Tabla de Contenidos
Sau sắt và các loại thép khác, nhôm là một trong những kim loại quan trọng nhất đối với loài người. Nó là nguyên tố thứ 13 của bảng tuần hoàn và tương ứng với một trong số ít kim loại trong khối p. Ngoài việc là một kim loại rất nhẹ, nhôm còn cực kỳ dễ uốn, cho phép nó được gia công thành những tấm rất mỏng, mỏng hơn cả một tờ giấy.
Mặt khác, nhiều hợp kim nhôm cũng có thể được tôi luyện để có được cấu trúc rất chắc chắn, cho phép sử dụng nó làm vật liệu xây dựng kết cấu trọng lượng thấp. Cuối cùng, không giống như sắt và các kim loại khác, nhôm có khả năng chống oxy hóa đáng kể, cho phép nó được sử dụng trong nhiều ứng dụng, bao gồm cả việc sử dụng rộng rãi làm hộp đựng thực phẩm và đồ uống.
Cuối cùng, ngoài sự phong phú của nó, nhôm là một kim loại có thể dễ dàng tái chế, chủ yếu bằng cách nấu chảy và làm đông đặc các bộ phận làm bằng nhôm, chẳng hạn như lon nước ngọt hoặc rượu mạnh. Trên thực tế, quá trình này có thể được thực hiện tại nhà một cách đơn giản bằng cách sử dụng đèn hàn và nếu bạn có, bằng một lò nướng đặc biệt. Điều này là do tính chất nhiệt của vật liệu phổ biến này trong xã hội của chúng ta.
Tính chất nhiệt của nhôm
Các tính chất nhiệt của nhôm có liên quan đến quá trình tái chế của nó thông qua quá trình nóng chảy và đông đặc là điểm nóng chảy, nhiệt nóng chảy và nhiệt dung .
Điểm nóng chảy: 660,323 °C
So với sắt, titan và nhiều kim loại chuyển tiếp khác, điểm nóng chảy của nhôm thấp hơn đáng kể. Ví dụ, nhiệt độ nóng chảy của sắt là 1.538°C, của titan là 1.670°C, trong khi nhiều kim loại khác nóng chảy ở nhiệt độ gần 2.000°C hoặc cao hơn.
Điều này làm cho nhôm nóng chảy tương đối dễ dàng, vì nó không yêu cầu sử dụng các thiết bị đặc biệt hoặc quá phức tạp và nhôm lỏng có thể được chứa trong các bình sắt hoặc thép.
Mặc dù lò nướng gia đình không hoạt động để nấu chảy nhôm (nhiệt độ tối đa của lò nướng gia đình hiếm khi vượt quá 300°C), lò nung gốm điện sẽ hoạt động tốt. Chúng đạt nhiệt độ từ 650 °C đến 1.350 °C. Mặt khác, lò tự chế làm bằng khối chịu lửa hoặc xi măng hoặc bê tông đổ vào khuôn và đốt nóng bằng vòi đốt khí butan hoặc propan, hoặc thậm chí bằng than, có thể đạt đến nhiệt độ thích hợp và hơn thế nữa.
Cuối cùng, chúng ta có thể dễ dàng nấu chảy nhôm bằng cách đốt nóng trực tiếp bằng ngọn lửa của đèn khò butan (1.430 °C) hoặc propan (1.995 °C), vì vậy thậm chí không cần thiết phải sử dụng ngọn lửa axetylen vì cần phải nấu chảy sắt bằng cách sử dụng một ngọn đuốc.
Nhiệt dung (900 J/kg.°C)
Công suất nhiệt xác định lượng nhiệt phải được cung cấp cho một hệ thống để tăng nhiệt độ của nó. Trong trường hợp nhôm, nhiệt dung tương đối cao. Ví dụ, nó gần gấp đôi so với sắt ở 20 °C. Điều này có nghĩa là sẽ cần gấp đôi nhiệt lượng để nung nóng cùng một khối lượng nhôm như sắt đến cùng nhiệt độ ban đầu và nhiệt độ cuối cùng.
Tuy nhiên, vì nhiệt độ nóng chảy của nhôm rất thấp nên khả năng tỏa nhiệt của nó cao hơn nhiều kim loại khác không thành vấn đề. Điều này là do chúng ta chỉ cần làm nóng đến 660°C thay vì lên đến 1.500 hoặc 2.000°C.
Nhiệt nóng chảy: 322 – 394 kJ/kg
Một tính chất vật lý quan trọng khác cần xem xét khi tái chế nhôm là nhiệt nóng chảy của nó. Điều này thể hiện lượng năng lượng ở dạng nhiệt cần thiết để làm tan chảy một lượng chất nhất định ở điểm nóng chảy bình thường của nó.
Làm nóng chảy hay nấu chảy một chất không chỉ là đun nóng chất đó đến nhiệt độ nóng chảy của nó. Khi đã đạt đến nhiệt độ này, cần phải cung cấp thêm một lượng nhiệt để tự thực hiện quá trình nóng chảy. Nhiệt này được gọi là nhiệt ẩn, vì nó không gây ra sự gia tăng nhiệt độ, nhưng được sử dụng để phá vỡ các lực liên kết các hạt của chất. Vì lý do này, đây là một phần quan trọng trong phân tích năng lượng của quy trình tái chế.
Nhiệt nóng chảy của nhôm nằm trong khoảng từ 322 đến 394 kJ/kg, lớn hơn nhiệt của các kim loại quan trọng khác như sắt là 293 kJ/kg. Điều này có nghĩa là khi nhiệt độ nóng chảy của nó đạt đến nhiệt độ nóng chảy của sắt thì dễ nấu chảy hơn là nấu chảy cùng một lượng nhôm. Tuy nhiên, vì sắt đặc gần gấp ba lần nhôm, nên chúng ta thu được một khối lượng nhôm nóng chảy lớn hơn nhiều từ cùng một lượng nhiệt so với sắt nếu chúng ta tiêu tốn cùng một lượng nhiệt.
Ngoài ra, một lần nữa vì sắt có nhiệt độ nóng chảy cao hơn nhiều, tương tự như vậy, nhiều năng lượng được sử dụng để nấu chảy sắt hơn nhôm.
Tái chế nhôm so với sản xuất nhôm
Cần lưu ý rằng, do tính chất nhiệt của nhôm, tổng lượng năng lượng phải đầu tư để tái chế nó ít hơn nhiều so với lượng cần thiết để sản xuất nó từ các loại quặng hoặc khoáng chất nhôm khác nhau. Giữa quá trình khai thác khoáng sản, quá trình nghiền, hòa tan và sau đó là quá trình khử điện phân, năng lượng được tiêu thụ để sản xuất nhôm nhiều hơn gần 20 lần so với quá trình tái chế.
Cách nấu chảy nhôm tại nhà
Như chúng ta có thể thấy từ những thông tin được cung cấp ở trên, không khó để nấu chảy nhôm tại nhà. Tất cả những gì bạn cần là một chiếc lò nướng có khả năng đạt đến nhiệt độ ít nhất là 660°C (mặc dù bạn thực sự cần cao hơn) hoặc, cách khác, một ngọn đuốc butan hoặc propan.
Những ngọn đuốc được sử dụng trong nhà bếp để đốt lửa sẽ làm được điều này, mặc dù cần phải có một ngọn đuốc có thể cháy trong một thời gian dài.
CẢNH BÁO!
Không cần phải nói rằng làm việc với lò đúc, hoặc tương đương với nó, và với kim loại nóng chảy là cực kỳ nguy hiểm và có thể gây bỏng rất nghiêm trọng . Mặt khác, làm đổ nhôm nóng chảy trên các bề mặt khác nhau có thể gây hư hỏng cho chúng.
Ngoài ra, làm việc với khí nén dễ cháy như butan hoặc propan gần lò luyện kim cũng gây ra nguy cơ nổ đáng kể nếu không cẩn thận. Vì tất cả những lý do này, việc đúc lon nhôm để tái chế chỉ nên được thực hiện bởi người lớn có trách nhiệm và có kinh nghiệm thực hiện loại quy trình này. Bé trai hay bé gái không bao giờ nên làm điều đó, càng không nên nếu không có người lớn đi cùng.
Trên thực tế, nên tránh để trẻ em có mặt bất cứ khi nào bạn làm việc với những vật liệu này sẽ ở nhiệt độ khắc nghiệt.
Đối với phần còn lại, người lớn cũng phải tuân theo một số quy tắc an toàn cơ bản để tránh tai nạn và giảm thiểu tác động của chúng nếu chúng xảy ra:
- Không bao giờ làm việc mà không có thiết bị bảo hộ thích hợp (xem phần về thiết bị an toàn bên dưới).
- Làm việc chậm rãi và cẩn thận. Từ vội vàng chỉ còn lại sự mệt mỏi, như người ta vẫn nói, và làm mọi việc vội vàng chỉ làm tăng nguy cơ gặp tai nạn.
- Làm việc ở nơi thông gió tốt, tốt nhất là mở.
- Nếu làm việc với lò ga, đèn khò hoặc vòi đốt, hãy đảm bảo bảo vệ các ống hoặc ống dẫn ga khỏi sức nóng của lò hoặc ngọn lửa và đặt bình ga càng xa ngọn lửa hoặc nguồn nhiệt càng tốt.
- Xử lý chén nung bằng nhôm nóng chảy thật cẩn thận và không vội vàng.
vật liệu và dụng cụ
Ngoài lon nhôm mà chúng ta sẽ sử dụng làm nguyên liệu ban đầu, các dụng cụ thiết yếu mà chúng ta sẽ cần để tái chế nhôm bằng cách nấu chảy là:
- Lò đất sét, lò gốm điện hoặc đèn khò propan hoặc butan để làm nóng hoặc làm tan chảy các mẫu nhôm. Chúng ta cũng có thể làm lò luyện kim của riêng mình bằng cách sử dụng hỗn hợp thạch cao, xi măng xám và cát và hai chậu có kích cỡ khác nhau để tạo khuôn và lấp đầy khoảng trống giữa hai chậu bằng hỗn hợp bê tông. Sau đó, bằng cách khoan một lỗ gần đáy để bơm không khí vào, chúng ta có thể lấp đầy lò bằng than đang cháy và sử dụng nó làm nguồn nhiệt để nấu chảy nhôm.
- Một nồi nấu kim loại có nắp hoặc thùng chứa để làm nóng và làm chảy nhôm. Về nguyên tắc, điều này có thể được làm bằng bất kỳ vật liệu nào có nhiệt độ nóng chảy cao hơn đáng kể so với nhôm. Nồi nấu kim loại bằng sắt hoặc thép hoạt động tốt, nhưng cũng có thể sử dụng nồi nấu bằng đất nung, gốm, sứ hoặc một số vật liệu chịu lửa tương tự.
- Kẹp kim loại dài để thao tác nồi nấu kim loại nóng với nhôm nóng chảy.
- Đúc khuôn đổ nhôm nóng chảy đến đâu để nó đông đặc lại. Chúng cũng có thể được làm bằng bất kỳ vật liệu gốm hoặc kim loại chắc chắn nào. Một lựa chọn là sử dụng hộp gỗ chứa đầy cát silic hoặc cát đúc. Điều này sẽ cho phép chúng ta in hình dạng mong muốn lên khuôn bằng cách ấn một vật thể khác lên bề mặt của nó và do đó thu được một bản sao của vật thể làm bằng nhôm.
Dụng cụ an toan
Tái chế nhôm yêu cầu sử dụng nhiệt độ cao và xử lý kim loại nóng chảy rất nóng. Loại công việc này đòi hỏi phải thực hiện các biện pháp an toàn để bảo vệ làn da của chúng ta khỏi bị bỏng và các tai nạn khác. Đối với điều này, chúng tôi yêu cầu các thiết bị an toàn sau đây:
- Găng tay nhiệt để bảo vệ chúng ta khỏi cái nóng. Găng tay nhà bếp là không đủ. Tốt hơn là sử dụng găng tay da giống như loại được sử dụng bởi thợ rèn.
- Kính an toàn để bảo vệ mắt khỏi mọi tai nạn.
- Quần áo dài che phủ tốt cánh tay và chân của chúng tôi.
- Giày kín , tốt nhất là bằng da.
- Bình chữa cháy không bao giờ là thừa khi chúng ta làm việc với lửa và nhiệt độ cao.
Quy trình tái chế nhôm tại nhà
Bước 1
Làm nóng lò ở ít nhất 670°C để đảm bảo nhiệt độ đủ cao để làm chảy nhôm. Nếu bạn định làm việc với ngọn đuốc, bạn cũng nên làm nóng trước chén nung bằng ngọn đuốc để làm tan chảy nhanh hơn.
Bước 2
Nếu nồi nấu kim loại nhỏ, trong khi lò đang nóng lên, nên dùng kéo kim loại hoặc kìm thép để nghiền hoặc cắt lon nhôm thành từng miếng nhỏ. Bạn cũng nên chuẩn bị khuôn để đổ nhôm nóng chảy tái chế gần đây vào một nơi gần lò nướng. Nếu chén nung đủ lớn để chứa nhiều lon đã nghiền nát thì có thể không cần thiết.
Mẹo chuyên nghiệp: Lon nước giải khát bằng nhôm thường được làm từ ít nhất hai hợp kim nhôm khác nhau. Nắp thường được làm bằng một hợp kim trong khi thân được làm bằng hợp kim khác. Bạn nên tách riêng các bộ phận này của hộp và tái chế chúng riêng biệt để thu được hai loại nhôm khác nhau với các tính chất vật lý khác nhau.
Bước 3
Đặt tất cả nhôm vào nồi thép hoặc chén nung và với sự trợ giúp của kẹp kim loại, đưa chúng vào lò nướng. Nếu bạn đang làm việc với một ngọn đuốc, thì bạn có thể đặt nồi nấu kim loại hoặc hộp thép có nhôm trên một vòi đốt nóng để làm nóng nó trong khi bạn đốt nóng trực tiếp nhôm bằng ngọn đuốc.
Bước 4
Đợi một vài phút trong khi lò nóng lên trở lại (nó nguội đi một chút khi bạn mở lò để đưa chén nung vào) và để nhôm có thời gian nóng lên và tan chảy. Bạn nên kiểm tra xem tất cả nhôm đã nóng chảy chưa bằng cách sử dụng một số loại thanh kim loại dài làm máy khuấy.
bước 5
Sau khi toàn bộ mẫu đã tan chảy, hãy đun thêm vài phút nữa để tăng nhiệt độ lên trên điểm nóng chảy. Điều này được thực hiện để ngăn nhôm đông đặc trước khi nó được chuyển vào khuôn. Điều quan trọng là phải loại bỏ xỉ rắn hình thành trên bề mặt nhôm nóng chảy. Điều này chứa các tạp chất và carbon từ lớp phủ nhựa của lon và nhãn in.
bước 6
Cẩn thận và sử dụng kẹp kim loại, đổ nhôm nóng chảy vào khuôn và để yên cho đến khi rắn chắc.
bước 7
Sau khi nhôm hoàn toàn rắn chắc, nó có thể được làm nguội nhanh chóng bằng cách nhúng khuôn vào nước lạnh.
bước 8
Sau khi chạm vào nguội, đã đến lúc tháo khối nhôm. Điều này có thể được thực hiện bằng cách đảo ngược nó và chạm vào nó trên mặt đất hoặc bề mặt cứng khác.
Người giới thiệu
Cleanipedia. (2021, ngày 8 tháng 9). Làm thế nào để tái chế nhôm . https://www.cleanipedia.com/ar/sustentabilidad/como-se-recicla-el-aluminio.html
giáo khoa vật lý. (nd). công suất nhiệt . https://didactica.fisica.uson.mx/tablas/capcalorificas.htm
con sán. (2021, ngày 9 tháng 5). Đạt được nhiệt độ chính xác theo thời gian . https://www.fluke.com/en-us/information/blog/Temperature/obtaining-the-true-Temperature-with-the-pass-of-time
Franco Grace, A. (2010). Nhiệt tiềm ẩn của phản ứng tổng hợp . Vật lý với máy tính. http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/otros/fusion/fusion.htm
Merckel, G. (2021, ngày 10 tháng 4). Cách tái chế nhôm tại nhà . YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=0v5CuqWVASQ
Olmo, M., & Narvae, R. (nd). Bảng nhiệt dung riêng . Siêu vật lý. http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/Tables/sphtt.html
Portillo, S.R. (2020, ngày 25 tháng 5). Làm thế nào để tái chế nhôm . greenecology.com. https://www.ecologiaverde.com/como-reciclar-aluminio-2786.html
Salillas, RP (2020, ngày 12 tháng 5). Ngọn lửa đạt tới nhiệt độ nào? Mercor Tecresa. https://mercortecresa.com/blog/que-temperatura-alcanza-una-llama
Weerg. (2020, ngày 23 tháng 6). Nhôm: đặc điểm, tính chất và lợi thế . https://www.weerg.com/es/es/blog/aluminio-character%C3%ADsticas-propiedades-y-ventajas
