1. Perbandingan Alur Proses Antara Aluminium Primer dan Aluminium Daur Ulang
Aluminium primer dimulai dari penambangan bauksit dan dimurnikan menjadi alumina melalui proses Bayer. Kemudian direduksi menjadi aluminium cair melalui elektrolisis Hall Elute dan akhirnya dicetak menjadi ingot aluminium primer. Aluminium daur ulang secara langsung menggunakan berbagai jenis limbah aluminium sebagai bahan baku, melewati proses penambangan dan elektrolisis. Proses inti meliputi pemanasan awal, peleburan, pemurnian, isolasi, pengecoran, penggergajian, dan perlakuan panas homogenisasi.
Perbedaan proses produksi antara aluminium primer dan aluminium daur ulang
Limbah dibagi menjadi limbah internal dan limbah eksternal. Limbah internal berasal dari proses produksi pabrik kami, seperti riser pengecoran, sisa gergajian, dan tepi gulungan. Jenis limbah ini memiliki komposisi bersih dan umumnya tidak memerlukan pra-perlakuan yang kompleks. Limbah ini dapat langsung dilebur kembali di tungku; Limbah eksternal berasal dari produk bekas pakai di ujung konsumen, seperti komponen otomotif, kaleng aluminium, kabel, dan suku cadang aluminium peralatan rumah tangga, yang perlu disortir dan dikupas sebelum dapat dimasukkan ke dalam tungku. Proses pemurnian setelah peleburan meliputi paduan dan pencampuran komponen, penghilangan terak fluks, degassing putar, filtrasi keramik, dan penghilangan hidrogen cair serta inklusi non-logam; Setelah itu, lelehan masuk ke tungku isolasi untuk kontrol suhu statis, menyelesaikan pengecoran semi-kontinu untuk mendapatkan blank plat aluminium. Sebagian blank juga perlu menjalani perlakuan panas homogenisasi jangka panjang untuk menghilangkan segregasi pengecoran dan meningkatkan kinerja pemrosesan penggulungan selanjutnya.
Proses masukan dan keluaran energi material lengkap pabrik SAPA ditunjukkan pada gambar berikut. Batas sistem mencakup seluruh proses tungku pemanasan awal, tungku peleburan, tungku isolasi, pengecoran, penggergajian, dan perlakuan panas homogenisasi; Masukan meliputi ingot aluminium mentah, bahan limbah internal dan eksternal, fluks, bahan bakar propana, listrik, oksigen, dan gas argon; Keluaran meliputi blank plat aluminium, terak aluminium, berbagai limbah proses, dan kehilangan energi yang dibawa oleh gas buang dan air pendingin.
2. Jenis utama tungku peleburan
Penelitian berfokus pada perbandingan tungku induksi yang banyak digunakan di industri dengan tungku bahan bakar oksigen. (1) Tungku induksi: mengandalkan induksi elektromagnetik untuk menghasilkan panas Joule secara langsung di dalam logam untuk melebur material aluminium, tanpa memerlukan pembakaran bahan bakar, dengan emisi asap minimal, dan lelehan tidak mudah terkontaminasi oleh produk pembakaran; Kehilangan energi utama berasal dari disipasi panas dinding tungku, panas yang dibawa oleh terak aluminium yang dihilangkan, dan sejumlah besar panas yang dibawa oleh air pendingin koil induksi.

2) Tungku bahan bakar oksigen: menggunakan propana sebagai bahan bakar, tanpa bantuan udara untuk pembakaran, menggunakan oksigen murni untuk membantu pembakaran. Pembakaran bahan bakar udara biasa akan membawa sejumlah besar nitrogen, yang dipanaskan dan dibawa pergi dengan sejumlah besar panas oleh gas buang; Pembakaran bahan bakar oksigen tidak mengandung sejumlah besar nitrogen dalam gas buang, yang dapat secara signifikan mengurangi laju aliran total gas buang dan meminimalkan kehilangan panas; Peralatan dilengkapi dengan pengadukan elektromagnetik EMS untuk meningkatkan perpindahan panas lelehan dan meningkatkan laju peleburan. Kehilangan panas utama tungku bahan bakar oksigen berasal dari gas buang bersuhu tinggi, dinding tungku, air pendingin, dan terak aluminium.

Pabrik juga dilengkapi dengan tungku pemanasan awal, yang dibagi menjadi tungku pemanasan awal pembakaran langsung bahan bakar dan tungku pemanasan awal limbah panas gas buang; Tungku pemanasan awal limbah panas gas buang memulihkan panas gas buang bersuhu tinggi dari tungku bahan bakar oksigen mengeringkan dan memanaskan awal bahan limbah yang masuk ke tungku tanpa memerlukan konsumsi bahan bakar tambahan, yang merupakan langkah penghematan energi penting. Semua tungku isolasi menggunakan gas, menjaga suhu lelehan dan menyelesaikan pemurnian serta penghilangan terak; Semua perlakuan panas homogenisasi dilakukan menggunakan tungku pemanas listrik.
3. Metode perhitungan penelitian
Mengikuti hukum pertama termodinamika, total massa masukan sama dengan total massa keluaran; Total energi masukan=panas yang dimanfaatkan secara efektif+berbagai jenis kehilangan panas. [Q {masuk}=Q {keluar}=Q {berguna}+Q {hilang}] Kehilangan panas dibagi menjadi: radiasi dinding tungku+kerugian disipasi panas konvektif, kehilangan panas sensibel gas buang, panas yang dibawa oleh air pendingin, kehilangan panas penurunan suhu selama transportasi, dan panas sensibel yang dibawa oleh terak aluminium dan limbah proses. Secara bersamaan menghitung perpindahan panas radiatif dan perpindahan panas konvektif untuk disipasi panas dinding tungku; Kehilangan panas gas buang dihitung berdasarkan perbedaan entalpi setiap komponen dalam gas buang; Nilai entalpi material pada suhu yang berbeda dihitung menggunakan perangkat lunak termodinamika Thermo Calc database TCAL1 untuk mendapatkan nilai entalpi aluminium dan paduan pada suhu yang berbeda, yang digunakan untuk perhitungan panas selama proses transportasi, pemanasan, dan pendinginan.
Mengikuti standar ISO14040 dan ISO14044, mengadopsi batas Cradle to Gate, tidak termasuk tahap penggunaan selanjutnya dan daur ulang skrap produk.
Emisi karbon meliputi emisi langsung dan tidak langsung:
Emisi langsung: Pembakaran propana dan diesel di dalam pabrik menghasilkan gas rumah kaca;
Emisi tidak langsung: emisi dari produksi ingot aluminium primer hulu, pra-perlakuan limbah, produksi listrik, dan persiapan bahan pembantu.
Listrik yang digunakan pabrik berasal dari tenaga nuklir Vattenfall di Swedia, dengan faktor emisi karbon hanya 6,5 gCO ₂ eq/kWh; Ingot aluminium asli bersumber dari database EAA Asosiasi Aluminium Eropa; Beban pra-perlakuan untuk bahan limbah yang dikembalikan di dalam pabrik dihitung sebagai 0; Limbah daur ulang eksternal dimasukkan dalam emisi karbon dari pengolahan penghancuran dan penyortiran; Kontribusi oksigen, air pendingin, dan argon sangat rendah dan diabaikan dalam perhitungan. Jejak karbon sama dengan konsumsi berbagai material dikalikan dengan faktor emisi karbon yang sesuai, dan diakumulasikan untuk mendapatkan CO ₂ ekuivalen per ton produk.