Tabla de Contenidos
A vas és a különböző acélok után az alumínium az egyik legfontosabb fém az emberi faj számára. Ez a periódusos rendszer 13. eleme, és a p blokkban található kevés fém egyikének felel meg. Amellett, hogy nagyon könnyű fém, az alumínium rendkívül képlékeny, így nagyon vékony, még egy papírlapnál is vékonyabb lapokká alakítható.
Másrészt sok alumíniumötvözet temperálható is, hogy nagyon erős szerkezetet kapjunk, ami lehetővé teszi kis tömegű szerkezeti építőanyagként történő felhasználását. Végül, ellentétben a vassal és más fémekkel, az alumínium jelentősen ellenáll az oxidációnak, ami lehetővé teszi számos felhasználási területen, beleértve az élelmiszerek és italok tartályaként való széles körű használatát.
Végül pedig az alumínium a bősége mellett egy könnyen újrahasznosítható fém, elsősorban az alumíniumból készült alkatrészek olvasztásával, megszilárdításával, például üdítőital- vagy szeszesital-dobozokkal. Valójában ez a folyamat egyszerűen elvégezhető otthon, fújólámpa és ha van, speciális sütő segítségével. Ez ennek a társadalmunkban mindenütt jelen lévő anyagnak a termikus tulajdonságainak köszönhető.
Az alumínium termikus tulajdonságai
Az alumínium termikus tulajdonságai, amelyek az olvadáson és megszilárduláson keresztül történő újrahasznosítása szempontjából lényegesek, az olvadáspont, az olvadáshő és a hőkapacitás .
Olvadáspont: 660,323 °C
A vashoz, titánhoz és sok más átmeneti fémhez képest az alumínium olvadáspontja jelentősen alacsony. Például a vas olvadáspontja 1538°C, a titáné 1670°C, míg sok más fém 2000°C-hoz vagy magasabb hőmérsékleten megolvad.
Ez viszonylag könnyűvé teszi az alumínium olvasztását, mivel nem igényel speciális vagy túl bonyolult berendezéseket, és a folyékony alumínium vas- vagy acéledényekben is tárolható.
Míg az otthoni konyhai sütő nem alkalmas alumínium olvasztására (az otthoni sütő maximális hőmérséklete ritkán haladja meg a 300 °C-ot), addig egy elektromos kerámia kemence is jól használható. Ezek elérik a 650 °C és 1350 °C közötti hőmérsékletet. Ezzel szemben a tűzálló tömbökből vagy a formába öntött cementből vagy betonból készült, bután- vagy propángázégővel, vagy akár szénnel fűtött házi kemence el tudja érni a megfelelő hőmérsékletet és így tovább.
Végül könnyen megolvaszthatjuk az alumíniumot, ha közvetlenül bután (1430 °C) vagy propán (1995 °C) fáklya lángjával hevítjük, így még acetilénlángot sem kell használni, hiszen vasat kell olvasztani. egy fáklya.
Hőteljesítmény (900 J/kg.°C)
A hőkapacitás határozza meg azt a hőmennyiséget, amelyet a rendszerbe kell juttatni a hőmérséklet növeléséhez. Az alumínium esetében a hőkapacitás viszonylag magas. Például 20 °C-on csaknem kétszerese a vasénak. Ez azt jelenti, hogy kétszer annyi hőre lenne szükség, hogy ugyanolyan tömegű alumíniumot, mint a vasat, azonos kezdeti és végső hőmérsékletre hevítsék.
Mivel azonban az alumínium olvadáspontja nagyon alacsony, nem számít, hogy a hőkapacitása nagyobb, mint sok más fémé. Ennek az az oka, hogy 1500 vagy 2000°C helyett csak 660°C-ra kell felmelegítenünk.
Fúziós hő: 322 – 394 kJ/kg
Egy másik fontos fizikai tulajdonság, amelyet figyelembe kell venni az alumínium újrahasznosítása során, az olvadáshő. Ez azt az energiamennyiséget jelenti hő formájában, amely egy adott mennyiségű anyag normál olvadáspontján történő megolvasztásához szükséges.
Egy anyag olvasztása vagy megolvasztása nem csak az olvadáspontra való melegítést jelenti. Ha ezt a hőmérsékletet elérjük, további hőmennyiségre van szükség magának az olvasztási folyamatnak a végrehajtásához. Ezt a hőt látens hőnek nevezzük, mivel nem okoz hőmérséklet-emelkedést, hanem az anyag részecskéit megkötő erők megtörésére fordítják. Emiatt ez az újrahasznosítási folyamat energetikai elemzésének fontos része.
Az alumínium olvadási hője, amely 322 és 394 kJ/kg között van, nagyobb, mint más fontos fémeké, például a vasé, amely 293 kJ/kg. Ez azt jelenti, hogy könnyebb megolvasztani a vasat, miután elérte az olvadáspontját, mint ugyanannyi alumíniumot. Mivel azonban a vas közel háromszor olyan sűrű, mint az alumínium, sokkal nagyobb térfogatú olvadt alumíniumot kapunk ugyanannyi hőből, mint a vasból, ha ugyanannyi hőt költünk el.
Továbbá, mivel a vas olvadáspontja sokkal magasabb, több energiát fordítanak a vas olvasztására, mint az alumínium.
Alumínium újrahasznosítás kontra alumíniumgyártás
Meg kell jegyezni, hogy az alumínium termikus tulajdonságai miatt az újrahasznosításba befektetett teljes energiamennyiség sokkal kevesebb, mint amennyi a különböző alumíniumércekből vagy ásványokból történő előállításához szükséges. Az ásványkinyerési folyamat, aprítása, feloldása és az azt követő elektrolitikus redukció között közel 20-szor több energiát használnak fel az alumínium előállítása, mint az újrahasznosítás.
Hogyan olvaszthatunk alumíniumot otthon
Amint a fenti információkból láthatjuk, nem nehéz otthon megolvasztani az alumíniumot. Csak egy sütőre van szükség, amely legalább 660°C-ot képes elérni (bár valóban magasabbra van szüksége), vagy egy bután- vagy propánégőre.
A konyhában flambírozáshoz használt fáklyák megcsinálják a trükköt, bár olyan is kell, ami sokáig égethető.
FIGYELEM!
Magától értetődik, hogy az öntödei kemencével vagy annak megfelelőjével, valamint olvadt fémekkel végzett munka rendkívül veszélyes , és nagyon súlyos égési sérüléseket okozhat . Másrészt az olvadt alumínium különböző felületekre való kiömlése károsíthatja azokat.
Ezenkívül az olvasztókemence közelében sűrített gyúlékony gázokkal, például butánnal vagy propánnal végzett munka szintén jelentős robbanásveszélyt jelent, ha nem vigyáznak rá. Mindezek miatt az alumíniumdobozok újrahasznosítás céljából történő öntését csak olyan felelős felnőtt végezheti, aki jártas az ilyen típusú eljárások végrehajtásában. Egy fiúnak vagy lánynak soha nem szabad ezt csinálnia, még kevésbé felnőtt társasága nélkül.
Valójában ajánlatos elkerülni, hogy gyermekek jelen legyenek, amikor olyan anyagokkal dolgozik, amelyek szélsőséges hőmérsékleten dolgoznak.
A többi esetben a felnőtteknek ugyanígy be kell tartaniuk néhány alapvető biztonsági szabályt, hogy elkerüljék a baleseteket és minimalizálják azok hatását, ha bekövetkeznek:
- Soha ne dolgozzon megfelelő védőfelszerelés nélkül (lásd lent a biztonsági felszerelésekről szóló részt).
- Lassan és óvatosan dolgozzon. A sietségből csak a fáradtság marad, ahogy a mondás tartja, a kapkodó dolgok pedig csak növelik a balesetveszélyt.
- Jól szellőző helyen dolgozzon, lehetőleg nyitott.
- Ha gázsütővel, égővel vagy égővel dolgozik, ügyeljen arra, hogy a gáztömlőket vagy -csöveket védje a sütő vagy a láng hőjétől, és a gázpalackot a tűztől vagy hőtől a lehető legtávolabb helyezze el.
- Nagyon óvatosan és sietség nélkül kezelje a tégelyt az olvadt alumíniummal.
anyagok és műszerek
A kiindulási anyagként használt alumíniumdobozokon kívül az alumínium olvasztással történő újrahasznosításához szükséges alapvető eszközök a következők:
- Agyagkemence , elektromos kerámia kemence vagy propán- vagy butánfáklya az alumíniumminták melegítésére vagy olvasztására. Saját olvasztókemencét is készíthetünk gipsz, szürke cement és homok keverékéből és két különböző méretű edényből, hogy formát hozzunk létre, és kitöltsük a kettő közötti teret a betonkeverékkel. Ezután egy lyukat fúrva az alján a levegő befecskendezésére, megtölthetjük a kemencét égő szénnel, és ezt hőforrásként használhatjuk az alumínium megolvasztásához.
- Fedővel vagy tartállyal ellátott tégely az alumínium melegítésére és olvasztására. Ez elvileg bármilyen anyagból készülhet, amelynek olvadáspontja lényegesen magasabb, mint az alumínium. Működik vas- vagy acéltégely, de cserépedényből, kerámiából, porcelánból vagy hasonló tűzálló anyagból készült is használható.
- Hosszú fémfogók a forró tégely és az olvadt alumínium kezeléséhez.
- Öntőformák, ahová kell önteni az olvadt alumíniumot, hogy megszilárduljon. Ezek is készülhetnek bármilyen erős kerámia vagy fém anyagból. Az egyik lehetőség egy szilícium-dioxiddal vagy öntödei homokkal töltött fadoboz használata. Ez lehetővé teszi, hogy egy másik tárgyat a felületére nyomva rányomtassuk a kívánt formát a formára, és így megkapjuk a tárgy alumíniumból készült másolatát.
Biztonsági felszerelés
Az alumínium újrahasznosítása magas hőmérséklet alkalmazását és nagyon forró olvadt fém kezelését igényli. Az ilyen típusú munkákhoz biztonsági intézkedések megtétele szükséges, hogy megvédjük bőrünket az égési sérülésektől és más balesetektől. Ehhez a következő biztonsági felszerelésekre van szükségünk:
- Termikus kesztyű , hogy megvédjen minket a hőtől. A konyhai kesztyű nem elég. Célszerű olyan bőrkesztyűt használni, mint amilyet a kovácsok használnak.
- Biztonsági szemüveg , amely megvédi a szemet minden balesettől.
- Hosszú ruha , amely jól eltakarja karunkat és lábunkat.
- Zárt cipő , lehetőleg bőr.
- A tűzoltó készülék soha nem felesleges, ha tűzzel és magas hőmérséklettel dolgozunk.
Eljárás az alumínium otthoni újrahasznosítására
1. lépés
Melegítse elő a sütőt legalább 670°C-ra, hogy a hőmérséklet elég magas legyen az alumínium megolvadásához. Ha azt tervezi, hogy fáklyával dolgozik, akkor a gyorsabb olvadás érdekében érdemes előmelegíteni a tégelyt a fáklyával.
2. lépés
Ha kicsi a tégely, miközben a sütő felmelegszik, ajánlatos fémolló vagy acélfogó segítségével összetörni vagy apró darabokra vágni az alumíniumdobozokat. Elő kell készítenie a formákat is, amelyekben a közelmúltban újrahasznosított olvadt alumíniumot a sütő közelében kell kiüríteni. Ha az olvasztótégely elég nagy ahhoz, hogy több összetört dobozt is elférjen, ez nem feltétlenül szükséges.
Profi tipp: Az alumínium italos dobozok általában legalább két különböző alumíniumötvözetből készülnek. A kupak általában egy ötvözetből készül, míg a test egy másikból. Célszerű szétválasztani a doboz ezen részeit, és külön-külön újrahasznosítani, hogy két különböző típusú alumíniumot kapjunk, eltérő fizikai tulajdonságokkal.
3. lépés
Helyezze az összes alumíniumot az acél edénybe vagy tégelybe, és fémfogók segítségével helyezze be a sütőbe. Ha fáklyával dolgozik, akkor az alumíniumot tartalmazó tégelyt vagy acéltartályt forró égőre helyezheti, hogy felmelegítse, miközben az alumíniumot közvetlenül a fáklyával melegíti.
4. lépés
Várjon néhány percet, amíg a kemence újra felmelegszik (kicsit lehűl, amikor kinyitja, hogy behelyezze a tégelyt), és hagyjon időt az alumínium felmelegedésére és megolvadására. Ellenőrizze, hogy az összes alumínium megolvadt-e valamilyen hosszú fémrúd segítségével keverőként.
5. lépés
Miután a teljes minta megolvadt, hagyja melegedni még néhány percig, hogy a hőmérséklet az olvadáspont fölé emelkedjen. Ezt azért teszik, hogy megakadályozzák az alumínium megszilárdulását, mielőtt a formákba kerülne. Fontos a megolvadt alumínium felületén képződő szilárd salak eltávolítása. Ez tartalmazza a doboz műanyag bevonatából és a nyomtatott címkékből származó szennyeződéseket és szenet.
6. lépés
Óvatosan és a fémfogóval öntsük a megolvadt alumíniumot a formákba, és hagyjuk állni, amíg meg nem szilárdul.
7. lépés
Miután az alumínium teljesen megszilárdult, gyorsan lehűthető, ha a formát hideg vízbe merítjük.
8. lépés
Miután tapintásra kihűlt, ideje lebontani az alumíniumtömböt. Ezt úgy érheti el, hogy megfordítja, és a talajhoz vagy más kemény felülethez ütögeti.
Hivatkozások
Cleanipedia. (2021, szeptember 8.). Hogyan lehet újrahasznosítani az alumíniumot . https://www.cleanipedia.com/ar/sustentabilidad/como-se-recicla-el-aluminio.html
Fizikai didaktika. (nd). hőkapacitások . https://didactica.fisica.uson.mx/tablas/capcalorificas.htm
Szerencse. (2021, május 9.). A megfelelő hőmérséklet elérése idővel . https://www.fluke.com/en-us/information/blog/temperature/obtaining-the-correct-temperature-with-the-pass-of-time
Franco Grace, A. (2010). A fúzió látens hője . Fizika számítógéppel. http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/otros/fusion/fusion.htm
Merckel, G. (2021, április 10.). Hogyan lehet újrahasznosítani az alumíniumot otthon . Youtube. https://www.youtube.com/watch?v=0v5CuqWVASQ
Olmo, M. és Narvae, R. (nd). Fajlagos hőek táblázata . Hiperfizika. http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/Tables/sphtt.html
Portillo, S.R. (2020, május 25.). Hogyan lehet újrahasznosítani az alumíniumot . greenecology.com. https://www.ecologiaverde.com/como-reciclar-aluminio-2786.html
Salillas, RP (2020, május 12.). Milyen hőmérsékletet ér el a láng? Mercor Tecresa. https://mercortecresa.com/blog/que-temperatura-alcanza-una-llama
Weerg. (2020. június 23.). Alumínium: jellemzők, tulajdonságok és előnyei . https://www.weerg.com/es/es/blog/aluminio-character%C3%ADsticas-propiedades-y-ventajas
