Πώς να λιώσετε δοχεία αλουμινίου για να ανακυκλώσετε το μέταλλο

Μετά τον σίδηρο και τους διαφορετικούς χάλυβες, το αλουμίνιο είναι ένα από τα πιο σημαντικά μέταλλα για το ανθρώπινο είδος. Είναι το στοιχείο 13 του περιοδικού πίνακα και αντιστοιχεί σε ένα από τα λίγα μέταλλα στο μπλοκ p. Εκτός από πολύ ελαφρύ μέταλλο, το αλουμίνιο είναι εξαιρετικά εύπλαστο, επιτρέποντάς του να κατεργάζεται σε πολύ λεπτά φύλλα, πιο λεπτά ακόμη και από ένα φύλλο χαρτιού.

Από την άλλη πλευρά, πολλά κράματα αλουμινίου μπορούν επίσης να σκληρυνθούν για να αποκτήσουν μια πολύ ισχυρή δομή, η οποία επιτρέπει τη χρήση του ως δομικό δομικό υλικό χαμηλού βάρους. Τέλος, σε αντίθεση με τον σίδηρο και άλλα μέταλλα, το αλουμίνιο είναι αρκετά ανθεκτικό στην οξείδωση, γεγονός που του επιτρέπει να χρησιμοποιείται σε ποικίλες εφαρμογές, συμπεριλαμβανομένης της ευρείας χρήσης του ως δοχείο για τρόφιμα και ποτά.

Τέλος, εκτός από την αφθονία του, το αλουμίνιο είναι ένα μέταλλο που μπορεί εύκολα να ανακυκλωθεί, κυρίως με την τήξη και τη στερεοποίηση εξαρτημάτων από αλουμίνιο, όπως κουτάκια για αναψυκτικά ή οινοπνευματώδη. Μάλιστα, αυτή η διαδικασία μπορεί να πραγματοποιηθεί στο σπίτι με απλό τρόπο με τη χρήση φυσητήρα και, αν έχετε, με ειδικό φούρνο. Αυτό οφείλεται στις θερμικές ιδιότητες αυτού του απανταχού υλικού στην κοινωνία μας.

Θερμικές ιδιότητες του αλουμινίου

Οι θερμικές ιδιότητες του αλουμινίου που σχετίζονται με την ανακύκλωσή του μέσω τήξης και στερεοποίησης είναι το σημείο τήξης, η θερμότητα σύντηξης και η θερμοχωρητικότητα .

Σημείο τήξεως: 660,323 °C

Σε σύγκριση με το σίδηρο, το τιτάνιο και πολλά άλλα μέταλλα μετάπτωσης, το σημείο τήξης του αλουμινίου είναι σημαντικά χαμηλό. Για παράδειγμα, το σημείο τήξης του σιδήρου είναι 1.538°C και του τιτανίου είναι 1.670°C, ενώ πολλά άλλα μέταλλα τήκονται σε θερμοκρασίες κοντά στους 2.000°C ή υψηλότερες.

Αυτό καθιστά σχετικά εύκολη την τήξη του αλουμινίου, καθώς δεν απαιτεί τη χρήση ειδικού ή υπερβολικά πολύπλοκου εξοπλισμού και το υγρό αλουμίνιο μπορεί να περιέχεται σε δοχεία από σίδηρο ή χάλυβα.

Ενώ ένας φούρνος οικιακής κουζίνας δεν μπορεί να λειτουργήσει για την τήξη αλουμινίου (η μέγιστη θερμοκρασία ενός οικιακού φούρνου σπάνια υπερβαίνει τους 300°C), ένας ηλεκτρικός κεραμικός κλίβανος θα έκανε μια χαρά. Αυτές φτάνουν σε θερμοκρασίες που κυμαίνονται από 650 °C έως 1.350 °C. Από την άλλη, ένας σπιτικός φούρνος από πυρίμαχα τεμάχια ή τσιμέντο ή σκυρόδεμα χυμένο σε καλούπι και θερμαινόμενο με καυστήρες αερίου βουτάνιου ή προπανίου, ή ακόμα και με κάρβουνο, μπορεί να φτάσει στη σωστή θερμοκρασία και όχι μόνο.

Τέλος, μπορούμε εύκολα να λιώσουμε το αλουμίνιο θερμαίνοντάς το απευθείας με τη φλόγα ενός πυρσού βουτανίου (1.430 °C) ή προπανίου (1.995 °C), επομένως δεν είναι απαραίτητο να χρησιμοποιήσουμε φλόγα ασετυλίνης καθώς είναι απαραίτητο να λιώσει ο σίδηρος χρησιμοποιώντας ένας πυρσός.

Θερμοχωρητικότητα (900 J/kg.°C)

Η θερμοχωρητικότητα καθορίζει την ποσότητα θερμότητας που πρέπει να παρέχεται σε ένα σύστημα για να αυξηθεί η θερμοκρασία του. Στην περίπτωση του αλουμινίου, η θερμοχωρητικότητα είναι σχετικά υψηλή. Για παράδειγμα, είναι σχεδόν διπλάσιο από αυτό του σιδήρου στους 20 °C. Αυτό σημαίνει ότι θα χρειαζόταν διπλάσια θερμότητα για να θερμανθεί η ίδια μάζα αλουμινίου με το σίδηρο στις ίδιες αρχικές και τελικές θερμοκρασίες.

Ωστόσο, δεδομένου ότι το σημείο τήξης του αλουμινίου είναι πολύ χαμηλό, δεν έχει σημασία ότι η θερμική του ικανότητα είναι υψηλότερη από πολλά άλλα μέταλλα. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι χρειάζεται να ζεσταθούμε μόνο μέχρι τους 660°C αντί για τους 1.500 ή τους 2.000°C.

Θερμότητα σύντηξης: 322 – 394 kJ/kg

Μια άλλη σημαντική φυσική ιδιότητα που πρέπει να λάβετε υπόψη κατά την ανακύκλωση αλουμινίου είναι η θερμότητα σύντηξης του. Αυτό αντιπροσωπεύει την ποσότητα ενέργειας υπό μορφή θερμότητας που απαιτείται για να λιώσει μια δεδομένη ποσότητα ουσίας στο κανονικό της σημείο τήξης.

Η τήξη ή η τήξη μιας ουσίας δεν σημαίνει μόνο τη θέρμανση της μέχρι το σημείο τήξης της. Μόλις επιτευχθεί αυτή η θερμοκρασία, απαιτείται επιπλέον ποσότητα θερμότητας για να πραγματοποιηθεί η ίδια η διαδικασία τήξης. Αυτή η θερμότητα ονομάζεται λανθάνουσα θερμότητα, αφού δεν προκαλεί αύξηση της θερμοκρασίας, αλλά δαπανάται στο σπάσιμο των δυνάμεων που δεσμεύουν τα σωματίδια της ουσίας. Για το λόγο αυτό, αυτό είναι ένα σημαντικό μέρος της ενεργειακής ανάλυσης της διαδικασίας ανακύκλωσης.

Η θερμότητα σύντηξης του αλουμινίου, που είναι μεταξύ 322 και 394 kJ/kg, είναι μεγαλύτερη από αυτή άλλων σημαντικών μετάλλων όπως ο σίδηρος, που είναι 293 kJ/kg. Αυτό σημαίνει ότι είναι ευκολότερο να λιώσει ο σίδηρος, αφού επιτευχθεί η θερμοκρασία τήξης του, παρά να λιώσει η ίδια ποσότητα αλουμινίου. Ωστόσο, δεδομένου ότι ο σίδηρος είναι σχεδόν τρεις φορές πιο πυκνός από το αλουμίνιο, λαμβάνουμε πολύ μεγαλύτερο όγκο λιωμένου αλουμινίου με την ίδια ποσότητα θερμότητας από τον σίδηρο εάν ξοδέψουμε την ίδια ποσότητα θερμότητας.

Επίσης, και πάλι επειδή ο σίδηρος έχει πολύ υψηλότερο σημείο τήξης, ομοίως περισσότερη ενέργεια δαπανάται για την τήξη του σιδήρου από το αλουμίνιο.

Ανακύκλωση αλουμινίου έναντι παραγωγής αλουμινίου

Θα πρέπει να σημειωθεί ότι, δεδομένων των θερμικών ιδιοτήτων του αλουμινίου, η συνολική ποσότητα ενέργειας που πρέπει να επενδυθεί για την ανακύκλωσή του είναι πολύ μικρότερη από την ποσότητα που απαιτείται για την παραγωγή του από τα διάφορα μεταλλεύματα ή ορυκτά αλουμινίου. Μεταξύ της διαδικασίας εξόρυξης ορυκτών, της σύνθλιψης, της διάλυσης και της επακόλουθης ηλεκτρολυτικής αναγωγής, καταναλώνεται σχεδόν 20 φορές περισσότερη ενέργεια για την παραγωγή αλουμινίου από την ανακύκλωσή του.

Πώς να λιώσετε το αλουμίνιο στο σπίτι

Όπως μπορούμε να δούμε από τις πληροφορίες που παρέχονται παραπάνω, δεν είναι δύσκολο να λιώσει το αλουμίνιο στο σπίτι. Το μόνο που χρειάζεστε είναι ένας φούρνος ικανός να φτάσει σε θερμοκρασία τουλάχιστον 660°C (αν και πρέπει πραγματικά να είναι υψηλότερη) ή, εναλλακτικά, ένα φακό βουτανίου ή προπανίου.

Οι πυρσοί που χρησιμοποιούνται στην κουζίνα για το φλαμπέ θα κάνουν το κόλπο, αν και απαιτείται ένας που μπορεί να διατηρηθεί αναμμένος για μεγάλο χρονικό διάστημα.

ΠΡΟΕΙΔΟΠΟΙΗΣΗ!

Είναι αυτονόητο ότι η εργασία με φούρνο χυτηρίου, ή ισοδύναμο, και με λιωμένα μέταλλα είναι εξαιρετικά επικίνδυνη και μπορεί να προκαλέσει πολύ σοβαρά εγκαύματα . Από την άλλη πλευρά, η έκχυση λιωμένου αλουμινίου σε διαφορετικές επιφάνειες μπορεί να προκαλέσει ζημιά σε αυτές.

Επιπλέον, η εργασία με συμπιεσμένα εύφλεκτα αέρια όπως το βουτάνιο ή το προπάνιο κοντά σε έναν κλίβανο τήξης ενέχει επίσης σημαντικό κίνδυνο έκρηξης εάν δεν ληφθεί μέριμνα. Για όλους αυτούς τους λόγους, η χύτευση δοχείων αλουμινίου για ανακύκλωση θα πρέπει να πραγματοποιείται μόνο από υπεύθυνο ενήλικα με εμπειρία στη διεξαγωγή αυτού του τύπου διαδικασίας. Ένα αγόρι ή ένα κορίτσι δεν πρέπει ποτέ να το κάνει, πολύ περισσότερο χωρίς τη συντροφιά ενός ενήλικα.

Μάλιστα, συνιστάται να αποφεύγετε την παρουσία παιδιών κάθε φορά που εργάζεστε με αυτά τα υλικά που θα είναι σε ακραίες θερμοκρασίες.

Κατά τα λοιπά, οι ενήλικες πρέπει, με τον ίδιο τρόπο, να τηρούν ορισμένους βασικούς κανόνες ασφαλείας για την αποφυγή ατυχημάτων και την ελαχιστοποίηση των συνεπειών τους, σε περίπτωση που συμβούν:

• Ποτέ μην εργάζεστε χωρίς τον κατάλληλο προστατευτικό εξοπλισμό (δείτε την ενότητα για τον εξοπλισμό ασφαλείας παρακάτω).
• Εργαστείτε αργά και προσεκτικά. Από τη βιασύνη, μένει μόνο η κούραση, όπως λέει η παροιμία, και το να κάνεις πράγματα βιαστικά αυξάνει τον κίνδυνο ατυχήματος.
• Εργαστείτε σε καλά αεριζόμενο χώρο, κατά προτίμηση ανοιχτό.
• Εάν εργάζεστε με φούρνο αερίου, φακό ή καυστήρα, φροντίστε να προστατεύετε τους σωλήνες ή τους σωλήνες αερίου από τη θερμότητα του φούρνου ή τη φλόγα και να τοποθετείτε τη φιάλη αερίου όσο το δυνατόν πιο μακριά από τη φωτιά ή τη θερμότητα.
• Χειριστείτε το χωνευτήριο με το λιωμένο αλουμίνιο πολύ προσεκτικά και χωρίς βιασύνη.

υλικά και όργανα

Εκτός από τα δοχεία αλουμινίου που θα χρησιμοποιήσουμε ως πρώτη ύλη, τα απαραίτητα εργαλεία που θα χρειαστούμε για την ανακύκλωση του αλουμινίου με τήξη είναι:

• Ένας φούρνος από πηλό, ένας ηλεκτρικός κεραμικός κλίβανος ή ένας φακός προπανίου ή βουτανίου για τη θέρμανση ή την τήξη των δειγμάτων αλουμινίου. Μπορούμε επίσης να φτιάξουμε τον δικό μας φούρνο τήξης χρησιμοποιώντας ένα μείγμα γύψου, γκρι τσιμέντου και άμμου και δύο γλάστρες διαφορετικών μεγεθών για να δημιουργήσουμε ένα καλούπι και να γεμίσουμε το χώρο μεταξύ των δύο με το μείγμα σκυροδέματος. Στη συνέχεια, ανοίγοντας μια τρύπα κοντά στον πυθμένα για την έγχυση αέρα, μπορούμε να γεμίσουμε τον κλίβανο με αναμμένο άνθρακα και να το χρησιμοποιήσουμε ως πηγή θερμότητας για να λιώσει το αλουμίνιο.
• Ένα χωνευτήριο με καπάκι ή δοχείο για τη θέρμανση και την τήξη του αλουμινίου. Κατ ‘αρχήν, αυτό μπορεί να κατασκευαστεί από οποιοδήποτε υλικό που έχει πολύ υψηλότερο σημείο τήξης από το αλουμίνιο. Ένα χωνευτήριο από σίδηρο ή χάλυβα λειτουργεί, αλλά μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ένα από πήλινο, κεραμικό, πορσελάνη ή κάποιο παρόμοιο πυρίμαχο υλικό.
• Μακριές μεταλλικές λαβίδες για να χειριστείτε το ζεστό χωνευτήριο με το λιωμένο αλουμίνιο.
• Καλούπια χύτευσης πού να χύσετε το λιωμένο αλουμίνιο για να το αφήσετε να στερεοποιηθεί. Μπορούν επίσης να κατασκευαστούν από οποιοδήποτε ισχυρό κεραμικό ή μεταλλικό υλικό. Μια επιλογή είναι να χρησιμοποιήσετε ένα ξύλινο κουτί γεμάτο με πυριτική άμμο ή άμμο χυτηρίου. Αυτό θα μας επιτρέψει να εκτυπώσουμε το επιθυμητό σχήμα στο καλούπι πιέζοντας ένα άλλο αντικείμενο στην επιφάνειά του και έτσι να αποκτήσουμε ένα αντίγραφο του αντικειμένου από αλουμίνιο.

Εξοπλισμός ασφαλείας

Η ανακύκλωση του αλουμινίου απαιτεί τη χρήση υψηλών θερμοκρασιών και το χειρισμό πολύ θερμού λιωμένου μετάλλου. Αυτό το είδος εργασίας απαιτεί τη λήψη μέτρων ασφαλείας για την προστασία του δέρματός μας από εγκαύματα και άλλα ατυχήματα. Για αυτό, χρειαζόμαστε τον ακόλουθο εξοπλισμό ασφαλείας:

• Θερμικά γάντια για να μας προστατεύουν από τη ζέστη. Τα γάντια κουζίνας δεν αρκούν. Είναι προτιμότερο να χρησιμοποιείτε δερμάτινα γάντια όπως αυτά που χρησιμοποιούν οι σιδηρουργοί.
• Γυαλιά ασφαλείας για την προστασία των ματιών από οποιοδήποτε ατύχημα.
• Μακριά ρούχα που καλύπτουν καλά τα χέρια και τα πόδια μας.
• Παπούτσια κλειστά , κατά προτίμηση δερμάτινα.
• Ένας πυροσβεστήρας δεν είναι ποτέ περιττός όταν εργαζόμαστε με φωτιά και υψηλές θερμοκρασίες.

Διαδικασία ανακύκλωσης αλουμινίου στο σπίτι

Βήμα 1

Προθερμάνετε τον φούρνο τουλάχιστον στους 670°C για να βεβαιωθείτε ότι η θερμοκρασία είναι αρκετά υψηλή για να λιώσει το αλουμίνιο. Εάν σκοπεύετε να εργαστείτε με φακό, είναι επίσης καλή ιδέα να προθερμάνετε το χωνευτήριο με τον φακό για ταχύτερη τήξη.

Βήμα 2

Εάν το χωνευτήριο είναι μικρό, ενώ ο φούρνος θερμαίνεται, συνιστάται να συνθλίβετε ή να κόβετε τα δοχεία αλουμινίου σε μικρά κομμάτια με τη βοήθεια μεταλλικού ψαλιδιού ή χαλύβδινων πένσας. Θα πρέπει επίσης να ετοιμάσετε τα καλούπια όπου θα αδειάσετε το πρόσφατα ανακυκλωμένο λιωμένο αλουμίνιο σε μέρος κοντά στο φούρνο. Εάν το χωνευτήριο είναι αρκετά μεγάλο για να χωρέσει πολλά θρυμματισμένα κουτιά, αυτό μπορεί να μην είναι απαραίτητο.

Επαγγελματική συμβουλή: Τα δοχεία αναψυκτικών από αλουμίνιο κατασκευάζονται γενικά από τουλάχιστον δύο διαφορετικά κράματα αλουμινίου. Το καπάκι είναι συνήθως κατασκευασμένο από ένα κράμα ενώ το σώμα από άλλο. Είναι καλή ιδέα να διαχωρίσετε αυτά τα μέρη του κουτιού και να τα ανακυκλώσετε ξεχωριστά για να λάβετε δύο διαφορετικά είδη αλουμινίου με διαφορετικές φυσικές ιδιότητες.

Βήμα 3

Τοποθετήστε όλο το αλουμίνιο στο ατσάλινο σκεύος ή στο χωνευτήριο και με τη βοήθεια μεταλλικών λαβίδων τοποθετήστε το στο φούρνο. Εάν εργάζεστε με φακό, τότε μπορείτε να τοποθετήσετε το χωνευτήριο ή το ατσάλινο δοχείο με το αλουμίνιο σε έναν καυτό καυστήρα για να τον θερμάνετε ενώ θερμαίνετε απευθείας το αλουμίνιο με τον φακό.

Βήμα 4

Περιμένετε μερικά λεπτά μέχρι να ξαναθερμανθεί ο κλίβανος (κρυώνει λίγο όταν τον ανοίξετε για να τοποθετήσετε το χωνευτήριο) και να αφήσετε χρόνο στο αλουμίνιο να ζεσταθεί και να λιώσει. Θα πρέπει να ελέγξετε ότι όλο το αλουμίνιο είναι λιωμένο χρησιμοποιώντας κάποιο είδος μακράς μεταλλικής ράβδου ως αναδευτήρα.

βήμα 5

Μόλις λιώσει ολόκληρο το δείγμα, αφήστε το να ζεσταθεί για λίγα λεπτά ακόμα για να αυξηθεί η θερμοκρασία πάνω από το σημείο τήξης. Αυτό γίνεται για να μην στερεοποιηθεί το αλουμίνιο πριν μεταφερθεί στα καλούπια. Είναι σημαντικό να αφαιρέσετε τη συμπαγή σκωρία που σχηματίζεται στην επιφάνεια του λιωμένου αλουμινίου. Αυτό περιέχει τις ακαθαρσίες και τον άνθρακα από την πλαστική επίστρωση του κουτιού και τις τυπωμένες ετικέτες.

βήμα 6

Προσεκτικά και χρησιμοποιώντας τη μεταλλική λαβίδα ρίχνουμε το λιωμένο αλουμίνιο στα καλούπια και αφήνουμε να σταθεί μέχρι να στερεοποιηθεί.

βήμα 7

Μόλις το αλουμίνιο είναι εντελώς στερεό, μπορεί να κρυώσει γρήγορα βυθίζοντας το καλούπι σε κρύο νερό.

βήμα 8

Μόλις κρυώσει στην αφή, είναι ώρα να ξεφορμάρετε το μπλοκ αλουμινίου. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί αναστρέφοντάς το και χτυπώντας το στο έδαφος ή σε άλλη σκληρή επιφάνεια.

βιβλιογραφικές αναφορές

Cleanipedia. (2021, 8 Σεπτεμβρίου). Πώς να ανακυκλώσετε το αλουμίνιο . https://www.cleanipedia.com/ar/sustentabilidad/como-se-recicla-el-aluminio.html

Φυσική Διδακτική. (ν). θερμικές ικανότητες . https://didactica.fisica.uson.mx/tablas/capcalorificas.htm

Απροσδόκητη επιτυχία. (2021, 9 Μαΐου). Απόκτηση της σωστής θερμοκρασίας με την πάροδο του χρόνου . https://www.fluke.com/en-us/information/blog/temperature/obtaining-the-correct-temperature-with-the-pass-of-time

Franco Grace, A. (2010). Λανθάνουσα θερμότητα σύντηξης . Φυσική με υπολογιστή. http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/otros/fusion/fusion.htm

Merckel, G. (2021, 10 Απριλίου). Πώς να ανακυκλώσετε το αλουμίνιο στο σπίτι . Youtube. https://www.youtube.com/watch?v=0v5CuqWVASQ

Olmo, Μ., & Narvae, R. (nd). Πίνακας ειδικών θερμοτήτων . Υπερφυσική. http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/Tables/sphtt.html

Portillo, S.R. (2020, 25 Μαΐου). Πώς να ανακυκλώσετε το αλουμίνιο . greenecology.com. https://www.ecologiaverde.com/como-reciclar-aluminio-2786.html

Salillas, RP (2020, 12 Μαΐου). Τι θερμοκρασία φτάνει μια φλόγα; Mercor Tecresa. https://mercortecresa.com/blog/que-temperatura-alcanza-una-llama

Weerg. (2020, 23 Ιουνίου). Αλουμίνιο: χαρακτηριστικά, ιδιότητες και πλεονεκτήματα . https://www.weerg.com/es/es/blog/aluminio-character%C3%ADsticas-propiedades-y-ventajas