Реферат по теме выпускной работы

Содержание

• Введение
• 1. Актуальность темы
• 2. Цели и задачи исследования, планируемые результаты
• 2.1 Анализ существующих способов переработки алюминия
• 2.2 СВЧ печь, и использование микроволновой энергии для плавления металлов
• Заключение
• Список источников

Введение

Проблемы переработки вторсырья актуальны в любой стране, в любом городе. Экологическая катастрофа неминуема при постоянном накоплении твердых бытовых отходов (ТБО). Многие виды ТБО разлагаются в течение 300—400 лет. Проблема бытовых отходов в настоящее время становится все более актуальной по целому ряду причин:

• объемы бытовых отходов непрерывно возрастают как в абсолютном выражении, так и на душу населения;
• состав отходов усложняется, включая в себя все большее количество экологически опасных элементов;
• отношение населения с возрастающей экологической грамотностью к традиционным методам сбора мусора становится все более отрицательным;
• экономика управления отходами усложняется, стоимость утилизации отходов возрастает.

Один из видов ТБО являются алюминиевые банки.

Переработка алюминиевых банок — налаженный в большинстве государств мира процесс. Наиболее продвинутые в плане технологий страны перерабатывают сто процентов использованной алюминиевой тары. Отслужившую банку из алюминия можно подвергать неоднократной вторичной переработке. Поскольку банки перерабатываются, затраты на утилизацию отходов со стороны потребителей и промышленности снижаются. Если бы все алюминиевые банки были переработаны, не было бы необходимости в разрушительной добыче алюминиевой руды, потому что предложение всегда соответствовало бы спросу. [1]

1. Актуальность темы

Алюминиевые банки являются наиболее распространенной формой обработанного алюминия, доступного для вторичной переработки, что делает их объектом программы утилизации алюминия.

Возвращая алюминиевые банки на хранение производители алюминиевых банок хотят использовать переработанный алюминий, потому что для превращения его в другую алюминиевую банку требуется на 95% меньше энергии, чем для добычи алюминиевой руды и изготовления банки с нуля. Из–за того, что на переработку переработанной банки уходит на 95% меньше энергии, производители также выделяют на 95% меньше производственных выбросов.

Основные методы изготовления алюминиевых банок — круглые и прямоугольные — показаны на рисунке 1.

Основные элементы и детали.

Алюминиевые пивные банки (и для газированных напитков тоже) должны выдерживать внутреннее избыточное давление до 6 атмосфер. Поэтому конструкция банки включает толстое куполообразное дно и довольно тонкие стенки, которые, однако, с помощью внутреннего давления обеспечивает банке достаточную конструктивную прочность. Общий вид типичной пивной банки и назначение различных ее элементов показано на рисунке 2.

Производство вторичного алюминия является затратным, не позволяет экономично переработать низкосортное алюминиевое сырье и получить новый продукт, готовый к применению на предприятиях металлургической промышленности, например при производстве различных марок стали.

Изготовление брикета из алюминиевого лома, например использованных алюминиевых банок, фольги, стружки алюминиевых сплавов, позволяет снизить себестоимость брикета за счет утилизации использованных алюминиевых банок и отходов металлургического производства.

Способ получения заявляемого брикета прост, универсален, производителен, так как обеспечивает короткий цикл изготовления, не требует сложного специального оборудования для его осуществления, соответствует современному требованию гибкости производства, позволяет с незначительными капитальными вложениями наладить серийное или мелкосерийное производство в рамках мелкого и среднего бизнеса.

Переработка алюминиевых банок и тары из жести имеет ряд достоинств:

• снижение вреда окружающей среде за счет меньшего ее загрязнения металлом;
• экономия до 95% энергии при использовании вторичного алюминия; подворное применение материалов экономит до 40% воды при производстве тары;
• предотвращение до 85% вредных выбросов в атмосферу и загрязнения воды;
• снижение углеродных выбросов до 97% — борьба с парниковым эффектом. [2]

2. Цели и задачи исследования, планируемые результаты

Задачи:

1. Анализ существующих способов переработки алюминия.
2. Сравнительный анализ экструзии алюминия.
3. СВЧ печь, и использование микроволновой энергии для плавления металлов.

Объект исследования: алюминиевые банки.

Предмет исследования: процесс совершенствование методов получения алюминия из вторичного сырья.

2.1 Анализ существующих способов переработки алюминия

Исходя из практики применения существующих технологий рециклинга, традиционные стадии переработки вторичного (алюминиевого) металлсодержащего сырья можно представить на следующей укрупненной схеме (рисунок 3).

Поступающая на переработку бытовая алюминиевая тара измельчается и отправляется на сортировочную линию. На этапе первичной сортировки выполняется проверка сырья магнитным сепаратором на наличие магнитящихся металлов. Далее отделяются тяжелые примеси. Затем производится удаление краски и лаковых покрытий, так как их наличие вызывает потери металла из–за возгорания в процессе плавления.

Основной этап — выплавка металла. Применительно к металлическим сырьевым ресурсам вторичного использования (жестяные банки) можно выделить следующие способы плавки: в вакуумной индукционной печи; в вакуумно–дуговой печи с расходуемым электродом; электронно–лучевой переплав; плазменно–дуговой переплав; электрошлаковый переплав. Для переплавки алюминиевого лома и отходов используют одно–, двух– и трехкамерные отражательные печи и электрические индукционные тигельные печи.

Наибольшее распространение получили двухкамерные отражательные печи, сочетающие функции плавильного агрегата и миксера для корректировки химсостава и хранения металла на период разливки. Эти печи универсальны, их используют для плавки всех видов алюминиевого лома и отходов. На этих печах выплавляют около 80% вторичных алюминиевых сплавов. Емкость плавильной камеры двухкамерных печей — от 10 до 30 т. Для кладки печей применяют шамотный кирпич.

Электрические тигельные печи обычно применяют для переработки мелкой шихты — стружки и обрезков листового металла или профиля. Электропечь состоит из следующих основных узлов: стального кожуха, тигля, индуктора, крышки печи с механизмом подъема и поворота. Печь наклоняется с помощью гидравлического механизма, токопровод к печи выполняется гибкими водоохлаждаемыми кабелями.

В качестве альтернативного, достаточно редко упоминаемого, можно отметить способ, основанный на применении СВЧ–излучения в процессе плавки.

Последующие этапы технологического процесса (рисунок 3), как правило, являются дополнительными в общей схеме переработки. Повышение качества алюминиевых сплавов, получаемых из лома и отходов в отражательных и электрических печах, достигается рафинированием расплава от вредных примесей и неметаллических включений.

Получение готового продукта осуществляется путем экструзии на экструзионных прессах или разливкой в слитки. Собственно основной интерес исследования сконцентрирован на поиске возможного альтернативного, а может даже в перспективе более эффективного или экономичного, способа выплавки металла и его аппаратурного оформления, в качестве которого может выступать плавка алюминиевых отходов в СВЧ–печи. [5]

2.2 СВЧ печь, и использование микроволновой энергии для плавления металлов

Промышленные СВЧ печи не нашли иного предназначения, кроме быстрого разогрева пищи. Однако их стоимость намного выше бытовых моделей. За основу экспериментальной установки была взята бытовая микроволновая печь, с неисправной охлаждающей системой. Мощностью магнетрона 1200 Вт.

Были внесены различные изменения в конструкцию:

1. Из рабочей камеры была удалена тарелка, а также двигатель, который вращал её.
2. Произведена полная замена системы охлаждения взамен сломанной.

Замена включает в себя:

• установку двух вентиляторов на вдувание воздуха из окружающей среды на магнетрон. Третий располагается сверху и выдувает горячий воздух из внутреннего пространства, где расположена вся электроника;
• добавление преобразователя переменного напряжения из 220 вольт в номинал постоянного тока 13.3 вольта, который используется для питания вентиляторов. Преобразователь имеет плавкий предохранитель.

Установленные узлы и агрегаты системы охлаждения изготовлены машинным способом. Соединительные провода имеют сечение, достаточное для устойчивой работы без создания пожарной опасности.

Термодатчики установлены в самых нагреваемых местах и отключают питание печи при нагреве свыше 150 градусов Цельсия. Эти факторы способствуют безопасной эксплуатации установки.

Плавильный тигель был сделан вручную из бруска электродного графита и представляет собой стаканчик небольшого размера.

Следующий этап — создание теплоизоляционной печи, в которую помещают тигель с металлом. В нашем случае печь составлялась в рабочей камере экспериментальной установки из блоков минеральной ваты.

В результате произведенных операций была создана Резонансная Микроволновая Тигельная Печь 1 модели (далее по тексту РМТП–1).

Расплавляемый металл помещается в плавильный тигель. Тигель размещается в теплоизоляционной печи, которую и помещают в рабочую камеру экспериментальной установки. В качестве материала печи можно использовать и другие материалы–аналоги.

Если металл имеет температуру плавления ниже 800 градусов Цельсия (Алюминий, Дуралюмин, Цинк), то допустимо применять теплоизоляционную печь без огнеупорных обмазок. Для частого плавления, с целью повышения устойчивости внутренней части печи к выгоранию, достаточно покрыть её изнутри огнеупорной обмазкой, когда обмазка выгорает, наносят новый слой.

Плавление металлов и сплавов (Бронза, Латунь, Медь, Чугун), с температурой плавления выше 800 градусов Цельсия, требует знаний о составе и работе со специальными огнеупорами.

Для плавления металла в нём создаются вихревые токи Фуко. [6] Токи Фуко возникают под воздействием переменного электромагнитного поля и по физической природе ничем не отличаются от индукционных токов, возникающих в линейных проводах. Они вихревые, т. е. замкнуты в кольце.

Электрическое сопротивление массивного проводника мало, поэтому токи Фуко достигают очень большой силы.

Преимущества использования данной установки:

• простота устройства печи и технологии процесса;
• самая низкая стоимость;
• меньше утомляемости и больше удовольствия от процесса;
• минимум рабочего пространства;
• простота управления.

Заключение

Таким образом, алюминиевые банки и их вторичная переработка металла не столь вредит экологии, как первичная. Снижается количество мусора, аккумулируемого на планете. При переработке вторсырья процент выброса парниковых газов, ускоряющих процесс глобального потепления, ниже. Даже безвредный алюминий губительно действует на природу, которая не справляется с отходами человеческой жизнедеятельности. Для тех, кто занимается переработкой алюминиевых отходов, есть ещё один весомый плюс — хорошо налаженное производство способно приносить внушительные доходы.

Список источников

1. Утилизация алюминивых банок [Электронный ресурс]. URL: https://supernatural-word.ru/...
2. Переработка алюминиевых банок: алгоритм утилизации на предприятиях и в домашних условиях [Электронный ресурс]. URL: https://rcycle.net/metally/...
3. TALAT Lecture 3710 [Электронный ресурс]. URL: https://aluminium-guide.com/...
4. SCIENTIFIC AMERICAN September 1994 [Электронный ресурс]. URL: https://paginas.fe.up.pt/...
5. Материалы XXI Республиканской научно–технической студенческой конференции. Е. О. Филоненко магистрант, В. В. Ошовский канд. хим. наук, доц., ГОУВПО Донецкий национальный техническийуниверситет, ДНР.
6. Неразрушающий контроль: справочник: В 7 т. Под общ. ред. В. В. Клюева. Т. 2: В 2 кн. –М.: Машиностроение, 2003. – 688 с.