Sådan smelter du aluminiumsdåser for at genbruge metallet

Efter jern og de forskellige stål er aluminium et af de vigtigste metaller for den menneskelige art. Det er grundstof 13 i det periodiske system og svarer til et af de få metaller i p-blokken. Ud over at være et meget let metal, er aluminium ekstremt formbart, hvilket gør det muligt at bearbejde det til meget tynde ark, tyndere endda end et ark papir.

På den anden side kan mange aluminiumslegeringer også hærdes for at opnå en meget stærk struktur, som tillader dens anvendelse som et letvægts strukturelt byggemateriale. Endelig, i modsætning til jern og andre metaller, er aluminium betydeligt modstandsdygtigt over for oxidation, hvilket gør det muligt at bruge det i en række forskellige applikationer, herunder dets udbredte anvendelse som en beholder til mad og drikkevarer.

Endelig er aluminium udover sin overflod et metal, der let kan genanvendes, hovedsageligt ved at smelte og størkne dele lavet af aluminium, såsom dåser til læskedrikke eller spiritus. Faktisk kan denne proces udføres derhjemme på en enkel måde ved brug af en blæselampe og, hvis du har en, med en speciel ovn. Dette skyldes de termiske egenskaber af dette allestedsnærværende materiale i vores samfund.

Termiske egenskaber af aluminium

De termiske egenskaber af aluminium, der er relevante for dets genanvendelse gennem smeltning og størkning, er smeltepunkt, smeltevarme og varmekapacitet .

Smeltepunkt: 660,323 °C

Sammenlignet med jern, titanium og mange andre overgangsmetaller er aluminiums smeltepunkt betydeligt lavt. For eksempel er jernets smeltepunkt 1.538°C, og titanium er 1.670°C, mens mange andre metaller smelter ved temperaturer tæt på 2.000°C eller højere.

Dette gør det relativt nemt at smelte aluminium, da det ikke kræver brug af specielt eller alt for komplekst udstyr, og det flydende aluminium kan være indeholdt i jern- eller stålbeholdere.

Mens en hjemmekøkkenovn ikke fungerer til at smelte aluminium (den maksimale temperatur for en hjemmeovn overstiger sjældent 300°C), ville en elektrisk keramisk ovn klare sig fint. Disse når temperaturer fra 650 °C til 1.350 °C. På den anden side kan en hjemmelavet ovn lavet af ildfaste blokke eller cement eller beton hældes i en form og opvarmes med butan- eller propangasbrændere, eller endda med kul, nå den rigtige temperatur og mere.

Endelig kan vi nemt smelte aluminium ved at opvarme det direkte med flammen fra en butan (1.430 °C) eller propan (1.995 °C) brænder, så det er ikke engang nødvendigt at bruge en acetylenflamme, da det er nødvendigt at smelte jern vha. en fakkel.

Varmekapacitet (900 J/kg.°C)

Varmekapaciteten bestemmer mængden af ​​varme, der skal tilføres et system for at øge dets temperatur. Ved aluminium er varmekapaciteten relativt høj. For eksempel er det næsten det dobbelte af jern ved 20 °C. Det betyder, at det ville tage dobbelt så meget varme at opvarme den samme masse af aluminium som jern til de samme begyndelses- og sluttemperaturer.

Men da aluminiums smeltepunkt er meget lavt, gør det ikke noget, at dets varmekapacitet er højere end mange andre metaller. Det skyldes, at vi kun skal varme op til 660°C i stedet for op til 1.500 eller 2.000°C.

Fusionsvarme: 322 – 394 kJ/kg

En anden vigtig fysisk egenskab at overveje, når aluminium genbruges, er dets smeltevarme. Dette repræsenterer mængden af ​​energi i form af varme, der kræves for at smelte en given mængde stof ved dets normale smeltepunkt.

At smelte eller smelte et stof handler ikke kun om at opvarme det til dets smeltepunkt. Når denne temperatur er nået, kræves der en ekstra mængde varme til at udføre selve smelteprocessen. Denne varme kaldes latent varme, da den ikke forårsager en temperaturstigning, men bruges på at bryde de kræfter, der binder stoffets partikler. Af denne grund er dette en vigtig del af energianalysen af ​​genanvendelsesprocessen.

Aluminiums smeltevarme, som ligger mellem 322 og 394 kJ/kg, er større end andre vigtige metaller som jern, som er 293 kJ/kg. Det betyder, at det er lettere at smelte jern, når dets smeltetemperatur er nået, end at smelte den samme mængde aluminium. Men da jern er næsten tre gange så tæt som aluminium, får vi et meget større volumen af ​​smeltet aluminium fra den samme mængde varme end jern, hvis vi bruger den samme mængde varme.

Også igen, da jern har et meget højere smeltepunkt, bruges der ligeledes mere energi på at smelte jern end aluminium.

Aluminium genbrug versus aluminium produktion

Det skal bemærkes, at i betragtning af aluminiums termiske egenskaber er den samlede mængde energi, der skal investeres for at genanvende det, meget mindre end den mængde, der er nødvendig for at producere det fra de forskellige aluminiummalme eller mineraler. Mellem mineraludvindingsprocessen, dens knusning, opløsning og efterfølgende elektrolytiske reduktion forbruges der næsten 20 gange mere energi til fremstilling af aluminium end genanvendelse af det.

Sådan smelter du aluminium derhjemme

Som vi kan se fra ovenstående oplysninger, er det ikke svært at smelte aluminium derhjemme. Alt du behøver er en ovn, der kan nå en temperatur på mindst 660°C (selvom du virkelig skal være højere) eller alternativt en butan- eller propanbrænder.

Fakler brugt i køkkenet til flambering ville gøre det trick, selvom der kræves en, der kan holdes brændende i lang tid.

ADVARSEL!

Det siger sig selv, at arbejde med en støbeovn eller tilsvarende, og med smeltede metaller er ekstremt farligt og kan forårsage meget alvorlige forbrændinger . På den anden side kan spild af smeltet aluminium på forskellige overflader forårsage skade på dem.

Derudover udgør arbejdet med komprimerede brændbare gasser såsom butan eller propan i nærheden af ​​en smelteovn også en betydelig eksplosionsfare, hvis der ikke udvises forsigtighed. Af alle disse grunde bør støbning af aluminiumsdåser til genbrug kun udføres af en ansvarlig voksen med erfaring i at udføre denne type proces. En dreng eller pige bør aldrig gøre det, meget mindre uden en voksens selskab.

Faktisk anbefales det at undgå at have børn til stede, når du arbejder med disse materialer, der vil være ved ekstreme temperaturer.

For resten skal voksne på samme måde overholde nogle grundlæggende sikkerhedsregler for at undgå ulykker og minimere deres virkninger, hvis de skulle opstå:

• Arbejd aldrig uden det rigtige beskyttelsesudstyr (se afsnittet om sikkerhedsudstyr nedenfor).
• Arbejd langsomt og forsigtigt. Fra hastværket er der kun træthed tilbage, som man siger, og at gøre tingene i en fart øger kun risikoen for at komme ud for en ulykke.
• Arbejd på et godt ventileret sted, helst åbent.
• Hvis du arbejder med en gasovn, lommelygte eller brænder, skal du sørge for at beskytte gasslanger eller -rør mod varmen fra ovnen eller flammen og placere gasflasken så langt væk fra ilden eller varmen som muligt.
• Håndter diglen med det smeltede aluminium meget forsigtigt og uden hast.

materialer og instrumenter

Ud over de aluminiumsdåser, som vi vil bruge som udgangsmateriale, er de væsentlige redskaber, som vi skal bruge for at genbruge aluminium ved smeltning:

• En lerovn, elektrisk keramisk ovn eller en propan- eller butanbrænder til at opvarme eller smelte aluminiumsprøverne. Vi kan også lave vores egen smelteovn ved at bruge en blanding af gips, grå cement og sand og to potter i forskellige størrelser for at skabe en form og fylde rummet mellem de to med betonblandingen. Derefter kan vi ved at bore et hul nær bunden for at injicere luft fylde ovnen med brændende kul og bruge dette som varmekilde til at smelte aluminiumet.
• En digel med låg eller beholder til opvarmning og smeltning af aluminium. I princippet kan dette være lavet af ethvert materiale, der har et betydeligt højere smeltepunkt end aluminium. En jern- eller ståldigel fungerer, men en fremstillet af lertøj, keramik, porcelæn eller et lignende ildfast materiale kunne også bruges.
• Lang metaltang til at manipulere den varme digel med det smeltede aluminium.
• Støbeforme , hvor det smeltede aluminium skal hældes for at lade det størkne. Disse kan også være lavet af ethvert stærkt keramisk eller metallisk materiale. En mulighed er at bruge en trækasse fyldt med silicasand eller støbesand. Dette vil give os mulighed for at printe den ønskede form til formen ved at trykke en anden genstand på dens overflade og dermed få en kopi af objektet lavet af aluminium.

Sikkerhedsudstyr

Genanvendelse af aluminium kræver brug af høje temperaturer og håndtering af meget varmt smeltet metal. Denne type arbejde kræver, at der tages sikkerhedsforanstaltninger for at beskytte vores hud mod forbrændinger og andre ulykker. Til dette har vi brug for følgende sikkerhedsudstyr:

• Termiske handsker til at beskytte os mod varmen. Køkkenhandsker er ikke nok. Det er at foretrække at bruge læderhandsker som dem, der bruges af smede.
• Sikkerhedsbriller til at beskytte øjnene mod enhver ulykke.
• Langt tøj , der dækker vores arme og ben godt.
• Lukkede sko , helst læder.
• En ildslukker er aldrig overflødig, når vi arbejder med brand og høje temperaturer.

Procedure for at genbruge aluminium derhjemme

Trin 1

Forvarm ovnen til mindst 670°C for at sikre, at temperaturen er høj nok til at smelte aluminiumet. Hvis du planlægger at arbejde med en brænder, er det også en god idé at forvarme diglen med brænderen for hurtigere smeltning.

Trin 2

Hvis diglen er lille, mens ovnen varmer op, anbefales det at knuse eller skære aluminiumsdåserne i små stykker ved hjælp af en metalsaks eller en ståltang. Du bør også forberede formene, hvor du skal tømme det nyligt genbrugte smeltede aluminium på et sted i nærheden af ​​ovnen. Hvis diglen er stor nok til at rumme flere knuste dåser, er det muligvis ikke nødvendigt.

Professionelt tip: Aluminiumsdåser er generelt lavet af mindst to forskellige aluminiumslegeringer. Hætten er normalt lavet af en legering, mens kroppen er lavet af en anden. Det er en god idé at adskille disse dele af dåsen og genbruge dem separat for at få to forskellige slags aluminium med forskellige fysiske egenskaber.

Trin 3

Læg alt aluminium i stålgryden eller diglen, og sæt dem ind i ovnen ved hjælp af en metaltang. Hvis du arbejder med en brænder, så kan du placere diglen eller stålbeholderen med aluminium på en varm brænder for at opvarme den, mens du direkte opvarmer aluminium med brænderen.

Trin 4

Vent et par minutter, mens ovnen varmer op igen (den køler lidt ned, når du åbner den for at indsætte diglen) og for at give aluminiumet tid til at varme op og smelte. Du bør kontrollere, at alt aluminium er smeltet ved at bruge en eller anden form for lang metalstang som omrører.

trin 5

Når hele prøven er smeltet, lad den varme op i et par minutter mere for at hæve temperaturen over smeltepunktet. Dette gøres for at forhindre, at aluminiumet størkner, inden det overføres til formene. Det er vigtigt at fjerne den faste slagge, der dannes på overfladen af ​​det smeltede aluminium. Denne indeholder urenheder og kulstof fra dåsens plastikbelægning og de trykte etiketter.

trin 6

Hæld forsigtigt og med metaltangen det smeltede aluminium i formene og lad det stå til det er fast.

trin 7

Når aluminiumet er helt fast, kan det hurtigt afkøles ved at nedsænke formen i koldt vand.

trin 8

Når den er kølig at røre ved, er det tid til at fjerne formen af ​​aluminiumsblokken. Dette kan opnås ved at vende det om og banke det på jorden eller en anden hård overflade.

Referencer

Cleanipedia. (2021, 8. september). Sådan genbruges aluminium . https://www.cleanipedia.com/ar/sustentabilidad/como-se-recicla-el-aluminio.html

Fysisk didaktik. (nd). varmekapaciteter . https://didactica.fisica.uson.mx/tablas/capcalorificas.htm

Fluke. (2021, 9. maj). Opnå den korrekte temperatur over tid . https://www.fluke.com/en-us/information/blog/temperature/obtaining-the-correct-temperature-with-the-pass-of-time

Franco Grace, A. (2010). Latent fusionsvarme . Fysik med computer. http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/otros/fusion/fusion.htm

Merckel, G. (2021, 10. april). Sådan genbruges aluminium derhjemme . Youtube. https://www.youtube.com/watch?v=0v5CuqWVASQ

Olmo, M., & Narvae, R. (nd). Tabel over specifikke varme . Hyperfysik. http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/Tables/sphtt.html

Portillo, S.R. (2020, 25. maj). Sådan genbruges aluminium . greenecology.com. https://www.ecologiaverde.com/como-reciclar-aluminio-2786.html

Salillas, RP (2020, 12. maj). Hvilken temperatur når en flamme? Mercor Tecresa. https://mercortecresa.com/blog/que-temperatura-alcanza-una-llama

Weerg. (2020, 23. juni). Aluminium: egenskaber, egenskaber og fordele . https://www.weerg.com/es/es/blog/aluminio-character%C3%ADsticas-propiedades-y-ventajas