18 Eyl 2021

Malzemeci Amca

Tüm Mühendislik Ders Notları

ALUMİNYUM DA GERİ DÖNÜŞÜM

1 ton kullanılmış alüminyumdan alüminyum üretilirse; 1300 kg boksit harcanmamış olunur, 15 000 litre soğutma suyu tasarrufu, 860 litre proses suyu tasarrufu, 2000 kg CO2 ve 11 kg SO2 emisyonu daha az oluşur

ALUMİNYUMUN ÖZELLİKLERİ

Atom numarası13
Atom ağırlığı26.89
Yoğunluğu2,7 gr/cm³
Ergime noktası659,8°C
Kaynama noktası2450°C

1900 yılına gelindiğinde İsviçre ve Amerika ile birlikte Fransa(1889), İngiltere(1896), Almanya(1898) ve Avusturya(1899) da alüminyum üreten ülkeler arasındaki yerlerini almıştır. 1900 yılında dünya birincil alüminyum toplam yıllık üretimi 8.000 ton iken, 1913 yılında 65.000 tona, 1920 yılında 128.000 tona,1938 yılında 537.000 tona, 1946 yılında 681.000 tona, 2002 yılında 22-23 milyon tona ve 2003 yılında ise 25-27 milyon ton seviyelerine yükselmiştir.

Uluslararası ticaret merkezinin verilerine göre 2017 yılında; alüminyum ve alüminyum ürünleri bazında toplam 173,5 milyar dolarlık ithalat ve 172,5 milyar dolarlık ihracat yapılmıştır. İthalatçı ülkeler sıralamasında; 23,3 milyar dolar ile ABD lider olurken, onu Almanya, Japonya, Fransa ve Çin takip etmiştir. Türkiye bu listede on altıncı sırada 3,5 milyar dolarlık ithalat değerine sahiptir. İhracat lideri ülkeler sıralamasında Çin 22,6 milyar dolarlık ihracat değeri ile ilk sırada yer alırken Almanya, ABD, Kanada ve Rusya onu takip etmiştir. Türkiye 2,5 milyar dolarlık alüminyum ihracatı ile yirminci sırada yer almıştır.

Günümüzde geriye kazanılmış (ikincil) alüminyumla birlikte toplam yıllık alüminyum arzı yaklaşık 30 milyon tona ulaşmışken, bakır 14,7 milyon ton, çinko 8,6 milyon ton, kursun 6 milyon ton, magnezyum 0,4 milyon ton, kalay 0,2 milyon ton ve çelik 858 milyon ton seviyelerinde üretilmektedir. Demir-çelik üretiminin yanında bu miktar küçük görülebilir. Ancak, ürettiği katma değer açısından bakıldığında; yıllık 22.000.000 ton alüminyumun katma değer karşılığı 150.000.000 ton demir-çeliğe eşdeğer olduğu görülmektedir.

NEDEN ALUMİNYUM ?

Alüminyumu diğer metallere göre birçok alanda avantajlı kılan en önemli ana özellikleri;

  • Hafifliği,
  • Hafifliğine Karsın Alaşımlandırıldığında Yeterli Mukavemeti,
  • Tekrar Defalarca Kullanılabilirliği,
  • Yüksek Korozyon Direnci,
  • Çekilebilirliği,
  • Şekillendirilebilirliği,
  • Dövülebilirliği,
  • İşlenebilirliği,
  • Yüksek Isı ve Elektriksel İletkenliği,
  • Işık ve Isı Yansıtıcılığı

ALUMİNYUM’UN ÜRETİMİ

Günümüzde alüminyum üretimi iki temel yönteme dayanmaktadır.

  1. Cevherden üretim yöntemleri (Birincil alüminyum)
  2. Hurdadan üretim yöntemleri (İkincil alüminyum)

İKINCİL ALUMİNYUM ÜRETİMİ

Alüminyum üretiminde bir döngü söz konusudur. İkincil alüminyum üretiminde metal kaynağı olarak alüminyum
hurda kullanılmaktadır. Alüminyum hurdaların baslıca iki kaynağı vardır:

  1. İşlem ve döküm ürünlerinin üretimi sırasında oluşan geri kazanma olasılığı %100 olan Yeni Hurda,
  2. Kullanım ömrünü doldurmuş geri kazanma olasalığı yapısı, sekli ve et kalınlığına göre %30-95 arasında değişen Eski Hurda

Defalarca yeniden kullanılabilir bir metal olan alüminyumun alanlarına göre kullanım ömürleri ve teknolojik gelişmelerin sağladığı geri kazanma oranları Tablo-1’de verilmiştir. Bir ülkede değerlendirilen yeni hurda miktarı alüminyum sanayiinin kapasitesi ve kapasite kullanım oranı ile; eski hurda miktarı ise ülkenin alüminyum geçmişi ile doğru orantılıdır.

Alüminyumun geri dönüşümü ile ilgili uygulamalar iki kategoride tanımlanmaktadır:

Kapalı ve Açık Döngü Geri Dönüşüm:

Alüminyum üretimi sırasında çıkan hurdaların yani yeni hurdanın tekrar aynı ürünün üretilmesinde
değerlendirilmesi veya kullanılmış içecek kutularının tekrar içecek kutusu üretiminde kullanılması kapalı
döngü geri dönüşüme, çeşitli alüminyum hurda malzemelerini, alaşım elementlerini hatta birincil
alüminyumu bir arada kullanarak döküm alaşımları üretmekse açık döngü geri dönüşüme örneklerdir.

Kapalı döngü geri dönüşümde malzemenin özelliğini yitirmesi ihtimali vardır. Kapalı ve açık döngü geri
dönüşüm arasında seçim yapılırken, metalin en yüksek artı değeri kazanması için piyasadaki hurda
yeterliliği, geri dönüşümün ekonomikliği gibi hususlar dikkate alınmaktadır.

İkincil alüminyum üretiminde fırınlar döner, reverber ve indüksiyon fırınlar kullanılmaktadır.
Kullanılacak fırın tipini belirlemede ergitilecek hurdanın cinsi, büyüklüğü ve kirlilik derecesi göz
önünde bulundurulmaktadır. Ergitilecek hurdanın cinsine ve yapılmak istenen ürünün özelliklerine göre mevcut ergitme tekniklerinden bir veya birkaçı kullanılmaktadır. İkincil alüminyum üretiminde kullanılan fırınlarda
hurdaların yapısına göre geri kazanım oranları Tablo-2’de verilmiştir.

Bir kısmı devrilebilir olan, daha çok düşük değerli çok demirli alüminyum hurdalar ve alüminyum cürufunun ergitilmesi için tercih edilen döner fırınlarda ergitme işleminde yakıt olarak fuel oil veya gaz yakıtlar ve genellikle oksijen brülörler kullanılır. Brülörden refrakter duvarına iletilen ısı, dönme sırasında ısınmış refrakterle temas eden şarj malzemelerinin ısınmasını sağlar. Metalden önce şarj edilen flux eriyerek metal yüzeyine çıktığından sıvı alüminyumun havayla temasını keserek oksitlenmeyi engeller. Ergitme firesinin düşük olduğu, ısı veriminin çok yüksek -%55 civarında- olduğu ve çok çeşitli hurda malzemenin ergitilebildiği bu fırınlarda rafinasyon işlemleri ve alaşımlama yapılamaz. Ayrıca yüksek miktarda 1 ton sıvı alüminyum için 300 kg kullanılan tuzlu fluxtan dolayı oluşan atık da çevresel etkisinden dolayı göz ardı edilemez. Döner fırınlar büyük parçalar için uygun fırınlar değildir.

Reverber fırınlar özellikle büyük hurdaların şarj edilebilmesi için uygun fırınlardır. Fakat geniş kapaklara sahip olması hem kaçakların artmasına hem de şarj sırasında yüksek ısı kaybına neden olmaktadır. Bu nedenle verimleri döner fırınlara göre daha düşüktür. Ancak baca gazının yanma havasının veya şarjın ön ısıtılmasında kullanılması ile ısıl verimi %20’den %40’a kadar yükseltilebilir. Curuf oluşumu nedeniyle alüminyum kaybı da döner fırına göre yüksektir. Yani yüzey alanı/hacim oranı yüksek hurda malzemelerin ergitilmesi için uygun değildir. Ancak bu fırınlarda rafinasyon ve alaşımlama yapılabilmektedir.

İndüksiyon fırınları temiz ve küçük hurda malzemelerin ergitilmesi için uygundur. Isıl verimi % 40 civarındadır. Tutma amaçlı da kullanılabilir. Elektromanyetik karıştırma ile şarj ve alaşım metallerinin uygun biçimde karıştırılması sağlanır. Fırın sıcaklığı otomatik olarak kontrol edilebilir. Yanma gazının olmaması ve flaks kullanımının çok az olması çevreye zarar vermemesi açısından önemlidir.

ALÜMİNYUMUN KULLANIM ALANLARI

Sektörel bazda aluminyum kullanım oranları:
İnşaat %25, Ulaşım %24, Ambalaj %15, Elektrik/elektronik %10, Diğer %26

ALÜMİNYUM HER YERDE

ALÜMİNYUMUN ÖNEMİ

  • Kullanılmış alüminyum yerine boksit gibi doğal kaynaklardan alüminyum üretmek oldukça pahalı ve aşırı enerji gerektiren sistemdir.
  • Alüminyum dünyada en fazla kullanılan demir dışı metaldir.
  • Dünyada en fazla kaynakta ayrı toplanan ambalaj atıklarından biri ve en önemlisi alüminyumdur.
  • Kullanılmış alüminyumdan alüminyum üretildiğinde %95 daha az enerji tüketilir ve işçilik ve yatırım maliyeti en aza düşer.

1 ton kullanılmış alüminyumdan alüminyum üretilirse; 1300 kg boksit harcanmamış olunur, 15 000 litre soğutma suyu tasarrufu, 860 litre proses suyu tasarrufu, 2000 kg CO2 ve 11 kg SO2 emisyonu daha az oluşur.

İnsan sağlığını olumsuz etkilememek, hayvan ve bitkileri tehlikeye maruz bırakmamak, yüzeysel ve yer altı sularını kirletmemek, hava kalitesini bozmamak, gürültüye neden olmamak, doğal kaynakları, doğayı ve çevreyi korumak için alüminyum hurdalarının ayrı kaynaklardan toplanması gerekir.

KAYNAK..

https://www.gebzeto.org.tr/wp-content/uploads/2020/09/Aluminyum-Piyasa-Raporu-2019.pdf

https://www.metalurji.org.tr/