Pe lng diversele arztoare cu oxigen controlul procesului joac un rol esenial. Pentru succesul economic este nevoie de soluii individuale, n funcie de cuptor i de materialul utilizat. Aceast contribuie prezint exemplificat progresele n redotarea cuptoarelor existente.</p> <p>Reciclarea</p> <p>Poza 2: Flcrile de arztor Quadraflo cu impuls sczut asigur o bun acoperire a bii </p> <p>Care este cuptorul potrivit ?</p> <p> Datorit greutii sale reduse i a bunei prelucrri, aluminiul este astzi unul dintre cele mai importante metale utilizate. Pe lng recuperarea primar a aluminiului, cu consum ridicat de energie, din minereu de bauxit reciclarea ctig din ce n ce mai mult importan. Economia de energie implicit este att de mare, nct se retopesc economic i deeurile cu un coninut redus de metal, precum i deeurile nepurificate i acoperite. n funcie de material, pentru producerea de aluminiu secundar se utilizeaz diverse agregate de topire. Pentru aceasta partea de metal a deeurilor, geometria deeurilor, frecvena modificrii aliajelor (adic modificarea compoziiei deeurilor) i modul de utilizare al cuptorului determin alegerea procedurii optime de</p> <p>topire. Pentru deeurile srace n oxizi sau cu impuriti organice agregatul de topire adecvat este cuptorul cu vatr fr adaos de sare. Deeurile din buci mari se topesc n cuptoare cu creuzetsau cu dou camere. Prin inundarea deeului cu metale lichide se reduce oxidarea aluminiului. De aceea n cuptoarele cu vatr poate fi topit cu o extragere ridicat chiar i pan.</p> <p> La un procent ridicat de oxizi n deeu i o modificare frecvent a aliajului, cel mai bun agregat de topire este cuptorul cu tambur rotativ (poza 1). Aici se face distincie ntre cuptoarele cu tambur rotativ fixe i cele basculante. Se topete sub o zgur de sare. Stratul de sare elibereaz oxizii, prelund impuritile. Prin adaosul redus de sare n cuptorul cu tambur rotativ basculant se economisete energie i zgur de sare. Pentru rentabilitate, la retopire este determinant n principal extracia de metal. </p> <p>Aluminiul prezint o afinitate ridicat fa de oxigen i de aceea formeaz repede oxizi, care se scot ca zgur. Pentru a menine aceast pierdere la un nivel ct mai sczut posibil trebuie minimizai urmtorii parametrii: coninutul de oxigen din atmosfera cuptorului</p> <p> temperatura aluminiului lichid</p> <p> durata de meninere n cuptor la temperaturi ridicate a topiturii</p> <p> impuritile din deeuri</p> <p> Primii trei factori sunt influenai de alegerea sistemului de arztoare i de controlul procesului.</p> <p>Arztoarele cu oxigen pentru topirea aluminiului</p> <p> Prin utilizarea arztoarelor cu oxigen n locul arztoarelor cu aer crete gradul de eficien termic din cuptorul de topit i cldura util de topire. Messer Griesheim a elaborat diverse arztoare cu oxigen pentru utilizarea la topirea metalelor. Pe lng arztoarele Oxipyr din inox cu un impuls ridicat al flcrii se utilizeaz i arztoare Quadraflo cu un bloc ceramic. Toi carburanii uzuali precum gazele naturale, propanul, gazul sasol (gaz de sintez), LPG (gaz petrolifer lichefiat), ieiul uor i ieiul greu sunt adecvai pentru arztoarele cu oxigen.</p> <p>Poza 3: Arztoarele Quadraflo nclzesc un cuptor cu vatr de 100 tone, cu camer separat de ncrcare i pompare Arztoarele Oxipyr se utilizeaz n multe cuptoare ale industriei aluminiului secundar. Acestea susin procesele de topire n cuptoarele cu vatr cu flacr, cuptoarele de topit cu cuv i cuptoarele cu tambur rotativ.</p> <p>Arztoarele sunt rcite de regul n mediu propriu, astfel nct o rcire cu ap este de prisos. Avantajele tipice ale arztoarelor Oxipyr sunt:</p> <p> construcia simpl pentru combustibilii gazoi</p> <p> aprinderea integrat i supravegherea UV</p> <p> diversele forme ale flcrii prin dispunerea special a duzelor</p> <p> lungime reglabil a flcrii la arztoarele cu ulei</p> <p>Pentru cuptoarele cu vatr sunt adecvate i arztoarele Quadraflo. Acest arztor const dintr-un bloc ceramic i o parte din inox. Blocul ceramic se ncastreaz n cptueala cuptorului. Flacra care se compune la exterior ia natere n faa arztorului i protejeaz blocul ceramic mpotriva supranclzirii, astfel nct nu este nevoie de o rcire (pozele 2 i 3).</p> <p> Prin alimentarea variabil cu oxigen primar i secundar impulsul flcrii poate fi modificat. Printr-un impuls mai mic flacra se lungete iar acoperirea bii este mai mare. Avantajele tipice ale arztorului Quadraflo sunt:</p> <p> forma modificabil a flcrii n timpul funcionrii (impuls ridicat/sczut, flacr scurt/lung, respectiv conic/plat)</p> <p> aprinderea direct, fr arztor de aprindere separat</p> <p> rcirea nu este necesar</p> <p> Un exemplu pentru flexibilitatea arztorului Quadraflo este deplasarea continu a flcrii. Prin aceasta se evit o supranclzire local n cuptor i, implicit, i o oxidare prea puternic a aluminiului. Prin msuri adecvate, precum surplusul temporar de oxigen sau recirculaia gazelor reziduale prin intermediul suflantelor de gaz fierbinte,</p> <p>se poate reduce semnificativ emisia de monoxid de carbon, hidrocarburi i oxizi de azot.</p> <p>Poza 4: Ua de ncrcare rotativ mpiedic ptrunderea aerului strin n cuptor Arztoarele Oxipyr la cuptorul cu tambur rotativ (OXIAL-ROTARY-Process)</p> <p> n Europa se utilizeaz multe cuptoare cu tambur rotativ la retopirea deeurilor</p> <p>i zgurii de aluminiu. nc de la nceputul anilor 90 Messer a transformat la uzinele de metal Bender primul agregat de topire a aluminiului secundar pentru arztoare cu ulei pe baz de oxigen.</p> <p> Datorit cheltuielilor energetice reduse aici se lucreaz i dup comutarea pe arztoare cu oxigen cu iei greu. Tehnica de reglare pentru arztoarele cu iei pe baz de oxigen a fost elaborat special pentru utilizarea la cuptorul cu tambur rotativ. Astfel se pot utiliza diverse puteri ale arztorului, n funcie de materialul utilizat, de diversele reglaje anterioare pentru raportul de ardere.</p> <p>Pentru trecerea cu succes la arztoare cu oxigen trebuie avute n vedere ndeosebi urmtoarele puncte:</p> <p> adaptarea puterii arztorului pentru protejarea aluminiului mpotriva supranclzirii</p> <p> nchiderea etan a uii de ncrcare a arjei i reglarea presiunii pentru evitarea ptrunderii aerului strin</p> <p> poziionarea i stoichiometria arztorului</p> <p>Pentru mpiedicarea consumurilor de energie i emisiilor arztorul a fost instalat n partea gazelor reziduale, lng canalul de gaze reziduale (poza 1).Cuptor cu tambur rotativ,cu arztor cu aerCuptor TTRFcu arztor cu oxigen</p> <p>Capacitate [t]2014</p> <p>Factorul sare1,20,35</p> <p>Timp de topire [h]63,5</p> <p>Consum de energie [kWh/t]1100380</p> <p>Cantitatea de zgur [t]13,612,4</p> <p>Cantitatea de sare [t]6,41,6</p> <p>Descrcarea de metal [t]8,38,0</p> <p>Descrcarea de zgur [t]11,46.0</p> <p>Producia [t/zi]3354</p> <p>Tabelul 1: Comparaia dintre cuptorul cu tambur rotativ i cuptorul TTRF</p> <p> Prin varierea stoichiometriei flcrii se evit emisiile de monoxid de carbon i</p> <p>hidrocarburi.</p> <p> Ca urmare a volumelor reduse de gaze reziduale ale arztorului pe baz de oxigen se micoreaz viteza de curgere a gazelor reziduale n cuptor. Prin aceasta se evacueaz mai puin praf i mai puin sare din cuptor. n plus, este nevoie de un reglaj suplimentar al presiunii cuptorului i o u la cuptor, care s se nchid etan, pentru a</p> <p>mpiedica ptrunderea de aer strin.</p> <p>Poza 4 prezint o u de ncrcare nou construit, care se preseaz mpotriva cuptorului i se rotete mpreun cu aceasta.</p> <p>Arztoarele Oxipyr la cuptorul basculant cu tambur rotativ (OXIAL-TTRF-Process)</p> <p> La cuptorul basculant cu tambur rotativ (TTRF = Tilt Type Rotary Furnace) se</p> <p>ridic hidraulic ntregul cuptor, metalul i zgura de sare printr-o u mare a cuptorului (poza 5).</p> <p>Poza 5: Cuptor cu tambur rotativ basculant de 14 tone, cu arztor cu gaze naturale, pe baz de oxigen </p> <p> Acest lucru permite modul de transport cu o zgur uscat, evitnd fa de modul de transport obinuit, consumul de sare n cuptorul cu tambur rotativ. n plus, zgura de sare conine mai puin aluminiu.</p> <p>Utilizarea unui arztor cu oxigen adaptat la design-ul cuptorului, precum i controlul inteligent al procesului reprezint baza pentru obinerea unui succes n aplicarea metodei. Cu ajutorul unei calculri termice pe mostre s-au optimizat flacra de oxigen cu radiaie intensiv i geometria cuptorului.</p> <p> Construcia deosebit a uii cuptorului, cu arztoare cu oxigen i canal pentru gazele reziduale minimizeaz ptrunderea de aer strin n cuptor.</p> <p>Acest lucru rezult n contextul unui consum de energie mai mic de 400 kWh per ton de materiale de cementare, la o extracie ridicat de metal (tabelul 1).</p> <p> La topirea cu cantiti reduse de sare exist un risc ridicat de oxidare pentru aluminiu n special la utilizarea necontrolat a arztoarelor i la existena de oxigen liber n atmosfera cuptorului. De aceea este nevoie de o comand automatizat pentru sprijinirea personalului manipulator. Cu ajutorul calculatorului, dup introducerea greutilor arjei, se calculeaz cantitile de sare de care a fost nevoie i energia necesar. Operatorul va obine pe un ecran datele importante ale cuptorului (de ex. temperatura gazelor reziduale, consumul de energie, stoichiometria arztorului, rotaia), putnd recunoate astfel momentul exact al descrcrii (poza 6). Controlul procesului asigur o extragere ridicat a metalului, un consum de sare redus, un randament mare de topire i un consum redus de energie. Aceste avantaje determin scderea drastic a cheltuielilor de topire, astfel nct investiiile pentru un nou cuptor se amortizeaz n scurt timp.</p> <p>Poza 6: Dulapul de control general pentru un cuptor cu tambur rotativ basculant de 14 tone </p> <p>Tehnologia arztoarelor cu oxigen la cuptoarele de aluminiu cu vatr (OXIAL REVERB-Process) Arztoarele cu oxigen se utilizeaz cu suces i la cuptoarele cu vatr (Reverberatory Furnace). La acest tip de cuptor s-a dovedit avantajoas o flacr plat, adaptat geometriei cuptorului.</p> <p>Deosebit de important n acest caz este alegerea poziiei arztorului i a gazelor reziduale, precum i reglarea automat a arztorului. Cu ajutorul unei modelri informatice pot fi calculai n prealabil parametrii optimi pentru convertirea unui cuptor pe arztoare cu oxigen.</p> <p>O reglare automat a arztorului, preluarea i prelucrarea temperaturilor n cuptor n vederea protejrii topiturii i a cptuelii, precum i reglarea automat a presiunii cuptorului asigur o extracie ridicat a metalului i consumuri sczute de energie.</p> <p>Ca urmare a varietii mari de cuptoare se impun soluii adaptate individual.</p> <p> Iat n cele ce urmeaz cteva exemple de convertire reuit:</p> <p> Messer a convertit la o ntreprindere de reciclare un cuptor cu vatr de 10 tone pe tehnologia cu arztoare cu oxigen (poza 7).</p> <p>Poza 7: Arztorul cu aer / oxigen reduce cheltuielile de producie ale unui cuptor cu vatr de 10 tone </p> <p>Dorina de obinere a unui randament de topire mai mare cu cheltuieli reduse a fost ndeplinit rapid, dup punerea n funciune cu succes (tabelul 2).</p> <p> n baza calculelor teoretice s-a utilizat aici un arztor cu oxigen combinat, cu flacr plat. Pentru ca radiaia flcrii s nu conduc la temperaturi excesiv de ridicate la bolt i, implicit, la limitarea puterii arztorului, flacra se acoper cu aer. n timpul perioadelor auxiliare ale cuptorului (de ex. arjarea, descrcarea) arztorul poate fi acionat i exclusiv cu aer, pentru a reduce cheltuielile cu oxigenul. S-a inut cont de cantitile de gaze reziduale diminuate ca urmare a modificrii uii cuptorului i a reglrii presiunii cuptorului. Astfel se mpiedic ptrunderea de aer strin prin u.</p> <p> La un atelier de presare prin extrudare cu cuptoare proprii de topire pentru prelucrarea deeurilor pentru producerea de profile s-a utilizat o alt tehnologie.</p> <p>Deoarece profilele nu se ncarc fragmentate, au fost puse n funciune cuptoare cu vatr de 40 tone, cu o camer i dou arztoare n prile frontale. Dispunerea arztoarelor cu oxigen existente (produse strine) a condus la o supranclzire local i, implicit, la pierderi importante de metal. Messer a echipat unul din cuptoarele existente (poza 8) cu instalaii cu arztoare complet noi. Pentru o distribuire mai bun a cldurii arztorul Quadraflo a fost montat n plafonul cuptorului.</p> <p> Impulsul sczut al flcrii acestor arztoare protejeaz att plafonul ct i suprafaa bii la supranclzire. n plus, flacra se deplaseaz prin adugarea intit de oxigen. Unghiul flcrii i ciclul de micare sunt reglabile exact.</p> <p> Tabelul 3 prezint o comparaie a datelor unor cuptoare cu vatr de 40 tone, unul cu un arztor cu aer, altul cu arztor cu oxigen cu impuls ridicat i altul cu arztor cu oxigen cu impuls sczut (arztor Quadraflo).</p> <p>Deeurile utilizate sunt n acest caz ncrcate parial cu lac i plastic.</p> <p> Arderea necontrolat a hidrocarburilor a dus n trecut la temperaturi n cretere foarte accentuat ale gazelor reziduale, astfel nct arztoarele trebuie oprite temporar. Odat cu redotarea instalaiilor de arztoare a fost modificat i ghidajul pentru gazele reziduale. Gazele de semicarbonizare rezultate regleaz acum flcrile arztorului, prin intermediul preselectrii unui program putnd avea loc o nclzire suplimentar. Prin controlul temperaturilor gazelor reziduale i ale bolii randamentul arztoarelor se adapteaz automat, astfel nct nu intervine nici o supranclzire a topiturii sau a cptuelii.</p> <p>Poza 8: Reciclarea deeurilor profilate ntr-un cuptor cu vatr de 40 tone cu arztoare Quadraflo n plafon Arztoare cu aerArztoare cu aer pe baz de oxigen</p> <p>Poziia arztoarelorPeretele lateralPeretele frontal</p> <p>Tipul de arztoareFlacrplat</p> <p>Timpul de topire [h]85,5</p> <p>Consumul de gaze[%]10052</p> <p>Consumul de oxigen [Nm3/7]075</p> <p>Cheltuieli cu energia [%]10082</p> <p>Tabelul 2: Redotarea unui cuptor cu vatr monocameral, de 10 t</p> <p>Tehnologia arztoarelor cu oxigen la cuptoarele de topit aluminiu cu cuv</p> <p>(OXIAL-REVERBProcess)</p> <p> Pentru creterea puterii de topire in turntorii arztoarele cu oxigen ofer avantaje importante i la cuptoarele de topire cu cuv. La acest tip de cuptoare gazele reziduale ale arztoarelor se utilizeaz pentru prenclzirea aluminiului solid. Aluminiul ajunge n cuv printr-o ncrcare automat, acolo se prenclzete la coborre i se topete cu arztoarele. Metalul topit curge printr-o punte de topire ntr-o zon a cuptorului, care este necesar pentru colectare i pentru reglarea temperaturii.</p> <p>Datele tipice ale unui cuptor de topire cu cuv sunt:</p> <p> randamentul de topire:...</p>