способ переработки отходов материалов на основе алюминиевой фольги

Формула изобретения

Способ переработки отходов на основе алюминиевой фольги, включающий их измельчение, термообработку и отделение металлического алюминия, отличающийся тем, что термообработку осуществляют в бескислородной среде при 500 - 650^oС в течение 10 15 мин с получением углеродсодержащей массы и металлического алюминия.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области химической технологии и может быть использовано преимущественно для получения металлического алюминия из отходов кашированной алюминиевой фольги.

Получение рекуперативного алюминия стало насущной задачей в связи с тем, что при его извлечении из отходов экономится до 90 95% электроэнергии, необходимой для получения того же количества первичного алюминия, а также отпадает необходимость в добыче и переработке исходного сырья, например бокситов. Кроме того, переработкой промышленных отходов решаются многие экологические проблемы. Необходимость создания способов переработки отходов материалов на основе алюминиевой фольги связана с тем, что переплав, например, пакетированных отходов кашированной и ламинированной фольги для извлечения металла приводит к загазованности атмосферы в результате интенсивного выделения токсичных дымовых газов. Бумага или пластик, склеенные с алюминиевой фольгой, сгорая в плавильных печах, сжигают фольгу. Отделение фольги от каширующих материалов с помощью специальных составов дорогостоящий и трудоемкий процесс.

Известен способ переработки отходов кабельной изоляции, представляющей собой алюминиевую фольгу, соединенную с полиэтиленовой пленкой, путем нагрева и отделения полиэтилена от фольги при выходе материала из нагревателя [1] Известный способ отличается трудоемкостью и высоким энергопотреблением.

Известен способ переработки отходов фольги, кашированной различными материалами, путем механического воздействия на материал измельчения до такой степени, что фольга отделяется от каширующего материала, и последующего разделения смеси тонкодисперсных частиц с использованием роторной вихревой мельницы [2] Известный способ позволяет после помола выделить металлический Al в виде тонкодисперсного порошка. Недостатком этого процесса является большая энергоемкость процесса, необходимость контроля взрывобезопасности.

Известный способ может быть принят за прототип, поскольку совпадает с заявляемым способом по существенному признаку измельчению материала при механическом воздействии на него.

Задача, решаемая изобретением, состоит в упрощении способа получения металлического алюминия путем переработки отходов фольги.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе переработки отходов материалов на основе алюминиевой фольги, предусматривающем измельчение материала и отделение металлического алюминия, в соответствии с изобретением, измельченный материал подвергают термообработке и карбонизируют в бескислородной среде при температуре 500 650^oC в течение 10 15 мин, после чего отделяют карбонизат от целевого продукта.

Сущность изобретения состоит в том, что при термообработке исходного материала в режиме, установленном авторами экспериментально, удается получить весь содержащийся в фольге Al и дополнительно, как побочный продукт, карбонизат органического материала, пригодный для дальнейшего использования. При этом при температурах ниже 500^oC карбонизация материала замедляется, т. к. не уходят летучие органические вещества, имеющие температуру возгонки в указанном диапазоне, а при температурах, превышающих 650^oC, идет активизация карбонизата, растет доля фольги, вступающей, однако, для получения ценных потребительских свойств у карбонизата (побочного продукта), его нужно активизировать в присутствии кислорода, а это приводит к снижению выхода металлического алюминия, поскольку растет доля алюминиевой фольги, вступающей в реакцию окисления. Время термообработки установлено экспериментально из условия полной карбонизации органического материала. Для получения целевого продукта необходима бескислородная среда (инертные, топочные газы, расплавы солей и металлов хлористый цинк, олово и т.п.), которая исключает окисление алюминия, а также отжиг органической составляющей.

Способ осуществляется следующим образом. Отходы кашированной алюминиевой фольги измельчают на полоски шириной около 1,2 1,5 мм. Полоски в виде рыхлой массы загружают в канал печи или другого устройства (ванна с расплавом и т. п. ), перемещают через зону нагрева, в которой поддерживают рабочую температуру 500 650^oC, общая длительность пребывания материала в печи 10 15 мин. При указанной температуре из материала выделяют летучие органические вещества с температурой возгонки в рабочем диапазоне, газы отделяют, охлаждают, летучие конденсируются и поступают на дальнейшую переработку. Топочные газы после отделения летучих поступают назад в канал печи, а избыток сбрасывается, т.к. необходимо обеспечить небольшой подпор давления внутри канала печи. После термообработки и карбонизации органической составляющей металлический алюминий отделяется в виде полосок, пригодных для дальнейшей переработки. Оксиды алюминия не образуются, восстановительная атмосфера существует в канале печи за счет образования водорода или оксида углерода при наличии исходной влажности или других причин. Металлический алюминий накапливается в бункере, а затем прессуется, например, в гранулы и поступает на переплавку.

Примеры конкретного выполнения.

1. Получали металлический алюминий из исходного материала кашированной алюминиевой фольги, содержавшей 52 мас. алюминия, остальное бумага, влажность материала 10% Материал измельчили в полоски шириной 1,5 мм и длиной 4 5 мм (по ширине ленты фольги) и загрузили в печь. Нагрев материала производили со скоростью 5^o/мин, по достижении 500^oC нагрев прекратили и выдерживали материал при этой температуре в течение 15 мин, одновременно осуществляя его перемещение к концу печи и стряхивая карбонизат. После окончания термообработки выгрузили целевой продукт в виде полосок фольги. Выход целевого продукта составил 52 мас. выход карбонизата 16 мас. убыль массы произошел за счет угара карбонизата, испарения воды и летучих. Таким образом, получено 100% алюминия, содержащегося в отходах фольги.

2. Получали металлический алюминий, как в примере 1, проводя термообработку и карбонизацию при температуре 580^oC. Выход целевого продукта и карбонизата соответствует результатам примера 1, получено 100% алюминия, содержащегося в отходах фольги.

3. Получали металлический алюминий, как в примере 1, проводя термообработку и карбонизацию при температуре 650^oC. Выход целевого продукта и карбонизата соответствует результатам примера 1, получено 100% алюминия, содержащегося в отходах фольги.

Полученный в примерах карбонизат представлял собой черный порошок различного гранулометрического состава. Учитывая возможность полезного использования карбонизата, например, в качестве сорбента, была исследована его сорбционная емкость для образцов, полученных при разных температурах карбонизации. Так, при температуре карбонизации 500^oC объем сорбционного пространства карбонизата (пример 1) составляет по воде 0,05 см³/г и по бензолу 0,90 см³/г. Такими же показателями характеризуется образец карбонизата примера 3, полученный при температуре 650^oC, однако меньше, чем у карбонизата, полученного при более высокой температуре и при его активации.

Приведенные примеры показывают, что по предлагаемой технологии переработки отходов материалов на основе алюминиевой фольги можно извлекать полностью алюминий и дополнительно получать карбонизат для последующей переработки в полезный продукт.

Источники информации

1. JP, N 56-157317, B 22 C 29/00. Утилизация отходов кабельной изоляции. Публ. 04.12.81.

2. Рекламный проспект "Ультра Ротор" фирмы "Altenburger Machinen Jasckerieg G-mbH", международная выставка "Химия-87".