دانلود ترجمه مقاله بهبود بازیافت آلومینیوم: تکنولوژی های مرتب سازی و دفع ناخالصی

1. انگیزه 2. تکنولوژی های پیش مذاب: جداسازی فیزیکی 3. تکنولوژی های ذوبی: تصفیه 4. ادخال و جداسازی هیدروژن 5. بحث و بررسی و نتیجه گیری

انگیزه: بازیافت آلومینیوم تعدادی منافع اقتصادی و زیست محیطی کلیدی دارد. تولید آلومینیوم در مقایسه با دیگر مواد حجم بالا، یکی از بزرگترین اختلاف انرژی بین تولید اولیه و ثانویه داد: 185MJ / kg برای اولیه در مقایسه با 10 – 20 MJ / kg برای ثانویه (گرین، 2007). با در نظر گرفتن صرفه جویی در انرژی و هزینه، بسیاری از تولید کنندگان اکنون هدف افزایش مصرف مواد ثانویه خود را دارند (2002؛ آلکوا، 2006). با این وجود، تجمع ناخالصی ها در این جریان های مواد بازیافتی یک مانع ترکیبی بزرگ و درازمدت برای این اهداف بوجود می آورد (لیو، 2003). تعداد رو به رشد مطالعات و ادبیات بیانگر آن است که تجمع عناصر ناخواسته ، یک مسئله روز افزون در همه جریان های مواد بازیافتی است. برای آلومینیوم، فهرست ناخالصی های مشکل ساز تقریباً زیاد است، شامل Si، Mg، Ni، Zn، Pb، Cr، Fe، Cu، V و Mn هستند که البته به این موارد محدود نمی شوند. بازیافت فلز یک فرآیند متالرژی است و بنابراین تحت شعاع قوانین ترمودینامیک قرار می گیرد. حذف عناصر ناخواسته در جریان ضایعات با ملاحظات انرژی فرآیند ذوب، دیکته می شود. در مقایسه با بسیاری از فلزات، آلومینیوم میزان زیاد دشواری در حذف عناصر اضافی دارد که این بخاطر موانع ترمودینامیک است که در بخش 3 به تفصیل گفته شده اند. بنابراین، بدون جواب ترمودینامیک ساده، تولید کنندگان باید از طریق فرآیند تولید استراتژی هایی برای رفع این تجمع عناصر شناسایی کنند. یک سری راهکار برای سرکار داشته با تاثیر منفی بازیافت بخاطر تجمع عناصر نامطلوب وجود دارند؛ هرکدام تعامل و توازنی بین هزینه و بهبود بهره برداری از ضایعات (یا بازیافت) بالقوه را دارد. رقیق سازی با اولیه ، معمول ترین روش استفاده شده در صنعت امروزی است؛ این کار تاثیر منفی بر بازیافت دارد، زیرا رقیق سازی مورد نیاز باعث سرمایه تعیین شده به صورت ترکیبی برای نرخ های بازیافت می شود. «Down-cycling» که در آن مواد به محصولات دارای ارزش پایینتر بازیافت می شوند، دیگر روش معمول سروکار داشتن با مواد ثانویه آلوده است؛ این کار مصرف بیشتر مواد بازیافتی را امکان پذیر می کند، اما اثرات منفی بر اقتصاد بازیافت دارد. مثال مشخص این راهکار، هنگامی است که ضایعات اسقاطی در محصولات ریخته گری ، بخاطر توانایی خود برای استفاده بیشتر از آلودگی سیلیکان ، استفاده می شوند. آنچه که به اندازه این استراتژی های اجرایی مهم هستند، رفع اثرات منفی تجمع هستند، استراتژی های فنی بسیار بیشتری برای تولید کننده وجود دارد، هنگامی که این استراتژی های اجرایی، غیرموثر می شوند. هدف این مقاله فراهم کردن مروری کلی بر این ارتقاء تکنولوژی، طبقه بندی شده بوسیله مکانیزم اصلی است که در آن ، عناصر ناخواسته را با (1) جداسازی فیزیکی جریان های اسقاطی جامد برای جلوگیری از ترکیب کمکی عناصر و فلزات یا (2) تکنولوژی های تصفیه کننده که تلاش دارند بصورت شیمیایی یا جنبشی ذرات و عناصر ناخاوسته درون مذاب را جداسازی کنند.

Motivation: Aluminum recycling has a number of key environmental and economic benefits. Compared to other high volume materials, aluminum production has one of the largest energy differences between primary and secondary production: 186 MJ/kg for primary compared to 10–20 MJ/kg for secondary (Green, 2007). With energy and cost savings in mind, many producers now have targets of increasing their usage of secondary materials (2002; Alcoa, 2006). However, the accumulation of impurities in these recycled material streams provides a significant, long-term compositional barrier to these goals (Liu, 2003). A growing number of studies and literature suggest that accumulation of unwanted elements is a growing problem, in all recycled material streams. In the case of aluminum, the list of problematic impurities is quite large, including but not limited to Si, Mg, Ni, Zn, Pb, Cr, Fe, Cu, V, and Mn (Kim et al., 1997; Viklund- White and Menad, 1999; Gesing, 2004; Lundqvist et al., 2004; Das, 2006; Gesing and Harbeck, 2008; Gaustad et al., 2010). Metal recycling is a metallurgical process and is therefore governed by the laws of thermodynamics. The removal of unwanted elements in the scrap stream is dictated by the energy considerations of the melt process. Compared to many metals, aluminum presents a high degree of difficulty in the removal of tramp elements, due to thermodynamic barriers as detailed in Section 3. Therefore, with no simple thermodynamic solution, producers must identify strategies throughout the production process to mitigate this elemental accumulation. There are a variety of solutions to deal with the negative impact on recycling due to accumulation of undesired elements; each presents a trade-off between cost and improvement in scrap utilization (or recycling) potential. Dilution with primary is the most common solution used in industry today; this has a negative impact on recycling as the required dilution results in a compositionally determined cap to recycling rates. “Down-cycling”, where materials are recycled into lower value products, is another common method of dealing with contaminated secondary materials; this enables higher usage of recycled materials but negatively effects recycling economics. A specific example of down-cycling is when wrought scrap is used in cast products due to their ability to accommodate higher silicon contamination. As important as these operational strategies are to mitigating the negative effects of accumulation, there are far more technological strategies available to the producer when these operational strategies become ineffective. This article aims to provide an overview of these upgrading technologies, categorized by the main mechanism in which they remove unwanted elements either by (1) physically separating solid scrap streams to prevent co-mingling of metals and elements or (2) refining technologies that attempt to chemically or kinetically move unwanted particles and elements in the melt.