วิธีหลอมกระป๋องอะลูมิเนียมเพื่อนำโลหะกลับมาใช้ใหม่

รองจากเหล็กและเหล็กกล้าประเภทต่างๆ อะลูมิเนียมเป็นโลหะที่สำคัญที่สุดชนิดหนึ่งสำหรับเผ่าพันธุ์มนุษย์ เป็นธาตุลำดับที่ 13 ของตารางธาตุและสอดคล้องกับหนึ่งในโลหะไม่กี่ชนิดในบล็อก p นอกจากจะเป็นโลหะที่เบามากแล้ว อะลูมิเนียมยังอ่อนตัวได้ดีมาก ทำให้สามารถขึ้นรูปเป็นแผ่นบางมาก บางยิ่งกว่าแผ่นกระดาษ

ในทางกลับกัน อลูมิเนียมอัลลอยด์จำนวนมากยังสามารถอบร้อนเพื่อให้ได้โครงสร้างที่แข็งแรงมาก ซึ่งช่วยให้ใช้เป็นวัสดุก่อสร้างที่มีโครงสร้างน้ำหนักต่ำได้ ประการสุดท้าย อะลูมิเนียมมีความทนทานต่อการเกิดออกซิเดชันซึ่งแตกต่างจากเหล็กและโลหะอื่นๆ อย่างมาก ซึ่งช่วยให้สามารถใช้งานได้หลากหลาย รวมถึงใช้เป็นภาชนะบรรจุอาหารและเครื่องดื่มอย่างแพร่หลาย

ประการสุดท้าย นอกจากความอุดมสมบูรณ์แล้ว อะลูมิเนียมยังเป็นโลหะที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ง่าย โดยส่วนใหญ่มาจากการหลอมและทำให้ชิ้นส่วนที่ทำจากอะลูมิเนียมแข็งตัว เช่น กระป๋องน้ำอัดลมหรือสุรา อันที่จริงแล้ว กระบวนการนี้สามารถทำได้ที่บ้านด้วยวิธีง่ายๆ โดยใช้เครื่องพ่นไฟ และถ้ามี ให้ใช้เตาอบแบบพิเศษ นี่เป็นเพราะคุณสมบัติทางความร้อนของวัสดุที่แพร่หลายในสังคมของเรา

คุณสมบัติทางความร้อนของอลูมิเนียม

คุณสมบัติทางความร้อนของอะลูมิเนียมที่เกี่ยวข้องกับการรีไซเคิลผ่านการหลอมและการแข็งตัว ได้แก่ จุดหลอมเหลว ความร้อนจากการหลอมเหลว และความจุความร้อน

จุดหลอมเหลว: 660.323 °C

เมื่อเทียบกับเหล็ก ไททาเนียม และโลหะทรานซิชันอื่นๆ จุดหลอมเหลวของอะลูมิเนียมนั้นต่ำมาก ตัวอย่างเช่น จุดหลอมเหลวของเหล็กคือ 1,538°C และไททาเนียมคือ 1,670°C ในขณะที่โลหะอื่นๆ หลายชนิดหลอมละลายที่อุณหภูมิใกล้ 2,000°C หรือสูงกว่า

สิ่งนี้ทำให้อลูมิเนียมละลายค่อนข้างง่าย เนื่องจากไม่ต้องใช้อุปกรณ์พิเศษหรือซับซ้อนเกินไป และอลูมิเนียมเหลวสามารถบรรจุในภาชนะเหล็กหรือเหล็กกล้าได้

ในขณะที่เตาอบในครัวที่บ้านไม่สามารถละลายอลูมิเนียมได้ (อุณหภูมิสูงสุดของเตาอบที่บ้านมักจะไม่เกิน 300°C) แต่เตาเผาเซรามิกไฟฟ้าก็ทำได้ดี อุณหภูมิเข้าถึงได้ตั้งแต่ 650 °C ถึง 1,350 °C ในทางกลับกัน เตาอบโฮมเมดที่ทำจากบล็อกวัสดุทนไฟหรือซีเมนต์หรือคอนกรีตเทลงในแบบหล่อและให้ความร้อนด้วยหัวเผาก๊าซบิวเทนหรือโพรเพน หรือแม้กระทั่งด้วยถ่านหิน เพื่อให้ได้อุณหภูมิที่เหมาะสมและอีกมากมาย

ในที่สุด เราสามารถหลอมอลูมิเนียมได้อย่างง่ายดายด้วยการทำให้ร้อนโดยตรงด้วยเปลวไฟของบิวเทน (1,430 °C) หรือโพรเพน (1,995 °C) ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องใช้เปลวไฟอะเซทิลีนด้วยซ้ำ เนื่องจากจำเป็นต้องหลอมเหล็กโดยใช้ คบเพลิง.

ความจุความร้อน (900 J/kg.°C)

ความจุความร้อนกำหนดปริมาณความร้อนที่ต้องป้อนให้กับระบบเพื่อเพิ่มอุณหภูมิ ในกรณีของอะลูมิเนียม ความจุความร้อนค่อนข้างสูง ตัวอย่างเช่น มีธาตุเหล็กเกือบสองเท่าที่อุณหภูมิ 20 องศาเซลเซียส ซึ่งหมายความว่าจะต้องใช้ความร้อนมากเป็นสองเท่าในการให้ความร้อนแก่อะลูมิเนียมที่มีมวลเท่ากับเหล็กให้มีอุณหภูมิเริ่มต้นและอุณหภูมิสุดท้ายเท่ากัน

อย่างไรก็ตาม เนื่องจากจุดหลอมเหลวของอะลูมิเนียมต่ำมาก จึงไม่สำคัญว่าความจุความร้อนของอะลูมิเนียมจะสูงกว่าโลหะอื่นๆ หลายชนิด นี่เป็นเพราะเราต้องการให้ความร้อนสูงถึง 660°C แทนที่จะสูงถึง 1,500 หรือ 2,000°C

ความร้อนฟิวชั่น: 322 – 394 กิโลจูล/กก

คุณสมบัติทางกายภาพที่สำคัญอีกประการหนึ่งที่ต้องพิจารณาเมื่อรีไซเคิลอะลูมิเนียมคือความร้อนจากการหลอมละลาย นี่แสดงถึงปริมาณพลังงานในรูปของความร้อนที่ต้องใช้ในการหลอมสสารตามจำนวนที่กำหนด ณ จุดหลอมเหลวปกติ

การหลอมเหลวหรือการหลอมเหลวของสสารไม่ใช่แค่การให้ความร้อนจนถึงจุดหลอมเหลวเท่านั้น เมื่อถึงอุณหภูมินี้ จะต้องใช้ความร้อนเพิ่มเติมเพื่อดำเนินการกระบวนการหลอมเอง ความร้อนนี้เรียกว่าความร้อนแฝงเนื่องจากไม่ได้ทำให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้น แต่จะใช้ในการสลายแรงที่ยึดเหนี่ยวอนุภาคของสาร ด้วยเหตุนี้ นี่จึงเป็นส่วนสำคัญในการวิเคราะห์พลังงานของกระบวนการรีไซเคิล

ความร้อนของการหลอมอะลูมิเนียมอยู่ระหว่าง 322 ถึง 394 กิโลจูล/กก. มากกว่าความร้อนของโลหะสำคัญอื่นๆ เช่น เหล็ก ซึ่งอยู่ที่ 293 กิโลจูล/กก. ซึ่งหมายความว่าการหลอมเหล็กเมื่อถึงจุดหลอมเหลวจะง่ายกว่าการหลอมอะลูมิเนียมในปริมาณที่เท่ากัน อย่างไรก็ตาม เนื่องจากเหล็กมีความหนาแน่นเกือบสามเท่าของอะลูมิเนียม เราจึงได้อะลูมิเนียมหลอมเหลวในปริมาณที่มากกว่าด้วยความร้อนในปริมาณที่เท่ากันมากกว่าเหล็กหากเราใช้ความร้อนในปริมาณที่เท่ากัน

นอกจากนี้ อีกครั้ง เนื่องจากเหล็กมีจุดหลอมเหลวที่สูงกว่ามาก เช่นเดียวกัน พลังงานที่ใช้หลอมเหล็กจึงมากกว่าอลูมิเนียม

การรีไซเคิลอะลูมิเนียมกับการผลิตอะลูมิเนียม

ควรสังเกตว่า ด้วยคุณสมบัติทางความร้อนของอะลูมิเนียม ปริมาณพลังงานทั้งหมดที่ต้องลงทุนเพื่อรีไซเคิลจึงน้อยกว่าปริมาณที่จำเป็นในการผลิตอะลูมิเนียมจากแร่หรือแร่ธาตุต่างๆ ระหว่างกระบวนการสกัดแร่ การบด การละลาย และการลดอิเล็กโทรไลต์ที่ตามมา อะลูมิเนียมจะใช้พลังงานมากกว่าการรีไซเคิลเกือบ 20 เท่า

วิธีการละลายอลูมิเนียมที่บ้าน

ดังที่เราเห็นจากข้อมูลที่ให้ไว้ข้างต้น การละลายอลูมิเนียมที่บ้านไม่ใช่เรื่องยาก สิ่งที่คุณต้องมีคือเตาอบที่สามารถทำอุณหภูมิได้อย่างน้อย 660°C (แม้ว่าคุณจะต้องสูงกว่านี้จริงๆ) หรืออีกทางหนึ่งคือไฟฉายบิวเทนหรือโพรเพน

คบเพลิงที่ใช้ในครัวสำหรับการจุดไฟจะช่วยได้ แม้จะต้องใช้คบไฟที่สามารถจุดไฟได้นานก็ตาม

คำเตือน!

ไม่ต้องบอกก็รู้ว่าการทำงานกับเตาหล่อโลหะหรือเทียบเท่า และกับโลหะที่หลอมเหลวนั้นเป็นอันตรายอย่างมากและอาจทำให้เกิดการไหม้อย่างรุนแรงได้ ในทางกลับกัน การทำอลูมิเนียมหลอมเหลวหกบนพื้นผิวต่างๆ อาจทำให้เกิดความเสียหายได้

นอกจากนี้ การทำงานกับก๊าซอัดไวไฟ เช่น บิวเทนหรือโพรเพนใกล้กับเตาหลอมยังก่อให้เกิดอันตรายจากการระเบิดได้หากไม่ได้รับการดูแล ด้วยเหตุผลทั้งหมดนี้ การหล่อกระป๋องอะลูมิเนียมเพื่อรีไซเคิลควรดำเนินการโดยผู้ใหญ่ที่มีความรับผิดชอบซึ่งมีประสบการณ์ในการดำเนินการประเภทนี้เท่านั้น เด็กผู้ชายหรือเด็กผู้หญิงไม่ควรทำสิ่งนี้ เว้นแต่จะมีผู้ใหญ่อยู่ด้วย

ในความเป็นจริง ขอแนะนำให้หลีกเลี่ยงการมีเด็กอยู่ด้วยเมื่อใดก็ตามที่คุณทำงานกับวัสดุเหล่านี้ซึ่งจะมีอุณหภูมิสูง

ในทำนองเดียวกัน ผู้ใหญ่จะต้องปฏิบัติตามกฎความปลอดภัยขั้นพื้นฐานเพื่อหลีกเลี่ยงอุบัติเหตุและลดผลกระทบที่อาจเกิดขึ้น:

• ห้ามทำงานโดยไม่มีอุปกรณ์ป้องกันที่เหมาะสม (ดูหัวข้อเกี่ยวกับอุปกรณ์นิรภัยด้านล่าง)
• ทำงานอย่างช้าๆและระมัดระวัง จากความเร่งรีบ จะเหลือแต่ความเหนื่อยล้า ดังคำกล่าวที่ว่า การทำอะไรอย่างเร่งรีบมีแต่จะเพิ่มความเสี่ยงที่จะเกิดอุบัติเหตุ
• ทำงานในที่อากาศถ่ายเทสะดวก ควรเปิดโล่ง
• หากทำงานกับเตาอบแก๊ส ไฟฉายหรือหัวเผา ต้องแน่ใจว่าได้ป้องกันท่อหรือท่อแก๊สจากความร้อนของเตาอบหรือเปลวไฟ และวางถังแก๊สให้ห่างจากไฟหรือความร้อนมากที่สุด
• จัดการกับถ้วยใส่ตัวอย่างที่มีอะลูมิเนียมหลอมเหลวอย่างระมัดระวังและไม่เร่งรีบ

วัสดุและเครื่องมือ

นอกจากกระป๋องอะลูมิเนียมที่เราจะใช้เป็นวัสดุเริ่มต้นแล้ว อุปกรณ์สำคัญที่เราต้องใช้ในการรีไซเคิลอะลูมิเนียมด้วยการหลอมคือ:

• เตาอบดินเหนียว เตาเผาเซรามิกไฟฟ้า หรือไฟฉายโพรเพนหรือบิวเทนเพื่อให้ความร้อนหรือละลายตัวอย่างอะลูมิเนียม นอกจากนี้ เรายังสามารถสร้างเตาหลอมของเราเองโดยใช้ส่วนผสมของปูนปลาสเตอร์ ซีเมนต์เทา และทราย และหม้อสองใบที่มีขนาดต่างกันเพื่อสร้างแม่พิมพ์และเติมช่องว่างระหว่างทั้งสองด้วยส่วนผสมคอนกรีต จากนั้นโดยการเจาะรูใกล้ด้านล่างเพื่อฉีดอากาศ เราสามารถเติมถ่านหินที่กำลังลุกไหม้ในเตาและใช้สิ่งนี้เป็นแหล่งความร้อนเพื่อหลอมอลูมิเนียม
• ถ้วยใส่ตัวอย่างที่มีฝาปิดหรือภาชนะเพื่อให้ความร้อนและหลอมอลูมิเนียม โดยหลักการแล้ว สามารถทำจากวัสดุใดก็ได้ที่มีจุดหลอมเหลวสูงกว่าอะลูมิเนียมมาก สามารถใช้ถ้วยใส่ตัวอย่างเหล็กหรือเหล็กกล้าได้ แต่สามารถใช้ภาชนะที่ทำจากดินเผา เซรามิก พอร์ซเลน หรือวัสดุทนไฟที่คล้ายกันได้
• คีมคีบโลหะ แบบยาว เพื่อจัดการกับเบ้าหลอมที่ร้อนด้วยอะลูมิเนียมหลอมเหลว
• แม่พิมพ์หล่อที่จะเทอลูมิเนียมหลอมเหลวเพื่อให้แข็งตัว นอกจากนี้ยังสามารถทำจากวัสดุเซรามิกหรือโลหะที่แข็งแรง ทางเลือกหนึ่งคือการใช้กล่องไม้ที่เต็มไปด้วยทรายซิลิกาหรือทรายหล่อ วิธีนี้จะช่วยให้เราสามารถพิมพ์รูปทรงที่ต้องการลงบนแม่พิมพ์ได้โดยการกดวัตถุอื่นบนพื้นผิว และด้วยเหตุนี้จึงได้สำเนาของวัตถุที่ทำจากอะลูมิเนียม

อุปกรณ์เซฟตี้

การรีไซเคิลอะลูมิเนียมต้องใช้อุณหภูมิสูงและการจัดการโลหะหลอมเหลวที่ร้อนจัด งานประเภทนี้ต้องใช้มาตรการความปลอดภัยเพื่อปกป้องผิวหนังของเราจากการไหม้และอุบัติเหตุอื่นๆ ในการทำเช่นนี้ เราจำเป็นต้องมีอุปกรณ์ความปลอดภัยดังต่อไปนี้:

• ถุงมือกันความร้อนเพื่อปกป้องเราจากความร้อน ถุงมือทำครัวไม่เพียงพอ ควรใช้ถุงมือหนังแบบเดียวกับที่ช่างตีเหล็กใช้
• แว่นตานิรภัยปกป้องดวงตาจากอุบัติเหตุต่างๆ
• เสื้อผ้าที่ยาวปกปิดแขนและขาของเราได้ดี
• รองเท้าปิดควรเป็นหนัง
• ถังดับเพลิงไม่เคยฟุ่มเฟือยเมื่อเราทำงานกับไฟและอุณหภูมิสูง

ขั้นตอนการรีไซเคิลอลูมิเนียมที่บ้าน

ขั้นตอนที่ 1

เปิดเตาอบที่อุณหภูมิอย่างน้อย 670°C เพื่อให้แน่ใจว่าอุณหภูมิสูงพอที่จะละลายอะลูมิเนียม หากคุณวางแผนที่จะใช้คบไฟ ก็เป็นความคิดที่ดีเช่นกันที่จะอุ่นถ้วยใส่ตัวอย่างด้วยคบเพลิงเพื่อให้ละลายเร็วขึ้น

ขั้นตอนที่ 2

หากถ้วยใส่ตัวอย่างมีขนาดเล็กในขณะที่เตาอบกำลังร้อน แนะนำให้บดหรือตัดกระป๋องอะลูมิเนียมเป็นชิ้นเล็กๆ โดยใช้กรรไกรตัดโลหะหรือคีมเหล็ก นอกจากนี้ คุณควรเตรียมแม่พิมพ์ที่คุณจะเทอะลูมิเนียมหลอมเหลวที่เพิ่งรีไซเคิลไปทิ้งในที่ใกล้เตาอบ ถ้าถ้วยใส่ตัวอย่างมีขนาดใหญ่พอที่จะใส่กระป๋องที่บดแล้วได้หลายใบ อาจไม่จำเป็น

เคล็ดลับสำหรับมือโปร:โดยทั่วไปแล้วกระป๋องเครื่องดื่มอะลูมิเนียมจะทำจากโลหะผสมอะลูมิเนียมที่แตกต่างกันอย่างน้อยสองชนิด ฝาครอบมักทำจากโลหะผสมชนิดหนึ่งในขณะที่ตัวเรือนทำจากโลหะผสมอื่น เป็นความคิดที่ดีที่จะแยกชิ้นส่วนเหล่านี้ของกระป๋องและรีไซเคิลแยกกันเพื่อให้ได้อะลูมิเนียมสองชนิดที่มีคุณสมบัติทางกายภาพต่างกัน

ขั้นตอนที่ 3

ใส่อลูมิเนียมทั้งหมดลงในหม้อเหล็กหรือถ้วยใส่ตัวอย่าง แล้วนำเข้าเตาอบโดยใช้ที่คีบโลหะ หากคุณใช้คบเพลิง คุณสามารถวางถ้วยใส่ตัวอย่างหรือภาชนะเหล็กที่มีอะลูมิเนียมบนเตาร้อนเพื่อให้ความร้อนขณะที่คุณให้ความร้อนกับอะลูมิเนียมโดยตรงด้วยคบเพลิง

ขั้นตอนที่ 4

รอสักครู่ในขณะที่เตาร้อนขึ้นอีกครั้ง (มันจะเย็นลงเล็กน้อยเมื่อคุณเปิดเพื่อใส่ถ้วยใส่ตัวอย่าง) และเพื่อให้เวลาอลูมิเนียมร้อนขึ้นและหลอมละลาย คุณควรตรวจสอบว่าอลูมิเนียมทั้งหมดหลอมเหลวโดยใช้แท่งโลหะยาวบางชนิดเป็นตัวคน

ขั้นตอนที่ 5

เมื่อตัวอย่างทั้งหมดละลายแล้ว ให้ปล่อยให้ร้อนอีกสองสามนาทีเพื่อเพิ่มอุณหภูมิให้สูงกว่าจุดหลอมเหลว เพื่อป้องกันไม่ให้อะลูมิเนียมแข็งตัวก่อนที่จะส่งไปยังแม่พิมพ์ สิ่งสำคัญคือต้องขจัดตะกรันที่เป็นของแข็งซึ่งก่อตัวขึ้นบนพื้นผิวของอะลูมิเนียมหลอมเหลว ประกอบด้วยสิ่งเจือปนและคาร์บอนจากการเคลือบพลาสติกของกระป๋องและฉลากที่พิมพ์

ขั้นตอนที่ 6

อย่างระมัดระวังและใช้ที่คีบโลหะ เทอลูมิเนียมหลอมเหลวลงในแม่พิมพ์และปล่อยให้ยืนจนแข็ง

ขั้นตอนที่ 7

เมื่ออลูมิเนียมแข็งตัวสมบูรณ์แล้ว ก็สามารถทำให้เย็นลงได้อย่างรวดเร็วโดยการแช่แม่พิมพ์ในน้ำเย็น

ขั้นตอนที่ 8

เมื่อสัมผัสเย็นลงแล้ว ก็ถึงเวลาที่จะถอดบล็อกอะลูมิเนียมออก สามารถทำได้โดยการกลับด้านและเคาะลงบนพื้นหรือพื้นผิวแข็งอื่นๆ

อ้างอิง

คลีนิพีเดีย. (2021, 8 กันยายน). วิธีรีไซเคิลอลูมิเนียม https://www.cleanipedia.com/ar/sustentabilidad/como-se-recicla-el-aluminio.html

การสอนทางกายภาพ (น). ความจุความร้อน https://didactica.fisica.uson.mx/tablas/capcalorificas.htm

ฟลุ๊ค. (2564, 9 พฤษภาคม). ได้รับอุณหภูมิที่ถูกต้องเมื่อเวลาผ่านไป https://www.fluke.com/en-us/information/blog/temperature/obtaining-the-correct-temperature-with-the-pass-of-time

Franco Grace, A. (2010). ความ ร้อนแฝงของฟิวชัน ฟิสิกส์กับคอมพิวเตอร์. http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/otros/fusion/fusion.htm

Merckel, G. (2021, 10 เมษายน). วิธีรีไซเคิลอลูมิเนียมที่บ้าน ยูทูบ. https://www.youtube.com/watch?v=0v5CuqWVASQ

Olmo, M. และ Narvae, R. (nd) ตารางความร้อนจำเพาะ ไฮเปอร์ฟิสิกส์ http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/Tables/sphtt.html

Portillo, S.R. (2020, 25 พฤษภาคม) วิธีรีไซเคิลอลูมิเนียม greenecology.com. https://www.ecologiaverde.com/como-reciclar-aluminio-2786.html

Salillas, RP (2020, 12 พฤษภาคม) เปลวไฟถึงอุณหภูมิเท่าไร? เมอร์คอร์ เตเครซ่า https://mercortecresa.com/blog/que-temperatura-alcanza-una-llama

เวียร์ (2563, 23 มิถุนายน). อลูมิเนียม: ลักษณะ คุณสมบัติ และข้อดี . https://www.weerg.com/es/es/blog/aluminio-character%C3%ADsticas-propiedades-y-ventajas