Hvordan smelte aluminiumsbokser for å resirkulere metallet

Etter jern og de forskjellige stålene er aluminium et av de viktigste metallene for menneskearten. Det er grunnstoff 13 i det periodiske system og tilsvarer et av få metaller i p-blokken. I tillegg til å være et veldig lett metall, er aluminium ekstremt formbart, slik at det kan bearbeides til veldig tynne ark, tynnere til og med enn et papirark.

På den annen side kan mange aluminiumslegeringer også herdes for å oppnå en veldig sterk struktur, som tillater bruk som et lett strukturelt byggemateriale. Til slutt, i motsetning til jern og andre metaller, er aluminium betydelig motstandsdyktig mot oksidasjon, noe som gjør at det kan brukes i en rekke bruksområder, inkludert dets utbredte bruk som en beholder for mat og drikke.

Til slutt, i tillegg til sin overflod, er aluminium et metall som enkelt kan resirkuleres, hovedsakelig ved å smelte og størkne deler laget av aluminium, for eksempel bokser for brus eller brennevin. Faktisk kan denne prosessen utføres hjemme på en enkel måte med bruk av en blåselampe og, hvis du har en, med en spesiell ovn. Dette skyldes de termiske egenskapene til dette allestedsnærværende materialet i samfunnet vårt.

Termiske egenskaper av aluminium

De termiske egenskapene til aluminium som er relevante for resirkulering gjennom smelting og størkning er smeltepunkt, smeltevarme og varmekapasitet .

Smeltepunkt: 660,323 °C

Sammenlignet med jern, titan og mange andre overgangsmetaller, er aluminiums smeltepunkt betydelig lavt. For eksempel er smeltepunktet for jern 1538°C, og titan er 1670°C, mens mange andre metaller smelter ved temperaturer nær 2000°C eller høyere.

Dette gjør det relativt enkelt å smelte aluminium, siden det ikke krever bruk av spesielt eller altfor komplisert utstyr og det flytende aluminiumet kan inneholde jern- eller stålbeholdere.

Selv om en hjemmekjøkkenovn ikke fungerer for å smelte aluminium (maksimumstemperaturen til en hjemmeovn overstiger sjelden 300 °C), ville en elektrisk keramisk ovn gjøre det helt fint. Disse når temperaturer fra 650 °C til 1350 °C. På den annen side kan en hjemmelaget ovn laget av ildfaste blokker eller sement eller betong helles i en form og varmes opp med butan- eller propangassbrennere, eller til og med med kull, nå riktig temperatur og mer.

Til slutt kan vi enkelt smelte aluminium ved å varme det opp direkte med flammen fra en butan (1.430 °C) eller propan (1.995 °C) lommelykt, så det er ikke engang nødvendig å bruke en acetylenflamme da det er nødvendig å smelte jern vha. en fakkel.

Varmekapasitet (900 J/kg.°C)

Varmekapasiteten bestemmer mengden varme som må tilføres et system for å øke temperaturen. For aluminium er varmekapasiteten relativt høy. For eksempel er det nesten det dobbelte av jern ved 20 °C. Dette betyr at det vil kreve dobbelt så mye varme for å varme opp den samme massen av aluminium som jern til samme start- og slutttemperatur.

Men siden aluminiums smeltepunkt er veldig lavt, spiller det ingen rolle at varmekapasiteten er høyere enn mange andre metaller. Dette er fordi vi bare trenger å varme opp til 660°C i stedet for opp til 1500 eller 2000°C.

Fusjonsvarme: 322 – 394 kJ/kg

En annen viktig fysisk egenskap å vurdere ved resirkulering av aluminium er fusjonsvarmen. Dette representerer mengden energi i form av varme som kreves for å smelte en gitt mengde stoff ved sitt normale smeltepunkt.

Å smelte eller smelte et stoff handler ikke bare om å varme det opp til smeltepunktet. Når denne temperaturen er nådd, kreves det en ekstra mengde varme for å utføre selve smelteprosessen. Denne varmen kalles latent varme, siden den ikke forårsaker temperaturøkning, men brukes på å bryte kreftene som binder partiklene til stoffet. Av denne grunn er dette en viktig del av energianalysen av gjenvinningsprosessen.

Fusjonsvarmen av aluminium, som er mellom 322 og 394 kJ/kg, er større enn for andre viktige metaller som jern, som er 293 kJ/kg. Dette betyr at det er lettere å smelte jern, når smeltetemperaturen er nådd, enn å smelte samme mengde aluminium. Men siden jern er nesten tre ganger så tett som aluminium, får vi et mye større volum smeltet aluminium fra samme mengde varme enn jern hvis vi bruker samme mengde varme.

Også, igjen siden jern har et mye høyere smeltepunkt, brukes det også mer energi på å smelte jern enn aluminium.

Aluminiumsgjenvinning kontra aluminiumsproduksjon

Det bør bemerkes at, gitt de termiske egenskapene til aluminium, er den totale mengden energi som må investeres for å resirkulere det mye mindre enn mengden som er nødvendig for å produsere den fra de forskjellige aluminiummalmene eller mineralene. Mellom mineralutvinningsprosessen, dens knusing, oppløsning og påfølgende elektrolytisk reduksjon, forbrukes nesten 20 ganger mer energi for å produsere aluminium enn å resirkulere det.

Hvordan smelte aluminium hjemme

Som vi kan se av informasjonen ovenfor, er det ikke vanskelig å smelte aluminium hjemme. Alt du trenger er en ovn som kan nå en temperatur på minst 660°C (selv om du egentlig trenger å være høyere) eller alternativt en butan- eller propanbrenner.

Fakler brukt på kjøkkenet til flambering ville gjøre susen, selv om det kreves en som kan holdes brennende lenge.

ADVARSEL!

Det sier seg selv at arbeid med en støperiovn, eller tilsvarende, og med smeltede metaller er ekstremt farlig , og kan forårsake svært alvorlige brannskader . På den annen side kan søl av smeltet aluminium på forskjellige overflater forårsake skade på dem.

I tillegg utgjør arbeid med komprimerte brannfarlige gasser som butan eller propan nær en smelteovn også en betydelig eksplosjonsfare hvis forsiktighet ikke tas. Av alle disse grunnene bør støping av aluminiumsbokser for gjenvinning kun utføres av en ansvarlig voksen med erfaring i å utføre denne typen prosesser. En gutt eller jente bør aldri gjøre det, langt mindre uten selskap av en voksen.

Faktisk anbefales det å unngå å ha barn tilstede når du jobber med disse materialene som vil være ved ekstreme temperaturer.

For resten må voksne på samme måte følge noen grunnleggende sikkerhetsregler for å unngå ulykker og minimere virkningene hvis de skulle inntreffe:

• Arbeid aldri uten riktig verneutstyr (se avsnittet om sikkerhetsutstyr nedenfor).
• Arbeid sakte og forsiktig. Fra hastverket gjenstår bare tretthet, som det sies, og å gjøre ting i en fart øker bare risikoen for å ha en ulykke.
• Arbeid på et godt ventilert sted, helst åpent.
• Hvis du arbeider med en gassovn, lommelykt eller brenner, sørg for å beskytte gassslanger eller -rør mot varmen fra ovnen eller flammen og plasser gassflasken så langt unna brannen eller varmen som mulig.
• Håndter digelen med smeltet aluminium veldig forsiktig og uten hastverk.

materialer og instrumenter

I tillegg til aluminiumsboksene som vi skal bruke som utgangsmateriale, er de essensielle redskapene vi trenger for å resirkulere aluminium ved smelting:

• En leirovn, elektrisk keramisk ovn eller en propan- eller butanfakkel for å varme eller smelte aluminiumsprøvene. Vi kan også lage vår egen smelteovn ved å bruke en blanding av gips, grå sement og sand og to potter i forskjellige størrelser for å lage en form og fylle mellomrommet mellom de to med betongblandingen. Deretter, ved å bore et hull nær bunnen for å injisere luft, kan vi fylle ovnen med brennende kull og bruke dette som varmekilde for å smelte aluminiumet.
• En smeltedigel med lokk eller beholder for å varme og smelte aluminiumet. I prinsippet kan dette være laget av ethvert materiale som har et betydelig høyere smeltepunkt enn aluminium. En digel av jern eller stål fungerer, men en som er laget av keramikk, porselen eller lignende ildfast materiale kan også brukes.
• Lang metalltang for å manipulere den varme digelen med smeltet aluminium.
• Støpeformer hvor du skal helle smeltet aluminium for å la det stivne. Disse kan også være laget av hvilket som helst sterkt keramisk eller metallisk materiale. Et alternativ er å bruke en trekasse fylt med silikasand eller støpesand. Dette vil tillate oss å skrive ut ønsket form til formen ved å trykke en annen gjenstand på overflaten og dermed få en kopi av gjenstanden laget av aluminium.

Sikkerhetsutstyr

Gjenvinning av aluminium krever bruk av høye temperaturer og håndtering av svært varmt smeltet metall. Denne typen arbeid krever sikkerhetstiltak for å beskytte huden vår mot brannskader og andre ulykker. Til dette trenger vi følgende sikkerhetsutstyr:

• Termiske hansker for å beskytte oss mot varmen. Kjøkkenhansker er ikke nok. Det er å foretrekke å bruke skinnhansker som de som brukes av smeder.
• Vernebriller for å beskytte øynene mot enhver ulykke.
• Lange klær som dekker armer og ben godt.
• Lukkede sko , gjerne skinn.
• Et brannslukningsapparat er aldri overflødig når vi jobber med brann og høye temperaturer.

Prosedyre for å resirkulere aluminium hjemme

Trinn 1

Forvarm ovnen til minst 670°C for å sikre at temperaturen er høy nok til å smelte aluminiumet. Hvis du planlegger å jobbe med en lommelykt, er det også en god idé å forvarme digelen med brenneren for raskere smelting.

Steg 2

Hvis digelen er liten, mens ovnen varmes opp, anbefales det å knuse eller kutte aluminiumsboksene i små biter ved hjelp av metallsaks eller ståltang. Du bør også forberede formene der du skal tømme det nylig resirkulerte smeltede aluminiumet på et sted i nærheten av ovnen. Hvis digelen er stor nok til å holde flere knuste bokser, er dette kanskje ikke nødvendig.

Proff-tips: Drikkebokser i aluminium er vanligvis laget av minst to forskjellige aluminiumslegeringer. Hetten er vanligvis laget av en legering mens kroppen er laget av en annen. Det er en god idé å skille disse delene av boksen og resirkulere dem separat for å få to forskjellige typer aluminium med forskjellige fysiske egenskaper.

Trinn 3

Plasser alt aluminiumet i stålgryten eller smeltedigelen, og sett dem inn i ovnen ved hjelp av en metalltang. Hvis du jobber med en lommelykt, kan du plassere digelen eller stålbeholderen med aluminiumet på en varm brenner for å varme den opp mens du direkte varmer opp aluminiumet med fakkelen.

Trinn 4

Vent noen minutter mens ovnen varmes opp igjen (den avkjøles litt når du åpner den for å sette inn digelen) og for å gi aluminiumet tid til å varmes opp og smelte. Du bør sjekke at alt aluminium er smeltet ved å bruke en type lang metallstang som røreverk.

trinn 5

Når hele prøven er smeltet, la den varmes opp i noen minutter til for å heve temperaturen over smeltepunktet. Dette gjøres for å hindre at aluminiumet stivner før det overføres til formene. Det er viktig å fjerne det faste slagget som dannes på overflaten av det smeltede aluminiumet. Denne inneholder urenheter og karbon fra plastbelegget på boksen og de trykte etikettene.

trinn 6

Forsiktig og bruk metalltangen, hell den smeltede aluminiumen i formene og la stå til den er fast.

trinn 7

Når aluminiumet er helt fast, kan det raskt avkjøles ved å dyppe formen i kaldt vann.

trinn 8

Når det er kjølig å ta på, er det på tide å fjerne formen av aluminiumsblokken. Dette kan oppnås ved å snu den og banke den på bakken eller en annen hard overflate.

Referanser

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

Fysisk didaktikk. (nd). varmekapasiteter . https://didactica.fisica.uson.mx/tablas/capcalorificas.htm

Lykketreff. (2021, 9. mai). Oppnå riktig 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 fusjonsvarme . Fysikk med datamaskin. http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/otros/fusion/fusion.htm

Merckel, G. (2021, 10. april). Hvordan resirkulere aluminium hjemme . Youtube. https://www.youtube.com/watch?v=0v5CuqWVASQ

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

Portillo, S.R. (2020, 25. mai). Hvordan resirkulere aluminium . greenecology.com. https://www.ecologiaverde.com/como-reciclar-aluminio-2786.html

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

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