금속을 재활용하기 위해 알루미늄 캔을 녹이는 방법

철과 다른 강철 다음으로 알루미늄은 인류에게 가장 중요한 금속 중 하나입니다. 주기율표의 13번 원소이며 p 블록의 몇 안 되는 금속 중 하나에 해당합니다. 알루미늄은 매우 가벼운 금속일 뿐만 아니라 가단성이 매우 높아 종이보다 얇은 매우 얇은 시트로 가공할 수 있습니다.

다른 한편으로, 많은 알루미늄 합금은 매우 강한 구조를 얻기 위해 템퍼링될 수 있으며, 이는 저중량 구조용 건축 자재로 사용할 수 있습니다. 마지막으로, 철 및 기타 금속과 달리 알루미늄은 산화에 상당히 강하여 식품 및 음료용 용기로 광범위하게 사용되는 것을 포함하여 다양한 응용 분야에서 사용할 수 있습니다.

마지막으로, 알루미늄은 그 풍부함 외에도 쉽게 재활용할 수 있는 금속입니다. 주로 청량음료나 주류용 캔과 같이 알루미늄으로 만들어진 부품을 녹이고 응고시키는 방식입니다. 사실, 이 과정은 토치를 사용하고 특수 오븐이 있는 경우 집에서 간단한 방법으로 수행할 수 있습니다. 이는 우리 사회에서 흔히 볼 수 있는 이 물질의 열적 특성 때문이다.

알루미늄의 열적 특성

용융 및 응고를 통한 재활용과 관련된 알루미늄의 열적 특성은 융점, 융해열 및 열용량 입니다 .

녹는점: 660.323 °C

철, 티타늄 및 기타 많은 전이 금속에 비해 알루미늄의 융점은 상당히 낮습니다. 예를 들어, 철의 녹는점은 1,538°C이고 티타늄의 녹는점은 1,670°C이며, 다른 많은 금속은 2,000°C 이상에 가까운 온도에서 녹습니다.

이렇게 하면 특수하거나 지나치게 복잡한 장비를 사용할 필요가 없고 액체 알루미늄을 철 또는 강철 용기에 담을 수 있기 때문에 알루미늄을 비교적 쉽게 녹일 수 있습니다.

가정용 주방 오븐은 알루미늄을 녹이는 데 적합하지 않지만(가정용 오븐의 최대 온도는 거의 300°C를 초과하지 않음) 전기 세라믹 가마는 괜찮습니다. 이들은 650 °C에서 1,350 °C 범위의 온도에 도달합니다. 반면에 내화성 블록이나 시멘트 또는 콘크리트로 만든 수제 오븐은 주형에 붓고 부탄이나 프로판 가스 버너 또는 심지어 석탄으로 가열하면 적절한 온도 이상에 도달할 수 있습니다.

마지막으로 부탄(1,430°C)이나 프로판(1,995°C) 토치의 불꽃으로 알루미늄을 직접 가열하면 쉽게 알루미늄을 녹일 수 있어 철을 녹이는 데 필요하므로 아세틸렌 불꽃을 사용할 필요조차 없다. 토치.

열용량(900J/kg.°C)

열용량은 온도를 높이기 위해 시스템에 공급해야 하는 열의 양을 결정합니다. 알루미늄의 경우 열용량이 상대적으로 높습니다. 예를 들어, 20°C에서 철의 거의 두 배입니다. 이는 철과 동일한 질량의 알루미늄을 동일한 초기 및 최종 온도로 가열하는 데 두 배의 열이 필요함을 의미합니다.

그러나 알루미늄의 융점은 매우 낮기 때문에 다른 많은 금속보다 열용량이 높다는 것은 중요하지 않습니다. 1,500 또는 2,000°C가 아닌 660°C까지만 가열하면 되기 때문입니다.

융합 열: 322 – 394 kJ/kg

알루미늄을 재활용할 때 고려해야 할 또 다른 중요한 물리적 특성은 융해열입니다. 이것은 정상 녹는점에서 주어진 양의 물질을 녹이는 데 필요한 열 형태의 에너지 양을 나타냅니다.

물질을 녹이거나 녹이는 것은 단순히 녹는점까지 가열하는 것이 아닙니다. 이 온도에 도달하면 용융 공정 자체를 수행하기 위해 추가 열이 필요합니다. 이 열은 온도 상승을 일으키지 않고 물질 입자를 묶는 힘을 깨는 데 소비되기 때문에 잠열이라고합니다. 이러한 이유로 이것은 재활용 프로세스의 에너지 분석에서 중요한 부분입니다.

알루미늄의 융해열은 322~394kJ/kg으로 철과 같은 다른 중요한 금속의 융해열(293kJ/kg)보다 큽니다. 이것은 같은 양의 알루미늄을 녹이는 것보다 녹는 온도에 도달하면 철을 녹이는 것이 더 쉽다는 것을 의미합니다. 그러나 철은 알루미늄보다 밀도가 거의 3배나 높기 때문에 같은 양의 열을 가하면 철보다 같은 양의 열에서 훨씬 더 많은 양의 알루미늄을 녹입니다.

또한 철은 융점이 훨씬 높기 때문에 알루미늄보다 철을 녹이는 데 더 많은 에너지가 소비됩니다.

알루미늄 재활용 대 알루미늄 생산

알루미늄의 열적 특성을 감안할 때 알루미늄을 재활용하기 위해 투자해야 하는 총 에너지 양은 다른 알루미늄 광석 또는 광물에서 생산하는 데 필요한 양보다 훨씬 적다는 점에 유의해야 합니다. 광물 추출 공정, 분쇄, 용해 및 후속 전해 환원 사이에서 알루미늄을 재활용하는 것보다 알루미늄을 생산하는 데 거의 20배 더 많은 에너지가 소비됩니다.

집에서 알루미늄을 녹이는 방법

위에 제공된 정보에서 알 수 있듯이 집에서 알루미늄을 녹이는 것은 어렵지 않습니다. 최소한 660°C의 온도에 도달할 수 있는 오븐(실제로는 더 높아야 함) 또는 대안으로 부탄 또는 프로판 토치만 있으면 됩니다.

오랫동안 불을 붙일 수 있는 횃불이 필요하긴 하지만 부엌에서 플랑베를 하기 위해 사용하는 횃불이 효과가 있습니다.

경고!

말할 필요도 없이 주물 용광로 또는 이에 상응하는 용광로와 용융 금속을 사용하여 작업하는 것은 매우 위험하며 매우 심각한 화상을 입을 수 있습니다 . 반면에 녹은 알루미늄을 다른 표면에 쏟으면 표면이 손상될 수 있습니다.

또한 제련로 근처에서 부탄 또는 프로판과 같은 압축 가연성 가스를 사용하여 작업할 경우 주의를 기울이지 않으면 상당한 폭발 위험이 있습니다. 이러한 모든 이유로 재활용을 위한 알루미늄 캔 주조는 이러한 유형의 공정을 수행한 경험이 있는 책임감 있는 성인만 수행해야 합니다. 남자아이나 여자아이는 절대 해서는 안되며, 어른이 없는 경우는 더욱 그렇습니다.

사실, 극한의 온도에서 이러한 재료로 작업할 때마다 어린이가 있는 것을 피하는 것이 좋습니다.

나머지 경우에도 성인은 같은 방식으로 사고를 피하고 사고가 발생할 경우 그 영향을 최소화하기 위해 몇 가지 기본 안전 규칙을 준수해야 합니다.

• 적절한 보호 장비 없이 작업하지 마십시오(아래 안전 장비 섹션 참조).
• 천천히 조심스럽게 작업하십시오. 서두르면 피로만 남고, 서두르면 사고 위험만 커진다는 속담이 있다.
• 환기가 잘 되는 장소에서 작업하십시오.
• 가스 오븐, 토치 또는 버너로 작업하는 경우 오븐 또는 화염의 열로부터 가스 호스 또는 파이프를 보호하고 가능한 한 화재 또는 열에서 가스 실린더를 배치하십시오.
• 용융 알루미늄이 담긴 도가니를 서두르지 않고 매우 조심스럽게 다루십시오.

재료 및 도구

시작 재료로 사용할 알루미늄 캔 외에도 용융을 통해 알루미늄을 재활용하는 데 필요한 필수 도구는 다음과 같습니다.

• 점토 오븐, 전기 세라믹 가마 또는 프로판 또는 부탄 토치로 알루미늄 샘플을 가열하거나 녹입니다. 우리는 또한 석고, 회색 시멘트 및 모래의 혼합물과 크기가 다른 두 개의 냄비를 사용하여 우리만의 용광로를 만들어 주형을 만들고 두 냄비 사이의 공간을 콘크리트 혼합물로 채울 수 있습니다. 그런 다음 바닥 근처에 구멍을 뚫어 공기를 주입하면 용광로에 타는 석탄을 채우고 이를 열원으로 사용하여 알루미늄을 녹일 수 있습니다.
• 알루미늄을 가열하고 녹이는 뚜껑이나 용기가 있는 도가니 . 원칙적으로 이것은 알루미늄보다 융점이 상당히 높은 모든 재료로 만들 수 있습니다. 철 또는 강철 도가니 작품이지만 토기, 세라믹, 도자기 또는 이와 유사한 내화 재료로 만든 도가니도 사용할 수 있습니다.
• 용융 알루미늄으로 뜨거운 도가니를 조작하기 위한 긴 금속 집게 .
• 녹은 알루미늄을 부어 응고시킬 주형을 주조합니다 . 이들은 또한 어떤 강한 세라믹 또는 금속 재료로도 만들 수 있습니다. 한 가지 옵션은 규사 또는 주물 모래로 채워진 나무 상자를 사용하는 것입니다. 이렇게 하면 표면에 다른 개체를 눌러 원하는 모양을 금형에 인쇄할 수 있으므로 알루미늄으로 만든 개체의 복사본을 얻을 수 있습니다.

안전 장비

알루미늄을 재활용하려면 고온을 사용하고 매우 뜨거운 용융 금속을 취급해야 합니다. 이러한 유형의 작업에는 화상 및 기타 사고로부터 피부를 보호하기 위한 안전 조치가 필요합니다. 이를 위해 다음과 같은 안전 장비가 필요합니다.

• 더위로부터 우리를 지켜줄 보온장갑 . 주방 장갑으로는 충분하지 않습니다. 대장장이가 사용하는 것과 같은 가죽 장갑을 사용하는 것이 좋습니다.
• 모든 사고로부터 눈을 보호하는 보안경 .
• 팔과 다리를 잘 덮는 긴 옷 .
• 닫힌 신발 , 바람직하게는 가죽.
• 화재 및 고온에서 작업할 때 소화기는 결코 불필요한 것이 아닙니다.

집에서 알루미늄을 재활용하는 절차

1 단계

알루미늄을 녹일 수 있을 만큼 충분히 높은 온도가 되도록 오븐을 최소 670°C로 예열합니다. 토치로 작업할 계획이라면 더 빨리 녹일 수 있도록 토치로 도가니를 예열하는 것도 좋은 생각입니다.

2 단계

도가니가 작은 경우 오븐이 가열되는 동안 금속 가위 또는 강철 펜치를 사용하여 알루미늄 캔을 작은 조각으로 부수거나 자르는 것이 좋습니다. 오븐 근처에 최근 재활용된 용융 알루미늄을 비울 금형도 준비해야 합니다. 도가니가 분쇄된 캔 여러 개를 담을 수 있을 만큼 크면 필요하지 않을 수 있습니다.

프로 팁: 알루미늄 음료 캔은 일반적으로 최소 두 가지 이상의 알루미늄 합금으로 만들어집니다. 캡은 일반적으로 하나의 합금으로 만들어지고 본체는 다른 합금으로 만들어집니다. 캔의 이러한 부분을 분리하고 별도로 재활용하여 물리적 특성이 다른 두 종류의 알루미늄을 얻는 것이 좋습니다.

3단계

모든 알루미늄을 강철 냄비나 도가니에 넣고 금속 집게를 사용하여 오븐에 넣습니다. 토치로 작업하는 경우 토치로 알루미늄을 직접 가열하는 동안 뜨거운 버너에 알루미늄이 들어 있는 도가니 또는 강철 용기를 놓고 가열할 수 있습니다.

4단계

용광로가 다시 가열되는 동안(도가니를 삽입하기 위해 열 때 약간 냉각됨) 알루미늄이 가열되고 녹을 시간을 주는 동안 몇 분 정도 기다리십시오. 어떤 종류의 긴 금속 막대를 교반기로 사용하여 모든 알루미늄이 녹았는지 확인해야 합니다.

5단계

전체 샘플이 녹으면 융점 이상으로 온도를 올리기 위해 몇 분 더 가열합니다. 이것은 알루미늄이 금형으로 옮겨지기 전에 응고되는 것을 방지하기 위해 수행됩니다. 용융 알루미늄 표면에 형성된 고형 슬래그를 제거하는 것이 중요합니다. 여기에는 캔의 플라스틱 코팅과 인쇄된 라벨의 불순물과 탄소가 포함되어 있습니다.

6단계

조심스럽게 금속 집게를 사용하여 녹은 알루미늄을 금형에 붓고 단단해질 때까지 그대로 둡니다.

7단계

알루미늄이 완전히 굳으면 금형을 찬물에 담가 빠르게 식힐 수 있습니다.

8단계

만졌을 때 차가워지면 알루미늄 블록을 탈형할 때입니다. 이것은 그것을 뒤집어 땅이나 다른 단단한 표면에 두드려서 달성할 수 있습니다.

참조

클린피디아. (2021년 9월 8일). 알루미늄을 재활용하는 방법 . https://www.cleanipedia.com/ar/sustentabilidad/como-se-recicla-el-aluminio.html

물리적 교훈. (일차). 열용량 . https://didactica.fisica.uson.mx/tablas/capcalorificas.htm

흡충. (2021년 5월 9일). 시간이 지남에 따라 정확한 온도를 얻습니다 . https://www.fluke.com/en-us/information/blog/temperature/obtaining-the-correct-temperature-with-the-pass-of-time

프랑코 그레이스, A. (2010). 융해 잠열 . 컴퓨터와 물리학. http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/otros/fusion/fusion.htm

Merkel, G. (2021년 4월 10일). 집에서 알루미늄을 재활용하는 방법 . 유튜브. https://www.youtube.com/watch?v=0v5CuqWVASQ

Olmo, M., & Narvae, R. (nd). 비열 표 . 하이퍼 물리학. http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/Tables/sphtt.html

Portillo, S.R. (2020년 5월 25일). 알루미늄을 재활용하는 방법 . greenecology.com. https://www.ecologiaverde.com/como-reciclar-aluminio-2786.html

Salillas, RP (2020년 5월 12일). 불꽃이 도달하는 온도는? 메르코르 테크레사. https://mercortecresa.com/blog/que-temperatura-alcanza-una-llama

Weerg. (2020년 6월 23일). 알루미늄: 특성, 속성 및 장점 . https://www.weerg.com/es/es/blog/aluminio-character%C3%ADsticas-propiedades-y-ventajas