Реферат за темою випускної роботи

Зміст

• Вступ
• 1. Актуальність теми
• 2. Цілі та завдання дослідження, заплановані результати
• 2.1 Аналіз існуючих способів переробки алюмінію
• 2.2 НВЧ піч, та використання мікрохвильової енергії для плавлення металів
• Висновок
• Список джерел

Вступ

Проблеми переробки вторинної сировини актуальні в будь–якій країні, в будь–якому місті. Екологічна катастрофа неминуча за постійного накопичення твердих побутових відходів (ТПВ). Багато видів ТПВ розкладаються протягом 300–400 років. Проблема побутових відходів в даний час стає все більш актуальною з цілого ряду причин:

• обсяги побутових відходів безперервно зростають як і абсолютному вираженні, і душу населення;
• склад відходів ускладнюється, включаючи все більшу кількість екологічно небезпечних елементів;
• ставлення населення із зростаючою екологічною грамотністю до традиційних методів збору сміття стає дедалі негативнішим;
• економіка управління відходами ускладнюється, вартість утилізації відходів зростає.

Один із видів ТПВ є алюмінієві банки.

Переробка алюмінієвих банок — налагоджений у більшості країн світу процес. Найбільш просунуті у плані технологій країни переробляють сто відсотків використаної алюмінієвої тари. Банку, що відслужила, з алюмінію можна піддавати неодноразовій вторинній переробці. Оскільки банки переробляються, витрати на утилізацію відходів із боку споживачів та промисловості знижуються. Якби всі алюмінієві банки були перероблені, не було б потреби у руйнівному видобутку алюмінієвої руди, бо пропозиція завжди відповідала б попиту. [1]

1. Актуальність теми

Алюмінієві банки є найбільш поширеною формою обробленого алюмінію, доступного для вторинної переробки, що робить їх об'єктом програми утилізації алюмінію.

Повертаючи алюмінієві банки на зберігання, виробники алюмінієвих банок хочуть використовувати перероблений алюміній, тому що для перетворення його в іншу алюмінієву банку потрібно на 95% менше енергії, ніж для видобутку алюмінієвої руди та виготовлення банки з нуля. Через те, що на переробку переробленої банки йде на 95% менше енергії, виробники також виділяють на 95% менше виробничих викидів.

Основні методи виготовлення алюмінієвих банок — круглі та прямокутні — показані на рисунку 1.



Рисунок 1 — Методи виготовлення банок із алюмінієвого листа. [3]

Основні елементи та деталі.

Алюмінієві пивні банки (і для газованих напоїв теж) мають витримувати внутрішній надлишковий тиск до 6 атмосфер. Тому конструкція банки включає товсте куполоподібне дно та досить тонкі стінки, які, однак, за допомогою внутрішнього тиску забезпечує банку достатню конструктивну міцність. Загальний вигляд типової пивної банки та призначення різних її елементів показано на рисунку 2.



Рисунок 2 — Детали конструкции алюминиевой банки и их функции. [5]

Виробництво вторинного алюмінію є витратним, не дозволяє економічно переробити низькосортну алюмінієву сировину та отримати новий продукт, готовий до застосування на підприємствах металургійної промисловості, наприклад, при виробництві різних марок сталі.

Виготовлення брикету з алюмінієвого брухту, наприклад використаних алюмінієвих банок, фольги, стружки алюмінієвих сплавів, дозволяє знизити собівартість брикету за рахунок утилізації використаних алюмінієвих банок та відходів металургійного виробництва.

Спосіб отримання брикету простий, універсальний, продуктивний, оскільки забезпечує короткий цикл виготовлення, не вимагає складного спеціального обладнання для його здійснення, відповідає сучасній вимогі гнучкості виробництва, дозволяє з незначними капітальними вкладеннями налагодити серійне або дрібносерійне виробництво в рамках дрібного і середнього. бізнесу.

Переробка алюмінієвих банок і тари з жерсті має ряд переваг:

• зниження шкоди навколишньому середовищу за рахунок меншого її забруднення металом;
• економія до 95% енергії під час використання вторинного алюмінію; подвірне застосування матеріалів економить до 40% води під час виробництва тари;
• запобігання до 85% шкідливих викидів в атмосферу та забруднення води;
• зниження вуглецевих викидів до 97% — боротьба з парниковим ефектом. [2]

2. Цілі та завдання дослідження, заплановані результати

Завдання:

1. Аналіз існуючих способів переробки алюмінію.
2. Порівняльний аналіз екструзії алюмінію.
3. НВЧ піч, та використання мікрохвильової енергії для плавлення металів.

Об'єкт дослідження: алюмінієві банки.

Предмет дослідження: процес удосконалення методів отримання алюмінію з вторинної сировини.

2.1 Аналіз існуючих способів переробки алюмінію

Виходячи з практики застосування існуючих технологій рециклінгу, традиційні стадії переробки вторинної (алюмінієвої) металовмісної сировини можна представити на наступній укрупненій схемі (рисунок 3).



Рисунок 3 — Стадії переробки вторинної (алюмінієвої) металовмісної сировини. [5]
(анімація: 4 кадри, 5 циклів повторення, 108 кілобайт)


Побутова алюмінієва тара, що надходить на переробку, подрібнюється і відправляється на сортувальну лінію. На етапі первинного сортування виконується перевірка сировини магнітним сепаратором на наявність металів, що магнітяться. Далі відокремлюються важкі домішки. Потім проводиться видалення фарби та лакових покриттів, оскільки їх наявність викликає втрати металу через загоряння у процесі плавлення.

Основний етап – виплавка металу. Стосовно металевих сировинних ресурсів вторинного використання (бляшані банки) можна виділити такі способи плавки: у вакуумній індукційній печі; у вакуумно–дуговій печі з витрачається електродом; електронно–променевий переплав; плазмово–дуговий переплав; електрошлаковий переплав. Для переплавлення алюмінієвого брухту та відходів використовують одно–, дво– та трикамерні відбивні печі та електричні індукційні печі тиглів.

Найбільшого поширення набули двокамерні відбивні печі, що поєднують функції плавильного агрегату та міксера для коригування хімскладу та зберігання металу на період розливання. Ці печі універсальні, їх використовують для плавки всіх видів алюмінієвого брухту та відходів. Цими печах виплавляють близько 80% вторинних алюмінієвих сплавів. Місткість плавильної камери двокамерних печей — від 10 до 30 т. Для кладки печей застосовують шамотну цеглу.

Електричні печі тиглів зазвичай застосовують для переробки дрібної шихти — стружки і обрізків листового металу або профілю. Електропіч складається з наступних основних вузлів: сталевого кожуха, тигля, індуктора, кришки печі з механізмом підйому та повороту. Пекти нахиляється за допомогою гідравлічного механізму, струмопровід до печі виконується гнучкими водоохолоджувальними кабелями.

В якості альтернативного, досить рідко згадуваного, можна відзначити спосіб, заснований на застосуванні НВЧ–випромінювання в процесі плавки.

Наступні етапи технологічного процесу (рисунок 3), як правило, є додатковими у загальній схемі переробки. Підвищення якості алюмінієвих сплавів, що одержуються з брухту та відходів у відбивних та електричних печах, досягається рафінуванням розплаву від шкідливих домішок та неметалічних включень.

Отримання готового продукту здійснюється шляхом екструзії на екструзійних пресах або розливанням у зливки. Власне основний інтерес дослідження сконцентрований на пошуку можливого альтернативного, а може навіть у перспективі більш ефективного або економічного способу виплавки металу та його апаратурного оформлення, в якості якого може виступати плавка алюмінієвих відходів у НВЧ–печі. [5]

2.2 НВЧ піч, та використання мікрохвильової енергії для плавлення металів

Промислові НВЧ печі не знайшли іншого призначення, окрім швидкого розігріву їжі. Однак їх вартість набагато вища за побутові моделі. За основу експериментальної установки було взято побутову мікрохвильову піч, з несправною охолоджувальною системою. Потужністю магнетрону 1200 Вт.

Було внесено різні зміни до конструкції:

1. З робочої камери було видалено тарілку, а також двигун, який обертав її.
2. Зроблено повну заміну системи охолодження замість зламаної.

Заміна включає:

• встановлення двох вентиляторів на вдування повітря з довкілля на магнетрон. Третій розташовується зверху і видує гаряче повітря із внутрішнього простору, де розташована вся електроніка;
• додавання перетворювача змінної напруги з 220 вольт номінал постійного струму 13.3 вольт, який використовується для живлення вентиляторів. Перетворювач має плавкий запобіжник.

Встановлені вузли та агрегати системи охолодження виготовлені машинним способом. Сполучні дроти мають переріз, достатній для стійкої роботи без створення пожежної небезпеки.

Термодатчики встановлені в місцях, що найбільш нагріваються, і відключають живлення печі при нагріванні понад 150 градусів Цельсія. Ці фактори сприяють безпечній експлуатації установки.

Плавильний тигель був зроблений вручну з бруска електродного графіту і є склянкою невеликого розміру.

Наступний етап — створення теплоізоляційної печі, в яку поміщають тигель із металом. У нашому випадку піч складалася в робочій камері експериментальної установки із блоків мінеральної вати.

В результаті здійснених операцій було створено Резонансну Мікрохвильову Тигельну Піч 1 моделі (далі за текстом РМТП–1).

Розплавлюваний метал міститься в плавильний тигель. Тигель розміщується в теплоізоляційній печі, яку поміщають у робочу камеру експериментальної установки. Як матеріал печі можна використовувати й інші матеріали–аналоги.

Якщо метал має температуру плавлення нижче 800 градусів Цельсія (Алюміній, Дуралюмін, Цинк), то допустимо застосовувати теплоізоляційну піч без вогнетривких обмазок. Для частого плавлення, з метою підвищення стійкості внутрішньої частини печі до вигоряння, достатньо покрити її зсередини вогнетривкою обмазкою, коли вигоряє обмазка, наносять новий шар.

Плавлення металів та сплавів (Бронза, Латунь, Мідь, Чавун), з температурою плавлення вище 800 градусів Цельсія, потребує знань про склад та роботу зі спеціальними вогнетривами.

Для плавлення металу у ньому створюються вихрові струми Фуко. [6] Струми Фуко виникають під впливом змінного електромагнітного поля і за фізичною природою нічим не відрізняються від індукційних струмів, що виникають у лінійних дротах. Вони вихрові, тобто замкнуті в кільці.

Електричний опір масивного провідника замало, тому струми Фуко досягають дуже великої сили.

Переваги використання цієї установки:

• простота пристрою печі та технології процесу;
• найнижча вартість;
• менше стомлюваності та більше задоволення від процесу;
• мінімум робочого простору;
• простота управління.

Висновок

Таким чином, алюмінієві банки та їхня вторинна переробка металу не настільки шкодить екології, як первинна. Знижується кількість сміття, що акумулюється на планеті. При переробці вторинної сировини відсоток викиду парникових газів, які прискорюють процес глобального потепління, нижчий. Навіть нешкідливий алюміній згубно діє природу, яка справляється з відходами людської життєдіяльності. Для тих, хто займається переробкою алюмінієвих відходів, є ще один вагомий плюс — добре налагоджене виробництво здатне приносити значні доходи.

Перелік посилань

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.