مهندسی شیمی ایران

مهندسی شیمی ایران

بررسی بازیافت آلومینیوم از ضایعات شهری بااستفاده‌از روش گدازآور نمکی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی کارشناسی مهندسی شیمی، دانشگاه علم و صنعت ایران
2 دانشیار مهندسی شیمی، دانشگاه علم و صنعت ایران
3 استادیار مهندسی شیمی، دانشگاه علم و صنعت ایران
چکیده
بازیافت آلومینیوم از ضایعات شهری، یکیاز روش‌های مهم برای کاهش مصرف انرژی و حفظ محیط‌ زیست است. فرایند استخراج آلومینیوم از بوکسیت، علاوه‌بر هزینۀ بالا، آلاینده‌های محیطی زیادی تولی می‌کند. ازسوی دیگر، بازیافت آلومینیوم با ذوب مجدد ضایعات، به‌ویژه قوطی‌های نوشیدنی، می‌تواند نیازبه استخراج مواد خام را کاهشدهد و درعین ‌حال، مصرف انرژی را تا ۹۵ درصد کمترکند. در این پژوهش، فرایند بازیافت آلومینیوم بااستفاده‌از روش شار نمکی بررسیشده‌است. تأثیر مشخصه‌هایی نظیر دما، درصد اجزای نمک در شار، شرایط اختلاط و شکل ضایعات بر راندمان بازیافت و خلوص آلومینیوم، ارزیابیشده‌است. نتایج نشانداد که در دمای ۹۰۰ درجۀ سلسیوس، با ترکیب ۷۰ درصد سدیم کلرید و ۲۷ درصد پتاسیم کلرید دحضور گاز آرگون و اختلاط مناسب، میزان خلوص آلومینیوم بازیافتی به 98/05 درصد می‌رسد. کاهش دما به ۸۰۰ درجه، مصرف انرژی را به‌میزان چشم‌گیری کاهش‌می‌دهد و درعین‌ حال، تأثیر محسوسی بر درصد خلوص محصول نهایی ندارد. هم‌چنین، ضایعات با فرم متراکم نسبتبه ضایعات ورقه‌ای، نرخ بازیافت بیشتری داشته‌است. نتایج این تحقیق، نشان‌می‌دهد که استفادهاز شار نمکی، علاوه‌بر بهبود فرایند بازیافت و کاهش سرباره، می‌تواند راه‌کاری اقتصادی و زیست‌محیطی برای بازیافت آلومینیوم درمقیاس صنعتی باشد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Investigation of Aluminum Recycling from Urban Waste Using the Salt Flux Method

نویسندگان English

A. R. Peikar 1
E. Abdollahzade 1
A. R. Hemmati 2
A. Bazyari 3
1 BSc. Student of Chemical Engineering, Iran University of Science and Technology
2 Associate Professor of Chemical Engineering, Iran University of Science and Technology
3 .Assistant Professor of Chemical Engineering, Iran University of Science and Technology
چکیده English

Recycling aluminum from urban waste is a crucial method for reducing energy consumption and preserving the environment. The extraction of aluminum from bauxite is not only costly but also generates significant environmental pollutants. In contrast, recycling aluminum through the remelting of scrap, particularly beverage cans, can reduce the need for raw material extraction while consuming up to 95% less energy. This study examines the aluminum recycling process using the salt flux method. The effects of parameters such as temperature, salt composition in the flux, mixing conditions, and scrap shape on recycling efficiency and aluminum purity were evaluated. The results showed that at 900°C, with a flux composition of 70% sodium chloride and 27% potassium chloride, in the presence of argon gas and proper mixing, the purity of the recovered aluminum reached 98.05%. Reducing the temperature to 800°C significantly lowered energy consumption while having minimal impact on the final product's purity. Additionally, compacted scrap exhibited a higher recycling yield compared to sheet-like scrap.
The findings of this study indicate that the use of salt flux not only enhances the recycling process and reduces slag formation but also presents an economical and environmentally friendly solution for industrial-scale aluminum recycling.

کلیدواژه‌ها English

Aluminum
Aluminum Recycling
Salt Flux
The Environment
[1]        AlSaffar, K. A., & Bdeir, L. M. H. (2008). Recycling of aluminum beverage cans. Journal of Engineering and Sustainable Development, 12(3), 157-163.
[2]        Amiri, F., Yaghmaei, S., & Mousavi, S. M. (2010). Use of biological leaching method in detoxification and recovery of valuable metals from used catalysts. Chemical Engineering of Iran, 9(50). doi:https://dor.isc.ac/dor/20.1001.1.17355400.1389.9.50.4.0
[3]        Darabi, H., & yaghmaei, S. (2012). Waste electrical and electronic equipment is a valuable resource for recycling. Chemical Engineering of Iran, 11(62). doi:https://dor.isc.ac/dor/20.1001.1.17355400.1391.11.62.8.2
[4]        DeGaspari, J. (1999). Making the most of aluminum scrap. Mechanical Engineering, 121(11), 71-73.
[5]        Drini, B., Katgerman, L., & Boom, R. (2004). Metal refining with fractional crystallisation: State-of-the-art and future prospects.
[6]        Gaustad, G., Olivetti, E., & Kirchain, R. (2011). Toward sustainable material usage: evaluating the importance of market motivated agency in modeling material flows. Environmental science & technology, 45(9), 4110-4117.
[7]        Gaustad, G., Olivetti, E., & Kirchain, R. (2012). Improving aluminum recycling: A survey of sorting and impurity removal technologies. Resources, Conservation and Recycling, 58, 79-87.
[8]        Gesing, A., AuBuchon, B., Torek, P., Dalton, R., & Wolanski, R. (2003). Assuring continued recyclability of automotive aluminum alloys: chemical-composition-based sorting of wrought and cast Al shred.
[9]        Gesing, A., Stewart, C., Wolanski, R., Dalton, R., & Berry, L. (2000). Scrap preparation for aluminum alloy sorting. Recycling of Metals and Engineered Materials, 1233-1249.
[10]      Gesing, A., & Wolanski, R. (2001). Recycling light metals from end-of-life vehicle. JOM, 53(11), 21-23.
[11]      Kahveci, A. I., & Unal, A. (2000). Refining of a 5XXX series aluminum alloy scrap by Alcoa fractional crystallization process. Recycling of Metals and Engineered Materials, 979-991.
[12]      Kercher, S., & Webb, M. (1982). Scrap processing by eddy current separation techniques. Resources and Conservation, 8(1), 61-74.
[13]      Kruesi, P. R. (2011). Methods of recovering and purifying secondary aluminum. In: Google Patents.
[14]      Melwyn, J. G., Chandragandhi, B., Sathiyaseelan, G., & Srinath, P. (2023). Aluminium scrap recycling in a production furnace: Minimizing dross formation for sustainable and efficient recovery. Materials Today: Proceedings.
[15]      Nakajima, K., Takeda, O., Miki, T., Matsubae, K., Nakamura, S., & Nagasaka, T. (2010). Thermodynamic analysis of contamination by alloying elements in aluminum recycling. Environmental science & technology, 44(14), 5594-5600.
[16]      Padamata, S. K., Yasinskiy, A., & Polyakov, P. (2021). A review of secondary aluminum production and its byproducts. JOM, 73, 2603-2614.
[17]      Rousseau, M., & Melin, A. (1989). The processing of non-magnetic fractions from shredded automobile scrap: a review. Resources, Conservation and Recycling, 2(2), 139-159.
[18]      Ruan, J., Dong, L., Zheng, J., Zhang, T., Huang, M., & Xu, Z. (2017). Key factors of eddy current separation for recovering aluminum from crushed
e-waste. Waste Management, 60, 84-90. 
[19]      Schloemann, E. (1982). Eddy-current techniques for segregating nonferrous metals from waste. Conservation & recycling, 5(2-3), 149-162.
[20]      Wan, B., Li, W., Liu, F., Lu, T., Jin, S., Wang, K., ..., & Chen, W. (2020). Determination of fluoride component in the multifunctional refining flux used for recycling aluminum scrap. Journal of Materials Research and Technology, 9(3), 3447-3459.
[21]      Werheit, P., Fricke-Begemann, C., Gesing, M., & Noll, R. (2011). Fast single piece identification with a 3D scanning LIBS for aluminium cast and wrought alloys recycling. Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 26(11), 2166-2174. 
[22]      Wilson, R., Veasey, T., & Squires, D. (1994). The application of mineral processing techniques for the recovery of metal from post-consumer wastes. Minerals Engineering, 7(8), 975-984.
[23]      Wyss, R., & Schultz, P. (1999). Color sorting aluminum alloy scrap for recycling. LIGHT MET(WARRENDALE PA), 1093-1098.