Синтезирование алюминиевых сплавов из дисперсных отходов на основе алюминия

Представлены результаты исследований по синтезированию алюминиевых сплавов систем Al–Si–Mg (АК7ч), Al–SiMn (АК12), Al–Si–Cu–Mg (АК6М2) и Al–Mg–Mn (АМг5) с использованием дисперсных отходов: банки из под напитков (система Al–Mn–Mg), опилки литейного сплава (система Al–Si–Mg), витая стружка деформируемых сплавов систем Al–Cu–Mg и AlMg–Mn. Изучены микроструктуры отходов в исходном состоянии, определены типичные размеры основных фаз. Определены основные критерии качества рециклируемых отходов: критерии чистоты (k_ч), контакта с атмосферой (k_а), максимального извлечения металла (М_Ме). На основании предложенных критериев выполнена градация отходов по эффективности рециклирования. Наименьший суммарный балл присвоен баночным отходам, наибольший – опилкам сплава АК9ч. Эксперименты по синтезированию сплавов Al–Si–Mg (АК7ч), Al–Si–Mn (АК12), Al–Si–Cu–Mg (АК6М2) и Al–Mg–Mn (АМг5) показали, что выход годного варьируется от 82 до 96 %. Минимальный выход годного установлен для сплава АК12, в составе шихты которого преобладали баночные отходы. Химические составы сплавов по содержанию основных легирующих и примесных элементов соответствовали требованиям нормативной документации. При испытаниях механических свойств установлено, что синтезированные сплавы имеют гарантированный запас прочности и пластичности по сравнению с требованиями нормативной документации. На основании металлографических исследований выявлено, что в микроструктуре синтезированных сплавов отсутствуют неметаллические включения и газовая пористость. Немодифицированные и модифицированные образцы из сплава Al–Mg–Mn (АМг5) подвергали прокатке в холодном состоянии в несколько проходов до образования трещин. На образце из немодифицированного сплава трещины появились после 10-го прохода. Образец из модифицированного сплава выдержал 12 проходов до образования трещин. Степень деформации по толщине образца из немодифицированного сплава составила 60,5 %, для модифицированного – 67,2 %.

алюминиевые отходы, рециклинг, синтезирование сплавов, выход годного, микроструктура, механические свойства

1. Nappi C. The global aluminium industry 40 years from 1972. World Aluminium. 2013. http://www.worldaluminium.org/media/filer_public/2013/02/25/an_outlook_of_the_global_aluminium_industry_1972_-_present_day.pdf.

2. Dudin M.N., Voykova N.A., Frolova E.E., Artemieva J.A., Rusakova E.P., Abashidze A.H. Modern trends and challenges of development of global aluminum industry. Metalurgija. 2017. Vol. 56. P. 255—258.

3. Shaymaa Abbas Abdulsada. Preparation of aluminum alloy from recycling cans wastes. Int. J. Current Eng. Technol. 2013. Vol. 3. No. 4. P. 1348—1350.

4. Hatayama H., Daigo I., Matsuno Y., Adachi Y. Evolution of aluminum recycling initiated by the introduction of next-generation vehicles and scrap sorting technology. Resour. Conserv. Recycl. 2012. Vol. 66. P. 8—14.

5. Mustafa A. Rijab, Ali I. Al-Mosawi, Shaymaa A. Abdulsada, Raied K. Ajmi. Recycling of aluminum castings waste. EC Chem. 2015. Vol. 1. Iss. 2. P. 48—55.

6. Yongxiang Yang, Yanping Xiao, Bo Zhou, Markus A. Reuter. Aluminium recycling: scrap melting and process simulation. In: Sustainable developments in metals processing: Proc. John Floyd Int. Symp. (Melbourne, Australia, 36 July 2005). Р. 251—263.

7. Praveenkumar C., Karuppuswamy P., Bhagyanathan C. Preliminary studies on melting of Lm25 grade aluminium alloy for industrial applications. Int. J. ChemTech Res. 2017. Vol. 10. No. 14. Р. 143—150.

8. Saravanakumar P., Bhoopashram J., Kavin Prasath M., Jaycharan M. Role of salt fluxes in aluminium refining: a review. Int. J. Latest Eng. Manag. Res. 2017. Vol. 2. Iss. 9. P. 45—51.

9. Тимошкин И.Ю., Никитин К.В., Никитин В.И. Основные проблемы и направления в производстве качественных алюминиевых сплавов из рециклируемых металлических отходов. Литейщик России. 2010. No. 8. С. 24—26.

10. Gaustad G., Olivetti E., Kirchain R. Improving aluminum recycling: A survey of sorting and impurity removal technologies. Resour. Conserv. Recycl. 2012. Vol. 58. P. 79—87.

11. Marcos de Oliveira Morais, Antonio Sérgio Brejão, Marcelo Araújo, Pedro Luiz de Oliveira Costa Neto. The reverse logistics helping to reduce costs of raw material in a pressure aluminum casting. Environ. Quality Manag. 2018. Vol. 28. Iss. 3. Р. 40—46.

12. Gronostajski J., Marciniak H., Matuszak A. New methods of aluminium and aluminium-alloy chips recycling. J. Mater. Process. Technol. 2000. Vol. 106. Iss. 1-3. P. 34—39.

13. Amini Mashhadi H., Moloodi A., Golestanipour M., Karimi E.Z.V. Recycling of aluminium alloy turning scrap via cold pressing and melting with salt flux. J. Mater. Process. Technol. 2009. Vol. 209. Iss. 7. Р. 3138—3142.

14. Velasco E., Nino J. Recycling of aluminium scrap for secondary Al—Si alloys. Waste Manag. Res. 2011. Vol. 29. Iss. 7. P. 686—693.

15. Gökhan Özer, Sarp Burgucu, Müzeyyen Marşoğlu. A study on the recycling of aluminium alloy 7075 scrap. Mater. Test. 2012. Vol. 54. No. 3. P. 175—178.

16. Løvik A.N., Müller D.B. A material flow model for impurity accumulation in beverage can recycling systems. Light Metals. 2014. P. 907—911.

17. Adam J. Gesing, Subodh K. Das, Raouf O. Loutfy. Production of magnesium and aluminum-magnesium alloys from recycled secondary aluminum scrap melts. J. Miner. Met. Mater. Soc. 2016. Vol. 68. No. 2. P. 585—592.

18. Yuksel C., Tamer O., Erzi E., Aybarc U., Cubuklusu E., Topcuoglu O., Cigdem M., Dispinar D. Quality evaluation of remelted A356 scraps. Arch. Foundry Eng. 2016. Vol. 16. Iss. 3. P. 151—156.

19. Yusuf N.K., Lajis M.A., Ahmad A. Hot press as a sustainable direct recycling technique of aluminium: mechanical properties and surface integrity. Materials. 2017. Vol. 10. P. 1—18.

20. Селянин И.Ф., Деев В.Б., Кухаренко А.В. Ресурсо- и экологосберегающие технологии производства вторичных алюминиевых сплавов. Известия вузов. Цветная металлургия. 2015. No. 2. С. 20—25.

21. Никитин В.И., Никитин К.В. Наследственность в литых сплавах. М.: Машиностроение-1, 2005.

22. Никитин К.В., Никитин В.И., Тимошкин И.Ю. Управление качеством литых изделий из алюминиевых сплавов на основе явления структурной наследственности. М.: Радуница, 2015.

23. Никитин К.В., Никитин В.И., Кривопалов Д.С., Глущенков В.А., Черников Д.Г. Влияние различных видов обработки на структуру, плотность и электропроводность деформируемых сплавов системы Al—Mg. Известия вузов. Цветная металлургия. 2017. No. 4. С. 46—52.