Sistema di riciclaggio dei trucioli di alluminio

Sistema di riciclaggio dei trucioli di alluminio
Oscar Iribarren - [email protected]
L’integrazione di apparecchiature di pre-trattamento che siano resistenti ed affidabili è di
particolare importanza quando si recuperano gli sfridi da lavorazione meccanica, che hanno
una elevata superficie per volume unitario. Anche piccoli residui di liquidi solubili in acqua od
olio hanno un effetto significativo sul recupero del metallo. I nostri numerosi casi di riferimento
dimostrano che se i materiali sono adeguatamente asciugati, cerniti per qualità e senza
minerali minuti od invecchiamento, è possibile ottenere un recupero di metallo estremamente
elevato.
Nel suo rapporto SIE si concentrerà sull’essiccazione dei trucioli e sul processo di fusione
sommersa con un sistema a vortice proprietario di Aluswirler.
Gli elementi da considerare sono i seguenti:
- riciclo interno degli sfridi da lavorazioni meccaniche;
- maggiore capacità fusoria;
- rapido ritorno dell’investimento;
- impatto sull’ambiente di fonderia;
- maggiore produttività;
- layout compatto.
Pre-trattamento dei trucioli
Ai fini della nostra esposizione, consideriamo che i trucioli di alluminio siano sfridi provenienti
da lavorazioni meccaniche.
Questi trucioli in alluminio vengono pre-trattati in continuo prima della fusione.
Le principali apparecchiature di pre-trattamento
sono le seguenti (Fig. 1):
- frantumatrice rotante per trucioli, per ottenere
una uniformità delle dimensioni dei trucioli;
- separatore a centrifuga, per ridurre al minimo i
residui di acqua ed agenti refrigeranti;
- separatore magnetico per eliminare le parti
ferrose;
Fig.1 – Schema di pre-trattamento dei trucioli
- forno di essiccazione rotante a gas, per
l’asciugatura dei trucioli ed il controllo dei fumi
con postcombustore per incinerazione, ciclone e
tubo di scarico.
Sistema di essiccazione trucioli Idex
Il sistema Idex per l’asciugatura dei trucioli di
alluminio è stato progettato per dare il massimo della
flessibilità, unitamente ad un consumo minimo di
carburante e basse emissioni (Fig. 2)
L’essiccatore Idex comprende un forno di essiccazione
rotante aventi le seguenti caratteristiche:
- sistema di riscaldamento indiretto brevettato,
tramite tubo radiante centrale e sistema di ricircolo a
controflusso;
- postcombustore a gas verticale in conformità con le
regole e le normative ambientali. Non è richiesto
locale filtri;
- controllo della pressione negativa interno con
aspirazione forzata, in modo che non si verifichino -
Fig. 2 – Schema di flusso IDEX
fuoriuscite di gas di scarico dal sistema;
- ricircolo alta temperatura completo di
intermedio per la raccolta delle particelle fini.
ciclone
Principi per la pulizia dei trucioli
La finalità di qualunque sistema di pulizia a base termica, è quella di rimuovere i composti
organici dalla superficie dei trucioli cosicché quando il materiale viene fuso, sia possibile
ottenere la massima resa.
La pulizia può essere considerata un processo in due fasi:
1) Primo stadio: liberare i composti organici volatili (VOC) dalla superficie dei trucioli,
convertendoli allo stato gassoso. Questo processo richiede una bassa temperatura e bassi
livelli di ossigeno, da ottenersi senza fiammate nel forno. Tutta l’acqua presente nei trucioli
verrà vaporizzata e fatta fuoriuscire dal forno di essiccazione, in modo che non influenzi la
temperatura all’interno del forno. Questa è una caratteristica del sistema di essiccazione a
controflusso.
2) Il secondo stadio del processo di pulizia è quello di rimuovere i depositi a base di carbonio
che restano sulla superficie dei trucioli. Per fare ciò, è necessario che il carbonio venga
trasformato in monossido di carbonio, usando una parte dell’ossigeno libero disponibile
nell’atmosfera sul lato di scarico del forno di essiccazione. Questo processo richiede ossigeno
ed una temperatura più elevata per raggiungere risultati ottimali. La temperatura deve essere
inferiore al punto in cui si verifica l’ossidazione dei trucioli; tale temperatura viene
generalmente considerata essere nell’ordine di 540 !C.
La temperatura allo scarico del forno deve essere monitorata per assicurare un prodotto finale
pulito. Il tubo interno Idex, pertanto, agisce come uno scambiatore di calore molto semplice,
rilasciando calore al rottame ed ai gas all’uscita del forno tramite radiazione. Questo a sua
volta protegge anche il rottame dalle elevate temperature dei gas, che potrebbero provocarne
l’ossidazione.
I gas entrano nel tubo interno Idex alla temperatura del postcombustore ed al momento in cui
raggiungono l’estremità si sono raffreddati al di sotto di 600 !C.
Fig. 3 – Forno essiccatore rotante Idex
La velocità di rotazione del forno di essiccazione è regolata dal motore di azionamento del
forno, per ottenere il giusto tempo di permanenza all’interno del cilindro del forno (vedere
Fig.3).
Il forno essiccatore Idex deve essere azionato ad una pressione leggermente negativa per
garantire che i gas di processo restino all’interno del sistema e che l’infiltrazione di aria nel
tamburo venga mantenuta a livelli minimi.
Il controllo della pressione dà risultati eccellenti ed è possibile regolare i parametri di processo
a livello dei VOC.
Un buon controllo della temperatura di post-combusione è necessario per garantire che le
emissioni vengano mantenute a livelli minimi.
La temperatura del postcombustore viene controllata tramite un sistema con bruciatore a gas
che monitora la temperatura dei gas.
Quando i VOC vengono liberati all’interno del forno, passano
attraverso il postcombustore dove vengono inceneriti. Questo
provoca lo spegnimento del sistema bruciatore, mentre i VOC
vengono impiegati per fornire ulteriore calore per il processo di
combustione. Il sistema di post-combustione verticale,
aumentando il tempo di permanenza, migliora l’efficienza del
processo di distruzione di VOC e diossine (Fig. 4).
Fig. 4 - Forno e Post-combustore
Aluswirler: il processo di fusione dei trucioli
I trucioli essiccati e caldi vengono fusi in continuo tramite la camera Aluswirler e con il vortice
di immersione.
La Aluswirler è il cuore del sistema di immersione. I trucioli vengono fusi tramite una
combinazione di ricircolo di metallo fuso e di inerzia termica della colata. Il ricircolo del
materiale fuso viene ottenuto tramite una pompa meccanica ad azionamento elettrico (Fig. 5).
Fig.5 – Il processo di ricircolo Aluswirler
La camera Aluswirler presenta una configurazione a pozzo laterale, collegato alla camera di
riscaldo principale tramite due canali che forniscono il ricircolo del metallo fuso ad entrambe le
camere, tramite pompaggio meccanico.
Il girante della pompa, la sede e la camera di vortice sono
realizzati in prefabbricati ceramici. I profilati della sede e
della camera di vortice sono installati nel pozzetto laterale
come parte della camera Aluswirler come un pozzo
completamente rivestito di materiale refrattario. Durante la
rotazione, viene generata istantaneamente una forte
azione di mescolamento che attrae il materiale all’interno
del vortice di metallo caldo (Fig. 6).
Il tempo di permanenza è basso ed il materiale si fonde
completamente prima di entrare nella camera di raccolta
del forno fusorio.
Fig.6 - Vortice
La velocità del metallo è tenuta sotto stretto controllo, in
modo da evitare una inutile ossidazione, ed è sincronizzata
con la velocità di alimentazione dei trucioli (Fig. 7). Questo
minimizza l’effetto di flaring (fiammata) e la combustione
dei trucioli sulla superficie fusa del metallo fuso, e di
conseguenza, una inutile ossidazione e pulizia. Poiché i
trucioli di alluminio si fondono all’interno del metallo fuso
senza presenza di ossigeno, si produce una bassa
ossidazione, ottenendo così una resa di metallo leggero.
Fig. 7 – Trucioli che cadono nel vortice
Il sistema di pompaggio e di ricircolo conferisce al forno le caratteristiche aggiuntive proprie di
qualunque sistema di mescolamento del metallo fuso, quali ad esempio: uniformità di
temperatura, uniformità del metallo, minore produzione di scorie ed elevata efficienza termica.
Principi del forno fusorio per trucioli
Questo forno a gas di tipo Reverb combina il ricircolo del metallo fuso Aluswirler ed il vortice di
immersione, per una più facile fusione, conservazione e riciclo dei trucioli (Vedere Fig. 8).
Fig.8 – Pompa a camera Aluswirle e vortice di immersione
Il sistema agevola la fusione dei trucioli e garantisce la fornitura in continuo di metallo di
qualità a richiesta.
La camera di riscaldo è di tipo a riverbero, con una configurazione a pavimento obliquo per
accogliere i canali di collegamento alla pompa ed ai pozzetti di vortice. Lo sportello laterale
consente un accesso agevole e senza impedimenti alla camera di riscaldo, per le operazioni di
pulizia e di asportazione delle scorie.
La camera di riscaldo è costituita da una copertura piatta con solidi supporti strutturali in
metallo sopra le pareti laterali ed è rivestita di materiale refrattario con lastre in mattoni
isolanti e materiali monolitici.
I bruciatori aria/gas sono posizionati nel tetto della camera di riscaldo, per ottimizzare il flusso
di calore, e sono concepiti per mantenere la produttività e la temperatura del metallo fuso
durante il riciclo dei trucioli provenienti dalle lavorazioni meccaniche.
I comandi del forno comprendono un dispositivo automatico per il controllo della temperatura
dotato di doppia termocoppia. Una termocoppia è posizionata all’interno del metallo fuso, per
controllare la temperatura del bagno, mentre la seconda è situata sul tetto, per controllare la
temperatura superiore nella camera di combustione e evitare così una inutile ossidazione della
colata.