1. Birincil Alüminyum ve Geri Dönüştürülmüş Alüminyum Arasındaki Proses Akışı Karşılaştırması
Birincil alüminyum, boksit madenciliği ile başlar ve Bayer prosesi ile alümina haline getirilir. Daha sonra Hall Elute elektrolizi ile sıvı alüminyuma indirgenir ve son olarak birincil alüminyum külçeleri dökülür. Geri dönüştürülmüş alüminyum, madencilik ve elektroliz süreçlerini atlayarak doğrudan çeşitli alüminyum atıklarını hammadde olarak kullanır. Temel süreçler besleme ön ısıtma, eritme, rafinasyon, izolasyon, döküm, testere ile kesme ve homojenizasyon ısıl işlemini içerir.
Birincil alüminyum ve geri dönüştürülmüş alüminyum arasındaki üretim süreçlerindeki farklılıklar
Atıklar iç atık ve dış atık olarak ikiye ayrılır. İç atıklar, döküm yükselticileri, testere kenarı hurdaları ve haddeleme kenarları gibi fabrikamızın üretim sürecinden gelir. Bu tür atıklar temiz bileşime sahiptir ve genellikle karmaşık ön işlem gerektirmez. Doğrudan fırında yeniden eritilebilirler; Dış atıklar, tüketici tarafındaki hurdaya ayrılmış ürünlerden, örneğin otomotiv parçaları, alüminyum kutular, kablolar ve ev aletleri alüminyum parçalarından gelir ve fırına konulmadan önce ayrıştırılıp kaplamaları soyulmalıdır. Eritme sonrası rafinasyon süreci, alaşımlama ve karıştırma bileşenlerini, akı cüruf gidermeyi, döner gaz gidermeyi, seramik filtrelemeyi ve erimiş hidrojen ile metalik olmayan inklüzyonların giderilmesini içerir; Ardından, eriyik, yarı sürekli döküm ile alüminyum levha boşlukları elde etmek için statik sıcaklık kontrolü için izolasyon fırınına girer. Boşlukların bir kısmı, döküm ayrışmasını ortadan kaldırmak ve sonraki haddeleme işleme performansını iyileştirmek için uzun süreli homojenizasyon ısıl işlemine de tabi tutulmalıdır.
SAPA fabrikasının tam malzeme enerji giriş ve çıkış süreci aşağıdaki şekilde gösterilmektedir. Sistem sınırı, ön ısıtma fırını, eritme fırını, izolasyon fırını, döküm, testere ile kesme ve homojenizasyon ısıl işleminin tüm sürecini içerir; Girişler, ham alüminyum külçeleri, iç ve dış atık malzemeler, akı, propan yakıtı, elektrik, oksijen ve argon gazını içerir; Çıktılar, alüminyum levha boşlukları, alüminyum cürufu, çeşitli proses atıkları ve baca gazı ve soğutma suyu ile taşınan enerji kaybını içerir.
2. Ana eritme fırını türleri
Araştırma, endüstride yaygın olarak kullanılan indüksiyon fırınları ile oksijen yakıtlı fırınları karşılaştırmaya odaklanmaktadır. (1) İndüksiyon fırını: metalin içinde doğrudan Joule ısısı üreterek alüminyum malzemeyi eritmek için elektromanyetik indüksiyona dayanır, yakıt yanması gerektirmez, minimum duman emisyonu vardır ve eriyik yanma ürünleri tarafından kolayca kirlenmez; Ana enerji kaybı, fırın duvarının ısı dağılımından, cüruf giderme alüminyum cürufu ile taşınan ısıdan ve indüksiyon bobininin soğutma suyu ile taşınan büyük miktarda ısıdan kaynaklanır.

2) Oksijen yakıtlı fırın: yakıt olarak propan kullanır, yanmaya yardımcı olmak için hava kullanmaz, yanmaya yardımcı olmak için saf oksijen kullanır. Sıradan hava yakıtının yanması büyük miktarda azot getirir, bu da egzoz gazı ile büyük miktarda ısı ile taşınır; Oksijen yakıtlı yanma, baca gazında büyük miktarda azot içermez, bu da baca gazının toplam akış hızını önemli ölçüde azaltabilir ve ısı kaybını en aza indirebilir; Ekipman, eriyik ısı transferini artırmak ve eritme hızını iyileştirmek için elektromanyetik karıştırma EMS ile donatılmıştır. Oksijen yakıtlı fırınların ana ısı kayıpları yüksek sıcaklıktaki baca gazı, fırın duvarları, soğutma suyu ve alüminyum cürufundan kaynaklanır.

Fabrika ayrıca, yakıt doğrudan yanmalı ön ısıtma fırınları ve baca gazı atık ısı ön ısıtma fırınları olarak ayrılan ön ısıtma fırınları ile donatılmıştır; Baca gazı atık ısı ön ısıtma fırını, oksijen - yakıt fırınının yüksek sıcaklıktaki baca gazı ısısını geri kazanır, fırına giren atık malzemeleri kurutur ve ön ısıtır, ek yakıt tüketimi gerektirmez, bu önemli bir enerji tasarrufu önlemidir. Tüm izolasyon fırınları gaz yakıtlıdır, eriyik sıcaklığını korur ve rafinasyon ve cüruf gidermeyi tamamlar; Tüm homojenizasyon ısıl işlemleri elektrikli ısıtma fırınları kullanılarak gerçekleştirilir.
3. Araştırma muhasebe yöntemleri
Termodinamiğin birinci yasasına göre, toplam giriş kütlesi toplam çıkış kütlesine eşittir; Giriş toplam enerji = etkili bir şekilde kullanılan ısı + çeşitli ısı kayıpları. [Q {giriş}=Q {çıkış}=Q {faydalı}+Q {kayıp}] Isı kaybı şu şekilde alt bölümlere ayrılır: fırın duvarı radyasyonu + konvektif ısı dağılımı kaybı, baca gazı duyulur ısı kaybı, soğutma suyu ile taşınan ısı, nakliye sırasında sıcaklık düşüşü ısı kaybı ve alüminyum cürufu ve proses atıkları ile taşınan duyulur ısı. Eş zamanlı olarak fırın duvarı ısı dağılımı için radyatif ısı transferi ve konvektif ısı transferi hesaplanır; Baca gazı ısı kaybı, baca gazındaki her bileşenin entalpi farkına göre hesaplanır; Malzemelerin farklı sıcaklıklardaki entalpi değerleri, Thermo Calc termodinamik yazılımı TCAL1 veritabanı kullanılarak hesaplanır, bu da alüminyum ve alaşımların farklı sıcaklıklardaki entalpi değerlerini elde etmek için kullanılır, bu da nakliye, ısıtma ve soğutma süreçlerindeki ısı hesaplamaları için kullanılır.
ISO14040 ve ISO14044 standartlarına uygun olarak, ürünün sonraki kullanım ve hurda geri dönüşüm aşamaları hariç olmak üzere, bir Cradle to Gate sınırı benimsenmiştir.
Karbon emisyonları doğrudan ve dolaylı emisyonları içerir:
Doğrudan emisyonlar: Fabrika içinde propan ve dizel yakıtının yakılması sera gazları üretir;
Dolaylı emisyonlar: upstream birincil alüminyum külçe üretimi, atık ön işlemesi, güç üretimi ve yardımcı malzeme hazırlığından kaynaklanan emisyonlar.
Fabrikanın kullandığı elektrik, yalnızca 6.5 gCO ₂ eşdeğeri/kWh karbon emisyon faktörüne sahip İsveç'ten Vattenfall nükleer enerjisinden gelmektedir; Yerli alüminyum külçeleri Avrupa Alüminyum Birliği'nin EAA veritabanından temin edilmektedir; Dahili fabrika içindeki iade edilen atık malzemelerin ön işlenmesi yükü 0 olarak hesaplanır; Harici geri dönüşüm atıkları, kırma ve ayırma işleminin karbon emisyonlarına dahildir; Oksijen, soğutma suyu ve argonun katkısı çok düşüktür ve hesaplamada göz ardı edilir. Karbon ayak izi, çeşitli malzemelerin tüketiminin ilgili karbon emisyon faktörleri ile çarpılmasına ve ürün başına CO ₂ eşdeğeri elde etmek için biriktirilmesine eşittir.