Утилизация металлической тары

Прежде всего металлы – это ограниченный ресурс, который, кстати, человечество достаточно активно вырабатывает. И хотя в последнее время появились наконец достаточно прочные материалы, которые позволяют заменить многие металлы, тем не менее без металла современная промышленность и наша обычная жизнь обойтись не может.

Однако добыча металлов чревата последствиями. Во- первых, при добыче алюминия из бокситов (а алюминий ныне один из самых востребованных металлов), остается ядовитая грязь, которая заражает почву. В Австралии, Бразилии и на Ямайке из-за этой ядовитой грязи очень сильно страдает экология. Во-вторых, плавка металлов требует больших энергетических затрат.

Так что понятно, почему уже давно используется переплавка черного и цветного металлического лома. Металлы с каждым днем дорожают, а в мусор уходит огромнейшее количество дорогого металла. Многие страны даже делают неплохой бизнес на том, что покупают у развитых стран мусор, а потом извлекают из него различные металлы.

Власти многих стран давно уже озабочены тем, как добиться того, чтобы выбрасываемый в мусор металл не пропадал, а шел на вторичную переработку. Однако даже в самых развитых странах пока этот процесс идет довольно слабо.

В тех же США, которые сейчас лидируют в сфере вторичной переработки металлов, на вторичную обработку попадает в лучшем случае лишь половина цветных металлов, потребляемых страной (с черным ломом дело обстоит чуть лучше – 3/4 мусорного лома идут на переплавку).

К тому же попадающий в мусор металл очень долго разлагается в природе. И еще вторичная переработка металла требует намного меньше затрат энергии (почти в 4 раза по сравнению с добычей металла из руды).

Вторичная переработка металла позволяет многим странам получить необходимые в производстве металлы, не имею при этом своих мест добычи, сэкономить финансовые средства и энергию, а также значительно уменьшить количество мусора. Вот почему так важна переработка металла. Ведь это позволяет решить много проблем – получить сырье (намного более дешевое, чем первичное), сэкономить в финансах, избавиться от мусора и сохранить здоровую экологию.

Металлолом (металлический лом или металлический скрап) – общее, собирательное название металлических отходов различного рода и происхождения (пришедших в негодность металлических изделий, оборудования и т.д.), подлежащие дальнейшей переработке (утилизации, рециклингу) или не подлежащие переработке во вторичном металлургическом цикле.

Чаще всего к металлолому относят специально концентрируемые в отведенных местах (приемных пунктах, скрапоразделочных, шихтовых участках ломозаготовительных, ломоперерабатывающих и металлургических предприятий) металлические отходы, т.е. вторичное сырье, подвергаемое дальнейшей переработке (резке, измельчению, дроблению, прессованию, переплавке и т.д.) и используемое в последующем для производства из него различных металлоизделий.

Заготовка и переработка металлолома, как этапы рециклинга вторичных металлов, имеют большое экономическое и экологическое значение. Существует прямая зависимость между необходимыми запасами ресурсов, уровнем жизни населения и используемыми в настоящее время технологиями переработки отходов.

Рост уровня жизни во многих странах сопровождается ростом потребления металлической тары в расчете на одного человека, что вызывает высокий спрос на различные металлы во всем мире. В настоящее время во всем мире растет использование населением металлических изделий (банки, кухонная утварь, предметы обихода и т.п.).

Учитывая темпы развития современного индустриального мира, а также количество металла, которое вовлечено в сферу промышленного и бытового использования, становится очевидным, что масштабы потребления металла колоссальны, соответственно и объемы образования металлических отходов также огромны.

Использование вторичного сырья в качестве новой ресурсной базы, рециклинг – одно из наиболее динамично развивающихся направлений промышленности в мире. Во многих странах уже более ста лет существуют мощности по переработке отходов металла. Для России это направление деятельности также не является новым. В странах, где охране окружающей среды придают большое значение, объемы переработки вторичных ресурсов постоянно увеличиваются.

На сегодняшний день в мире накоплен значительный опыт в области вторичной переработки металлоотходов, особенно в сфере отделения металлов от других материалов и создания перерабатывающего оборудования. Такое сырье, как металлы, может сохранять свои ценные свойства в течение многих лет и подвергаться многократной переработке без потери этих свойств. Исходя из этого деятельность, связанная с рециклингом металлов, – одна из самых выгодных и необходимых обществу.

Кроме того, рециклинг металлолома и дальнейшее его использование в качестве вторичных материальных ресурсов помогает защищать окружающую среду, экономить энергетические и сохранять природные ресурсы, уменьшая нагрузку на месторождения полезных ископаемых. Именно по этой причине в настоящее время идет интенсивное развитие вторичной переработки металлических отходов, образующихся в домашнем хозяйстве, торговле, на промышленных предприятиях и др.

Во многих странах мира заготовка и переработка металлического лома позволяет не только сохранять природные металлические ресурсы и восполнить их нехватку, но и сделать эту отрасль ощутимой и заметной графой экспортного дохода. В экспорте металлолома на сегодняшний день лидируют Россия, США, Германия, Япония, Великобритания, Украина. Среди крупнейших импортеров вторичных черных металлов – Турция, Китай, Южная Корея.

Для заготовки и переработки металлического лома требуются производственные мощности и определенные финансовые затраты, соответственно, этот бизнес имеет и определенный уровень рентабельности. Более выгодной является переработка лома цветных металлов, в этом случае стоимость лома при его переработке окупается и дает достаточную прибыль при последующей реализации переработанного сырья.

Заготовка и переработка лома черных металлов не так выгодна, в этом случае рентабельность бизнеса в большей степени зависит от стоимости и объемов поступающего сырья, затрат на переработку, а также от конъюнктуры на мировом рынке черных металлов.

Поскольку металлические руды относятся к невосполняемым в природе полезным ископаемым, то переработка и утилизация металлолома имеет исключительно важное экономическое и экологическое значение.

Металлолом подразделяют на разные группы по виду основного металла, имеющего преобладающее процентное содержание в общем составе или большее экономическое значение при его переработке. Классификация металлолома по разным видам, группам, классам, категориям, маркам и сортам может производиться по названиям металлов, химическому составу, физическим признакам, показателям качества, содержанию углерода и наличию каких-либо легирующих элементов.

Лом черных металлов – черный лом:

• железный лом;
• нержавеющий лом;
• пак;
• чугунный лом.

Лом цветных металлов – цветной лом:

• медный лом и лом медных сплавов (бронза, латунь, том­
• алюминиевый лом и лом алюминиевых сплавов;
• титановый лом и лом титановых сплавов (самолетный, корабельный);
• магниевый лом (самолетный);
• свинцовый лом (кабельный, аккумуляторный);
• полупроводниковый лом (производственные отходы электронной промышленности);
• редкометалльный лом (сложные сплавы, отходы высокотехнологичных производств).

Лом драгоценных металлов – драгоценный лом:

• золотой лом;
• серебряный лом;
• лом платиновых металлов.

К лому из драгоценных металлов относят ювелирные изделия, катализаторы, тигли, химическую аппаратуру, аккумуляторы и т.п., состоящие целиком или содержащие драгоценные металлы.

Переработка лома алюминиевых банок в новые банки считается практически безотходным производственным процессом. Именно переработка лома сыграла главную роль в росте рынка алюминиевой тары.

Во всем мире продается более 350 миллиардов алюминиевых и металлических банок. Часть банок переплавляют в обычных или роторных плавильных печах, и она идет, в основном, на изготовление литейных сплавов. Простой переплав отходов алюминиевых банок дает следующий состав: Si – 0,19%, Fe – 0,57 %, Cu – 0,29%, Mn – 0,72 %, Mg – 0,83 %, Zn – 0,07 %, Li – 0,01 %, Cr – 0.014 %, Pb – 0,01 %, Ti – 0,01 % и остальное Al. Однако подавляющая часть металла из лома алюминиевых банок – около 80 % – возвращается к производителям новых банок.

Алюминиевые банки изготавливают из нескольких различных алюминиевых сплавов. В корпусе банки применяют алюминиевый сплав 3004 или 3104, которые очень близки по химическому составу: марганца и магния в среднем по 1 %, меди – до 0,25 % и железа – до 0,7-0,8 %. Крышку банки делают из сплава 5182. В этом сплаве магния уже 4-5 %, а марганца – 0,2-0,5 %. Ключ для открывания банки дает самый малый вклад в общую массу банки. Его изготавливают из сплава 5042 с содержанием магния 3-4 % и марганца – 0,2-0,5 %.

Обычно алюминиевые банки поступают на переплавку в виде брикетов весом до 400 кг и плотностью не более 500 кг/м . Эти брикеты удобны для транспортирования, но не годятся для прямой загрузки в печь для переплавки в материалы, которые пойдут на изготовление новых банок.

Поэтому эти брикеты подвергают измельчению и сортировке, чтобы убедиться, что в них нет жидкостей или взрывоопасных материалов. Это важно для обеспечения безопасности литейщиков и сохранности литейного оборудования. Для этого применяют специальную измельчающую машину – шредер.

Затем проводят сортировку – из шредера измельченный лом проходит через сепаратор, который удаляет магнитные стальные примеси. После магнитного сепаратора отделяют материалы, которые тяжелее алюминия: свинец, цинк и нержавеющая сталь. После операций измельчения и сортировки алюминиевые банки (то, что от них осталось) поступают на оборудование для удаление лака.

Применяют два подхода непрерывного термического «делакирования». Один основан на относительно длительном выдерживании измельченного алюминиевого лома при определенной температуре, а другой – на коротких циклах нагрева с постепенным повышением температуры чуть ниже температуры плавления.

В первом случае применяют конвейерную печь, в которой измельченные алюминиевые банки проходят через камеру при температуре около 520 0С. Эта камера содержит продукты сгорания лака, которые разбавляют воздухом для создания благоприятной для удаления лака атмосферы.

При втором подходе применяют роторную печь со сложной системой рециркуляции сгорания. Температура последней стадии – около 615 0С, что очень близко к температуре, при которой происходит начало плавления в алюминиево-магниевых сплавах, из которых обычно изготавливают крышки (сплав 5192) и ключи для отрывания (сплав 5042) алюминиевых банок с легковскрываемыми крышками.

Обе системы могут иметь проблемы, которые приводят к неполному удалению лака. Если температура слишком низкая, то на поверхности алюминия остается черное смолянистое покрытие. Это приводит к возгоранию лома при его плавлении и чрезмерным потерям металла за счет угара. Если же температура слишком высока или длительность обработки слишком велика, то это приводит к повышенным потерям металла.

Горячий, «делакированный» алюминиевый лом поступает затем в термомеханическую камеру-сепаратор. В этой камере поддерживается заданная температура и неокисляющая атмосфера. В ней крышки банок и ключи подвергаются легкому механическому воздействию, в результате которого они разбиваются на мельчайшие фрагменты по границам зерен.

Весь процесс основан на том, что под воздействием узкого интервала температуры размягчаются только границы зерен. Эти мелкие фрагменты непрерывно отсеивают и направляют в печь для переплавки крышек, а оставшийся алюминиевый лом – в печь для переплавки корпусов банок.

Его удаляют и отправляют на восстановление из него металла. Обычно вес шлака составляет около 15 % от начальной загрузки лома. Из печи расплав передают в непрерывную плавильную печь, в которую дополнительно загружают крупный алюминиевый лом и первичный нелегированный алюминий для получения нужного объема и приблизительно химического состава заданного сплава.

Из непрерывной плавильной печи расплав передают в печь- миксер. Там производят подшихтовку расплава – делают необходимые добавки металлов и лигатур для получения заданного химического состава сплава. В этой же печи производят обработку расплава, например продувку инертным газом для удаления нежелательных неметаллических включений.

Чистый и с нужным химическим составом расплав разливают в слитки весом 15 тонн. При разливке слитков и прокатке слитка в лист в лом может уйти до 40 % металла исходного количества расплава. Это происходит при обрезке концов, краев и тому подобных операциях. Этот лом называют внутренним. Он является очень ценным, так как его химический состав полностью совпадает с заданным. Его сразу направляют на переплав изготовителю слитков.

Алюминиевые ленты для корпусов и крышек банок поставляют производителям банок. В результате процесса производства алюминиевых банок около 20 % алюминиевой ленты (или 13 % от исходного расплава) возвращается производителю слитков в виде производственных отходов – остатков листов с отверстиями на месте вырезанных заготовок для корпусов и крышек банок. В целом около 55 % количества исходного расплава в миксере уходит во внутренний, производственный лом.

Утилизация тары металлической необходима. Необходима она вдвойне, если внутри нее остались частички вредных веществ. Как упоминалось выше, металлическая тара применяется для хранения некоторых материалов, потенциально опасных для человека и природы.

Это могут быть частицы лакокрасочных материалов в жестяных банках и металлических барабанах, остатки бензина и других видов нефтяных продуктов в цистернах, бочках, канистрах или же какие-то другие виды вредных, ядовитых веществ. Перед самим процессом утилизации металлической тары, если это заранее неизвестно, необходимо определить, к какому типу принадлежит вещество, хранившееся внутри.