Comment faire fondre des canettes en aluminium pour recycler le métal

Après le fer et les différents aciers, l’aluminium est l’un des métaux les plus importants pour l’espèce humaine. C’est l’élément 13 du tableau périodique et correspond à l’un des rares métaux du bloc p. En plus d’être un métal très léger, l’aluminium est extrêmement malléable, ce qui lui permet d’être travaillé en feuilles très fines, plus fines même qu’une feuille de papier.

D’autre part, de nombreux alliages d’aluminium peuvent également être trempés pour obtenir une structure très solide, ce qui permet son utilisation comme matériau de construction structurel léger. Enfin, contrairement au fer et à d’autres métaux, l’aluminium est considérablement résistant à l’oxydation, ce qui lui permet d’être utilisé dans une variété d’applications, y compris son utilisation répandue comme récipient pour aliments et boissons.

Enfin, outre son abondance, l’aluminium est un métal facilement recyclable, principalement par fusion et solidification de pièces en aluminium, comme les canettes de boissons gazeuses ou de spiritueux. En fait, ce processus peut être réalisé à la maison de manière simple à l’aide d’un chalumeau et, si vous en avez un, avec un four spécial. Cela est dû aux propriétés thermiques de ce matériau omniprésent dans notre société.

Propriétés thermiques de l’aluminium

Les propriétés thermiques de l’aluminium qui sont pertinentes pour son recyclage par fusion et solidification sont le point de fusion, la chaleur de fusion et la capacité calorifique .

Point de fusion : 660,323 °C

Comparé au fer, au titane et à de nombreux autres métaux de transition, le point de fusion de l’aluminium est considérablement bas. Par exemple, le point de fusion du fer est de 1 538 °C et celui du titane de 1 670 °C, tandis que de nombreux autres métaux fondent à des températures proches de 2 000 °C ou plus.

Cela rend la fusion de l’aluminium relativement facile, car elle ne nécessite pas l’utilisation d’équipements spéciaux ou trop complexes et l’aluminium liquide peut être contenu dans des récipients en fer ou en acier.

Alors qu’un four de cuisine domestique ne fonctionnera pas pour faire fondre l’aluminium (la température maximale d’un four domestique dépasse rarement 300°C), un four à céramique électrique ferait très bien l’affaire. Celles-ci atteignent des températures allant de 650 °C à 1 350 °C. Par contre, un four artisanal fait de blocs réfractaires ou de ciment ou de béton coulé dans un moule et chauffé avec des brûleurs à gaz butane ou propane, voire au charbon, peut atteindre la bonne température et plus encore.

Enfin, on peut facilement faire fondre l’aluminium en le chauffant directement avec la flamme d’un chalumeau au butane (1 430 °C) ou au propane (1 995 °C), il n’est donc même pas nécessaire d’utiliser une flamme d’acétylène puisqu’il faut faire fondre le fer à l’aide une torche.

Capacité calorifique (900 J/kg.°C)

La capacité calorifique détermine la quantité de chaleur qui doit être fournie à un système pour augmenter sa température. Dans le cas de l’aluminium, la capacité calorifique est relativement élevée. Par exemple, il est presque le double de celui du fer à 20 °C. Cela signifie qu’il faudrait deux fois plus de chaleur pour chauffer la même masse d’aluminium que de fer aux mêmes températures initiale et finale.

Cependant, comme le point de fusion de l’aluminium est très bas, peu importe que sa capacité calorifique soit supérieure à celle de nombreux autres métaux. En effet, nous n’avons besoin de chauffer que jusqu’à 660°C au lieu de 1 500 ou 2 000°C.

Chaleur de fusion : 322 – 394 kJ/kg

Une autre propriété physique importante à prendre en compte lors du recyclage de l’aluminium est sa chaleur de fusion. Cela représente la quantité d’énergie sous forme de chaleur nécessaire pour faire fondre une quantité donnée de substance à son point de fusion normal.

Faire fondre ou faire fondre une substance ne consiste pas seulement à la chauffer jusqu’à son point de fusion. Une fois cette température atteinte, une quantité supplémentaire de chaleur est nécessaire pour effectuer le processus de fusion lui-même. Cette chaleur est appelée chaleur latente, car elle ne provoque pas d’augmentation de température, mais sert à briser les forces qui lient les particules de la substance. Pour cette raison, il s’agit d’une partie importante de l’analyse énergétique du processus de recyclage.

La chaleur de fusion de l’aluminium, qui est comprise entre 322 et 394 kJ/kg, est supérieure à celle d’autres métaux importants comme le fer, qui est de 293 kJ/kg. Cela signifie qu’il est plus facile de fondre le fer, une fois sa température de fusion atteinte, que de fondre la même quantité d’aluminium. Cependant, comme le fer est presque trois fois plus dense que l’aluminium, nous obtenons un volume beaucoup plus important d’aluminium fondu à partir de la même quantité de chaleur que le fer si nous dépensons la même quantité de chaleur.

De plus, comme le fer a un point de fusion beaucoup plus élevé, on dépense également plus d’énergie pour faire fondre le fer que l’aluminium.

Recyclage de l’aluminium versus production d’aluminium

Il convient de noter que, compte tenu des propriétés thermiques de l’aluminium, la quantité totale d’énergie qui doit être investie pour le recycler est bien inférieure à la quantité nécessaire pour le produire à partir des différents minerais ou minéraux d’aluminium. Entre le processus d’extraction du minerai, son broyage, sa dissolution et sa réduction électrolytique ultérieure, près de 20 fois plus d’énergie est consommée pour produire de l’aluminium que pour le recycler.

Comment faire fondre l’aluminium à la maison

Comme nous pouvons le voir à partir des informations fournies ci-dessus, il n’est pas difficile de faire fondre l’aluminium à la maison. Tout ce dont vous avez besoin est un four capable d’atteindre une température d’au moins 660°C (mais il faut vraiment être plus haut) ou, alternativement, un chalumeau au butane ou au propane.

Des chalumeaux utilisés dans la cuisine pour flamber feraient l’affaire, bien qu’il en faille un qui puisse continuer à brûler longtemps.

AVERTISSEMENT!

Il va sans dire que travailler avec un four de fonderie, ou son équivalent, et avec des métaux en fusion est extrêmement dangereux , et peut provoquer de très graves brûlures . D’autre part, renverser de l’aluminium fondu sur différentes surfaces peut les endommager.

De plus, travailler avec des gaz inflammables comprimés tels que le butane ou le propane à proximité d’un four de fusion présente également un risque d’explosion considérable si l’on n’y prend pas garde. Pour toutes ces raisons, la coulée des canettes en aluminium destinées au recyclage ne doit être effectuée que par un adulte responsable ayant l’expérience de la réalisation de ce type de procédé. Un garçon ou une fille ne devrait jamais le faire, encore moins sans la compagnie d’un adulte.

En fait, il est recommandé d’éviter la présence d’enfants lorsque vous travaillez avec ces matériaux qui seront à des températures extrêmes.

Pour le reste, l’adulte doit, de la même manière, observer quelques règles élémentaires de sécurité pour éviter les accidents et minimiser leurs effets, s’ils se produisent :

• Ne travaillez jamais sans l’équipement de protection approprié (voir la section sur l’équipement de sécurité ci-dessous).
• Travaillez lentement et soigneusement. De la hâte, il ne reste que la fatigue, comme dit le proverbe, et faire les choses dans la hâte ne fait qu’augmenter le risque d’avoir un accident.
• Travailler dans un endroit bien aéré, de préférence ouvert.
• Si vous travaillez avec un four à gaz, une torche ou un brûleur, assurez-vous de protéger les tuyaux ou tuyaux de gaz de la chaleur du four ou de la flamme et placez la bouteille de gaz aussi loin que possible du feu ou de la chaleur.
• Manipulez le creuset avec l’aluminium fondu très soigneusement et sans hâte.

matériaux et instruments

En plus des canettes en aluminium que nous utiliserons comme matière première, les outils indispensables dont nous aurons besoin pour recycler l’aluminium par fusion sont :

• Un four à argile, un four à céramique électrique ou un chalumeau au propane ou au butane pour chauffer ou faire fondre les échantillons d’aluminium. Nous pouvons également fabriquer notre propre four de fusion en utilisant un mélange de plâtre, de ciment gris et de sable et deux pots de tailles différentes pour créer un moule et remplir l’espace entre les deux avec le mélange de béton. Ensuite, en perçant un trou près du fond pour injecter de l’air, nous pouvons remplir le four de charbon brûlant et l’utiliser comme source de chaleur pour faire fondre l’aluminium.
• Un creuset avec un couvercle ou un récipient pour chauffer et faire fondre l’aluminium. En principe, cela peut être fait de n’importe quel matériau qui a un point de fusion considérablement plus élevé que l’aluminium. Un creuset en fer ou en acier fonctionne, mais un creuset en terre cuite, en céramique, en porcelaine ou en un matériau réfractaire similaire pourrait également être utilisé.
• Longue pince métallique pour manipuler le creuset chaud avec l’aluminium fondu.
• Moules de coulée où couler l’aluminium fondu pour le laisser se solidifier. Ceux-ci peuvent également être constitués de tout matériau céramique ou métallique résistant. Une option consiste à utiliser une boîte en bois remplie de sable de silice ou de sable de fonderie. Cela nous permettra d’imprimer la forme souhaitée au moule en pressant un autre objet sur sa surface et ainsi d’obtenir une copie de l’objet en aluminium.

Équipe de sécurité

Le recyclage de l’aluminium nécessite l’utilisation de hautes températures et la manipulation de métal en fusion très chaud. Ce type de travail nécessite de prendre des mesures de sécurité pour protéger notre peau contre les brûlures et autres accidents. Pour cela, nous avons besoin des équipements de sécurité suivants :

• Gants thermiques pour nous protéger de la chaleur. Les gants de cuisine ne suffisent pas. Il est préférable d’utiliser des gants en cuir comme ceux utilisés par les forgerons.
• Lunettes de sécurité pour protéger les yeux de tout accident.
• Des vêtements longs qui couvrent bien nos bras et nos jambes.
• Chaussures fermées , de préférence en cuir.
• Un extincteur n’est jamais superflu lorsque nous travaillons avec du feu et des températures élevées.

Procédure pour recycler l’aluminium à la maison

Étape 1

Préchauffez le four à au moins 670°C pour vous assurer que la température est suffisamment élevée pour faire fondre l’aluminium. Si vous envisagez de travailler avec un chalumeau, c’est aussi une bonne idée de préchauffer le creuset avec le chalumeau pour une fusion plus rapide.

Étape 2

Si le creuset est petit, pendant que le four chauffe, il est recommandé d’écraser ou de couper les canettes en aluminium en petits morceaux à l’aide de ciseaux métalliques ou de pinces en acier. Vous devez également préparer les moules où vous viderez l’aluminium en fusion récemment recyclé dans un endroit près du four. Si le creuset est assez grand pour contenir plusieurs canettes écrasées, cela peut ne pas être nécessaire.

Conseil de pro : les canettes de boisson en aluminium sont généralement fabriquées à partir d’au moins deux alliages d’aluminium différents. Le capuchon est généralement constitué d’un alliage tandis que le corps est constitué d’un autre. C’est une bonne idée de séparer ces parties de la canette et de les recycler séparément pour obtenir deux types d’aluminium différents avec des propriétés physiques différentes.

Étape 3

Placez tout l’aluminium dans la marmite ou le creuset en acier et, à l’aide d’une pince métallique, introduisez-les dans le four. Si vous travaillez avec une torche, vous pouvez placer le creuset ou le récipient en acier avec l’aluminium sur un brûleur chaud pour le chauffer pendant que vous chauffez directement l’aluminium avec la torche.

Étape 4

Attendez quelques minutes que le four se réchauffe à nouveau (il refroidit un peu lorsque vous l’ouvrez pour insérer le creuset) et que l’aluminium ait le temps de chauffer et de fondre. Vous devriez vérifier que tout l’aluminium est fondu en utilisant une sorte de longue tige de métal comme agitateur.

étape 5

Une fois que l’ensemble de l’échantillon est fondu, laisser chauffer quelques minutes de plus pour élever la température au-dessus du point de fusion. Ceci est fait pour empêcher l’aluminium de se solidifier avant qu’il ne soit transféré dans les moules. Il est important d’éliminer les scories solides qui se forment à la surface de l’aluminium fondu. Celui-ci contient les impuretés et le carbone du revêtement plastique de la canette et des étiquettes imprimées.

étape 6

Soigneusement et à l’aide des pinces métalliques, versez l’aluminium fondu dans les moules et laissez reposer jusqu’à ce qu’il soit solide.

étape 7

Une fois que l’aluminium est complètement solide, il peut être refroidi rapidement en plongeant le moule dans de l’eau froide.

étape 8

Une fois froid au toucher, il est temps de démouler le bloc d’aluminium. Ceci peut être accompli en l’inversant et en le tapant sur le sol ou une autre surface dure.

Les références

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