Для физической сортировки алюминиевого лома применяют несколько методов, которые дополняют друг друга.

Подробная информация о методах сортировки и переработки алюминиевого лома:

Handbook of aluminium recycling /Ch. Schmitz – 2014

Aluminium recycling /M. Schlesinger – 2017

Измельчение автомобильного лома

В США весь автомобильный лом – самый многочисленный – перед отправкой на переработку подвергают измельчению – шредингу. Компании по измельчению автомобильного лома применяют специальные большие агрегаты с молотами и наковальнями – шредеры. Перед тем как загружать автомобили в эти машины их подвергают разборке на крупные агрегаты, например, блоки цилиндров двигателей, коробки передач, кузова. Естественно, снимают колесные центры и резиновые покрышки. Эти мощные монстры разбивают все, что к ним попадает на куски размером не больше 100 мм (рисунок 1).

Рисунок 1 – Измельчитель алюминиевого лома (шреддер)

Магнитный метод

Метод магнитной сортировки заключается в разделении лома черных металлов от лома других металлов, нержавеющих сталей и цветных металлов. Когда смешанный лом проходит на конвейере мимо магнита, то черные металлы, углеродистые и легированные стали, а также чугуны, притягиваются магнитом и отбрасываются на другой конвейер, а немагнитные куски лома попадают в контейнер (рисунок 2).

Рисунок 2 – Магнитный сепаратор алюминиевого лома

Воздушный метод

При воздушной сортировке применяют различные методы. Популярным методом является метод всасывания, чтобы захватывать легкие материалы, которые находятся в измельченной массе, автомобильного, лома. Такими материалами являются, например, пластик, резина и различные пены. Различия в плотности различных материалов, которые могут находиться в несортированном алюминиевом ломе, показаны в таблице.

Недостатком воздушной сепарации алюминиевого лома является то, что она может не срабатывать для легких пивных банок и мелких частиц измельченного алюминиевого лома.

Таблица – Плотность компонентов
измельченного автомобильного алюминиевого лома

Токовихревой метод

Сортировка с помощью вихревого электрического тока эффективна, когда в измельченном смешанном алюминиевом ломе присутствует много различных металлов, отличных от алюминия и его сплавов. Ротор с установленными на нем магнитами возбуждает магнитное поле, которое отталкивает немагнитные электрически проводимые металлы с различной силой и оставляет не тронутыми неметаллические материалы (рисунок 3).

Рисунок 3 – Токовихревой сепаратор

Недостаток этого метода в том, что некоторые металлические компоненты лома, такие как проволока и фольга, часто не поддаются токовихревой сепарации, так как в них возникают слишком малые вихревые токи.

Гравитационный метод

Технология гравитационной сортировки материалов применяет водные составы с известной плотностью, чтобы отделять немагнитные материалы с различной плотностью. Например, в случае измельченного автомобильного алюминиевого лома многие его компоненты имеют различные величины плотности.

Типичный процесс этой гравитационной сортировки включает три этапа:

• ванна с обычной водой (плотность равняется единице), в которой отделяются такие неметаллические материалы, как легкие пластики, пены и дерево;
• ванна с раствором плотностью 2,5 грамма на миллилитр, которая отделяет магний и более плотные пластики;
• ванна с раствором плотностью 3,5 грамма на миллилитр, которая отделяет литой и деформируемый алюминий и оставляет на дне более тяжелые металлы, такие как медь, цинк и свинец.

Недостатком гравитационного метода сортировки является высокая стоимость поддержания постоянной плотности растворов, а также плохое отделение полых и плавучих, например, в форме «лодочки», компонентов лома.

Ручная сортировка

Сортировку цветного алюминиевого лома чаще всего производят ручным способом. Особенно это касается развивающих стран, таких как Китай, с очень дешевой рабочей силой (рисунок 4).

Рисунок 4 – Ручная сортировка автомобильного алюминиевого лома
на перерабатывающем предприятии в Шанхае

Считается, что возможности такого ручного – буквально руками – отделения отличных от алюминия цветных металлов достигает 99 %! Кроме того, деформируемые и литые алюминиевые сплавы также имеют различия по текстуре, цвету и другим характеристикам поверхности, что дает возможность их разделения.

Метод химического травления

Для разделения алюминиевых сплавов между собой иногда применяют метод химического травления. Эта технология дает возможность отделять алюминиевые сплавы различных серий. Например, травление раствором сульфата меди в соляной кислоте дает возможность различать по цвету пятна в месте травления сплавы серий 5ххх и 6ххх. Раствор серной кислоты окрашивает сплавы с высоким содержанием кремния и марганца в светло-серый цвет, а сплавы с высоким содержанием цинка и меди – в темно-серый цвет. Это дает возможность различать алюминиевые сплавы серий 2ххх, 3ххх и 7ххх.

Спектроскопический метод

В настоящее время популярным практическим спектроскопическим методом для сортировки алюминиевых сплавов – литейных и деформируемых – является метод лазерной эмиссионной спектроскопии (laser induced breakdown spectroscopy – LIBS).

В этом методе спектроскоп ударяет импульсом лазера в поверхность металла, производит эмиссию атомов и получает химическую информацию о материале своим спектральным датчиком. Если этот спектрометр установлен в линии сортировки алюминиевого лома, то он вырабатывает сигнал механическому устройству для направления исследованного компонента лома в нужный контейнер (рисунок 5).

Рисунок 5 – Лазерный спектрометр для сортировки алюминиевого лома

Аналогичный метод применяется на портативных лазерных спектрометрах для сортировки крупногабаритного алюминиевого лома.

Рентгеновская сортировка

Основное ограничение для применения лазерных спектрометров для сортировки алюминиевого лома заключается в том, что этот алюминиевый лом должен быть без загрязнений, смазки, а также лакокрасочных и других покрытий. Дело в том, что импульс лазера проникает только на глубину около 30 ангстрем. В таких случая лучше подходит рентгеновская сортировка алюминиевых сплавов. См. подробнее здесь.

Термомеханический метод

Термомеханический метод предназначен для разделения деформируемых и литейных алюминиевых сплавов. Он основан на низкой эвтектической температуре плавления литейных алюминиевых сплавов с высоким содержанием кремния. Этот метод заключается в том, что смешанный алюминиевый лом выдерживают при температуре несколько ниже эвтектической (около 550 ºС). Это приводит к размягчению алюминиевых отливок по границам их зерен. Последующее механическое сплющивание или перемалывание приводит к разрушению этих сплавов на мелкие куски. Затем эти мелкие куски отделяют от остальной массы лома методами сортировки компонентов лома по их размерам (рисунок 6).

Рисунок 6 – Деформируемые и литейные сплавы
после термомеханической сортировки

Источники:
1) Gabrielle G. Gaustad, Ph.D Thesis, Massachusetts Institute of Technology, 2009
2) Sorting and Classification of Aluminum, Report No. 2003-22(CF), Canada, 2003