BÀI BÁO CÁO CÔNG NGHỆ TÁI SINH VÀ THU HỒI TÀI NGUYÊN - TÁI CHẾ NHÔM

Cho đến những năm cuối thập niên 1960 – khi có sự bùng nổ của việc sử dụng nhôm để làm vỏ của các loại đồ uống, tái chế nhôm nhận được sự chú ý của cộng đồng nhiều hơn.. Vì lý do này, cá

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HOÁ HỌC

- &

-BÀI BÁO CÁO CÔNG NGHỆ TÁI SINH VÀ THU HỒI TÀI NGUYÊN

GVHD: Th.S Lê Tấn Thanh Lâm

SVTH: Lương Ánh Hồng 10139073

Huỳnh Thị Thu Thuỷ 10139228

Giang Phương Nga 10139135

Trần Thị Trúc Phương 10139177

TP HỒ CHÍ MINH

MỤC LỤC

ĐẦU……….

I.1 Đặt vấn đề……… I.2 Mục tiêu đề tài………

II TỔNG QUAN VỀ NHÔM TÁI CHẾ

II.2 Các phương pháp tái chế nhôm………

III QUY TRÌNH TÁI CHẾ NHÔM

V KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ………

V.1 Kết luận ……… V.2 Kiến nghị………

I- Đặt vấn đề:

Nhôm là ở khắp mọi nơi Chúng ta nhìn thấy nó trong các lon nước giải khát, lon bia, tấm bánh, lá, bao bì, máng xối, xoong, nồi, và nhiều hơn nữa Nhưng hầu hết mọi người không nhận ra rằng nhôm là các vật liệu có thể tái chế hoàn hảo Trong số các vật liệu tái chế phổ biến nhất như rác thủy tinh, giấy, kim loại, các tông,… Nhôm là chất liệu duy nhất không ngừng tái chế (tái chế 100%)

Hằng năm, có hàng trăm nghìn các sản phẩm (được sản xuất từ nhôm hoàn toàn hay một phần từ nhôm) bị thải ra gây nên một sự lãng phí rất lớn Các nhà khoa học đã tiến hành nghiên cứu tái chế nhôm từ những phế thải đó

Cho đến những năm cuối thập niên 1960 – khi có sự bùng nổ của việc sử dụng nhôm để làm vỏ của các loại đồ uống, tái chế nhôm nhận được sự chú ý của cộng đồng nhiều hơn

Ngành công nghiệp nhôm là ngành sản xuất sử dụng nhiều điện năng

và yêu cầu vốn đầu tư lớn Đầu tư nhà máy điện phân nhôm cần trung bình khoảng 4500 – 5000 USD/tấn công suất, còn tiêu hao điện năng cho 1 tấn nhôm điện phân khoảng 13.000–14.000USDkWh/tấn

Tổng lượng nhôm được tái chế từ phế thải đã tăng từ 1,4 triệu tấn năm 1980 lên 6,8 triệu tấn vào năm 2004 Ngành vận tải là một nguồn cung cấp nhôm tái chế quan trọng nhất

Thế giới hiện có khoảng 2/3 lượng nhôm đã từng được sản xuất ra từ năm 1886 vẫn đang được sử dụng Trong khi đó, từ giữa năm 1990 – 2000 đã có 7,1 triệu tấn lon/hộp nhôm bị bỏ đi tương đương với 8,236 tỷ USD doanh thu bị mất Lượng nhôm bỏ đi này đủ để sản xuất một lượng máy bay thương mại gấp

25 lần số máy bay hiện có trên toàn thế giới

Tại Mỹ, từ năm 1970 – 2001 đã có 903 tỷ lon/hộp nhôm bị bỏ đi Chỉ tính riêng năm 2001 đã có 50,7 tỷ lon/hộp nhôm bị vứt bỏ, nếu số lượng này được tái chế thì có thể tiết kiệm được năng lượng tương đương với 16 triệu thùng dầu thô Đồng thời, việc tái chế này cũng có thể ngăn chặn được việc thải ra 75.000 tấn khí thải dioxide sulfur và oxit nitơ phát ra từ việc sản xuất nhôm tinh luyện mới

II- Tổng quan về nhôm:

1) Nhôm:

a Nhôm có ở đâu?

Nhôm là nguyên tố phổ biến trong vỏ Trái đất nhưng lại hiếm ở dạng tự do, hầu hết nhôm tồn tại dưới dạng các hợp chất Nhôm là kim loại tương đối mới và được sản xuất với quy mô công nghiệp chỉ khoảng trên 100 năm lại đây

b Nhôm là gì?

Nhôm (tiếng Latinh: alumen, alum) , kí hiệu: Al và số nguyên tử bằng 13

Nguyên tử khối bằng 27 đvC Khối lượng riêng là 2,7 g/cm3 Nhiệt độ nóng chảy là 660oC

Từ "nhôm" trong tiếng Việt có nguồn gốc từ aluminium trong tiếng Pháp.

Nhôm là một trong bốn kim loại màu cơ bản

c Thuộc tính

Nhôm là một kim loại mềm, nhẹ, tỷ trọng nhỏ, dễ uốn, dễ dàng gia công trên máy móc hay đúc (đặc biệt khi tạo hợp kim với các nguyên tố khác) Nhôm có khả năng chống ăn mòn và bền vững do lớp ôxít bảo vệ

Nhôm không nhiễm từ và không cháy khi để ở ngoài không khí với điều kiện thông thường

Cần cẩn thận không để nhôm tiếp xúc với một số chất hóa học nào, nó có khả năng ăn mòn nó rất nhanh

Ví dụ: chỉ một lượng nhỏ thuỷ ngân tiếp xúc với bề mặt của miếng nhôm có thể

phá hủy lớp ôxít nhôm bảo vệ thông thường có trên bề mặt các tấm nhôm Trong vài giờ, thậm chí cả một một cây xà có cấu trúc nặng nề có thể bị làm yếu

đi một cách rõ rệt Vì lý do này, các loại nhiệt kế thủy ngân không được phép có nhiều ở sân bay và hãng hàng không, vì nhôm là thành phần cấu trúc cơ bản của các máy bay

2) Nhôm tái ch ế:

a) Nhôm tái chế là gì?

Nhôm tái chế là gì là quá trình nhôm phế liệu có thể được tái sử dụng trong các sản phẩm sau khi sản xuất ban đầu của nó Quá trình này liên quan đến việc chỉ đơn giản làm tan chảy kim loại

b) Tại sao lại tái chế nhôm?

Nhôm tái chế mang lại lợi ích về mặt môi trường, lợi ích kinh tế và cộng đồng,

nó giúp tiết kiệm năng lượng, thời gian, tiền bạc và tài nguyên thiên nhiên quý giá và nó tạo ra công ăn việc làm và giúp trả tiền cho các dịch vụ cộng đồng làm cho cuộc sống tốt hơn cho hàng triệu người

c) Xu hướng tái chế nhôm

Nhôm được sản xuất công nghiệp từ 1886, năm 1900 lượng nhôm được sản xuất trên toàn cầu là 1000 tấn, đến năm 1990 tổng sản lượng nhôm là 28 triệu tấn, trong đó có 8 triệu tấn cso thể tái chế, chiếm 28,6%, năm 2007 tổng sản lượng nhôm là 56 triệu tấn, trong đó có 18 triệu tấn được tái chế tăng 2.25 lần, trong khi nhôm điện phân (là nhôm được sản xuất đầu tiên do điện phân Alumin được sản xuất từ bauxite) chỉ tăng 1.36 lần

Các nguồn chủ yếu để thu hồi nhôm sau sử dụng:

Năm 2002, lượng nhôm trong một xe vận tải hành khách có bình quân từ 100kg đến 129kg; năm 2006: từ 110kg đến 140kg; dự báo đến năm 2009 lượng nhôm

là 120kg đến 150kg (H5) Đây là nguồn thu hồi quan trọng để tái chê nhôm, thứ đến phải kể đến lượng nhôm thu hồi từ các công trình xây dựng Trường đại học công nghệ Delft( Delft University of technology - TU DELFT) nghiên cứu một

số tòa nhà ở Châu Âu năm 2004 và kết luận 85% nhôm có thể thu hồi từ các tòa nhà, cá biệt có thể lên đến 95% Các tòa nhà ở Đức và Anh sử dụng nhiều nhôm

và có tỉ lệ thu hồi rất cao

 Nhôm thải từ bao bì cũng là nguồn thu hồi nhôm đáng kể.Tỉ lệ thu hồi bao

bì nhôm phụ thuộc và cách quản lý rác thải ở mỗi nước có thể từ 25% đế 85% Ở Châu Âu lượng thu hồi bao bì khoảng 50% Riêng lon nhôm chứa nước uống có tỉ lệ thu hồi rất cao, có thể từ 30 đến gần 100% Ở Việt Nam

dù chưa có công bố chính thức nào về thu hồi nhôm từ các lon nước uống nhưng có thể phỏng đoán tỉ lệ rất cao vì hầu như nhà nhà đều thu hồi các lon nước uống để bán ve chai về lon thải chảy về các lò nhôm thủ công

III- QUY TRÌNH TÁI CHẾ NHÔM:

Vòng đời của một thức uống có nhôm có thể chỉ là 60 ngày Trong thời gian ngắn, nước giải khát có thể đi khỏi kệ cửa hàng tạp hóa cho người tiêu dùng, và sau đó đến một cơ sở tái chế hình thành vào một đồ uống nhôm với đặc tính vật

lý không đổi

Novelis là tái chế lon nước giải khát nhôm lớn nhất thế giới, nhôm tái chế là quá trình đảm bảo năng suất tối đa, sử dụng năng lượng thấp và sản phẩm chất lượng cao nhất Quá trình tái chế diễn ra trong bốn bước cơ bản:

Giai đoạn 1 - Shredding

Trong bước đầu tiên, kiện lon nhôm được cắt nhỏ thành từng miếng kích thước của một quả óc chó trong một máy cắt 1000-mã lực Các mảnh vụn sau đó đi qua một dấu phân cách trống đôi từ để loại bỏ bất kỳ thép

có thể đã được trộn vào các kiện

Giai đoạn 2 - De phủ

Sau quá trình băm nhỏ có thể, bất kỳ sơn mài hay sơn nhôm được loại bỏ bằng cách thổi khí nóng (khoảng 550 ° C) thông qua các mảnh vụn trên một băng tải cách nhiệt từ từ di chuyển Các chất khí thải từ quá trình này lần đầu được đi qua một buồng đốt và sau đó được sử dụng để làm nóng không khí đến thông qua quá trình trao đổi nhiệt, giảm thiểu nhu cầu năng lượng của hệ thống

Giai đoạn 3 - nóng chảy

Sau khi de phủ, các mảnh vụn nhôm này sau đó được đưa vào lò nung nóng chảy có chứa thìa khuấy ngập nước tạo ra một vòng xoáy trong các vùng chứa của nhôm nóng chảy và kéo các mảnh plastic một cách nhanh chóng xuống tan chảy Quá trình này đạt được tỷ lệ tan chảy nhanh chóng

và năng suất cao

Các lò nung đã tiết kiệm nhiên liệu, giảm lượng năng lượng sử dụng và tác động đối với môi trường Đảm bảo nhiệt độ và thúc đẩy lưu thông kim loại trong lò Quá trình khuấy đảm bảo sản phẩm cuối cùng chất lượng cao nhất

Giai đoạn 4 - nhôm đúc

Kim loại nóng chảy được chuyển vào một lò và được xử lý để loại bỏ các tạp

chất trước khi đúc nhôm Thỏi được đúc lò giữ nghiêng và đổ kim loại nóng chảy thành một đơn vị đúc Kim loại được xử lý trong một quá trình hai giai đoạn để loại bỏ bất kỳ vi phi kim loại hạt và khí còn lại, với thành phần hóa học

và sạch kim loại thử nghiệm trên mỗi sản phẩm

Khi kim loại chảy vào khuôn, nó được làm lạnh bằng các tia nước mát bơm xung quanh và thông qua các cơ sở của khuôn mẫu Nhôm thỏi củng cố dần dần trong quá trình đúc, mất khoảng ba giờ Hoàn thành 18-tấn thỏi đúc, có khoảng 1,5 triệu lon sử dụng, được vận chuyển đến nhà máy để lăn vào bảng để tạo các sản phẩm từ nhôm, sau đó sản xuất lon mới và toàn bộ quá trình bắt đầu một lần nữa

Các loại khí thải từ những quy trình: cắt nghiền, de phủ, tan chảy và các thao tác thực hiện được loại bỏ từ nhà máy và thiết lập cơ sở xử lý khí thải, bao gồm cả

hệ thống thu gom bụi và máy lọc bụi nóng lạnh Các máy lọc bụi lạnh được sử dụng để loại bỏ các khí thải từ băm nhỏ và hoạt động truyền đạt trong khi các máy lọc khí đốt bụi nóng kiểm soát khí từ sự tan chảy, loại bỏ sơn mài

VI Nghi ên cứu và ứng dụng:

1 Ứng dụng:

 Tính theo cả số lượng lẫn giá trị, việc sử dụng nhôm vượt tất cả các kim loại khác, trừ sắt, và nó đóng vai tṛ quan trọng trong nền kinh tế thế giới Nhôm nguyên chất có sức chịu kéo thấp, nhưng tạo ra các hợp kim với nhiều nguyên

tố như đồng, kẽm, magiê, mangan và silic Khi được gia công cơ-nhiệt, các hợp kim nhôm này có các thuộc tính cơ học tăng lên đáng kể

 Khi nhôm được bay hơi trong chân không, nó tạo ra lớp bao phủ phản xạ

cả ánh sáng và bức xạ nhiệt Các lớp bao phủ này tạo thành một lớp mỏng của ôxít nhôm bảo vệ, nó không bị hư hỏng như các lớp bạc bao phủ vẫn hay bị Trên thực tế, gần như toàn bộ các loại gương hiện đại được sản xuất sử dụng

lớp phản xạ bằng nhôm trên mặt sau của thủy tinh Các gương của kính thiên văn cũng được phủ một lớp mỏng nhôm, nhưng là ở mặt trước để tránh các phản xạ bên trong mặc dù điều này làm cho bề mặt nhạy cảm hơn với các tổn thương

 Các loại vỏ phủ nhôm đôi khi được dùng thay vỏ phủ vàng để phủ vệ tinh nhân tạo hay khí cầu để tăng nhiệt độ cho chúng, nhờ vào đặc tính hấp thụ bức

xạ điện từ của Mặt Trời tốt, mà bức xạ hồng ngoại vào ban đêm thấp

 Chế tạo các chi tiết của phương tiện vận tải (ô tô, máy bay, xe tải, toa xe

tàu hỏa, tàu biển, v.v.)

 Đóng gói (can, giấy gói, v.v)

 Xử lý nước:

 Xây dựng (cửa sổ, cửa, ván, v.v)

 Các hàng tiêu dùng có độ bền cao (trang thiết bị, đồ nấu bếp, v.v)

 Các đường dây tải điện (mặc dù độ dẫn điện của nó chỉ bằng 60% của đồng, nó nhẹ hơn nếu tính theo khối lượng và rẻ tiền hơn )

 Chế tạo máy móc.

 Nhôm được sử dụng trong thép MKM và các nam châm Alnico (vì tính chất không nhiễm từ

 Nhôm siêu tinh khiết (SPA) chứa 99,980%-99,999% nhôm được sử dụng trong công nghiệp điện tử và sản xuất đĩa CD

 Nhôm dạng bột thông thường được sử dụng để tạo màu bạc trong sơn Các bông nhôm có thể cho thêm vào trong sơn lót, chủ yếu là trong xử lư gỗ — khi khô đi, các bông nhôm sẽ tạo ra một lớp kháng nước rất tốt

 Phần lớn các bộ tản nhiệt cho CPU của các máy tính hiện đại được sản xuất từ nhôm vì nó dễ dàng trong sản xuất và độ dẫn nhiệt cao

Ôxít nhôm, alumina, được tìm thấy trong tự nhiên dưới dạng corunđum,

emery, ruby và saphia và được sử dụng trong sản xuất thủy tinh Ruby và saphia

tổng hợp được sử dụng trong các ống tia laser để sản xuất ánh sáng có khả năng giao thoa

 Sự ôxi hóa nhôm tỏa ra nhiều nhiệt, nó sử dụng để làm nguyên liệu rắn cho tên lửa, nhiệt nhôm và các thành phần của pháo hoa

 Phản ứng nhiệt nhôm dùng để điều chế các kim loại có nhiệt độ nóng chảy cao ( như crôm Cr Vonfarm W )

Một số sản phẩm và đặc tính của nó trên thị trường:

 7075: Dùng làm khuôn các loại như khuôn thổi nhựa, khuôn giày, khuôn làm gold, c̣i hú, bột nhựa nổi, con chuột máy tính, v.v

 2024: Dùng chủ yếu cho ngành chế tạo máy bay, khuôn đinh ốc, niềng xe, các thành phần cơ cấu miếng, khuôn chế tạo.v v

2) Lợi ích:

Theo Viện nghiên cứu Nhôm quốc tế (IAI), lợi ích về mặt môi trường từ việc tái chế nhôm là rất lớn:

a Đối với môi trường:

chỉ có 5% lượng CO2 được thải ra trong suốt quá trình tái chế so với việc tinh luyện nhôm mới từ quặng bô-xít

Giảm lượng rác thải chôn lấp

Ngăn chặn được việc thải ra 75.000 tấn khí thải SO2 và NO2 phát ra từ việc sản xuất nhôm tinh luyện mới

Giảm khí nhà kính 80 triệu tấn mỗi năm

b Đối với kinh tế:

Giúp tiết kiệm trên 80% nhu cầu năng lượng so với quá trình tinh chế nhôm mới

từ nguyên liệu thô vì nó cắt giảm đi các quy trình nung chảy tốn nhiều năng lượng

Hạn chế việc mở rộng, khai thác mỏ, đất tự nhiên trên thế giới sẽ đỡ bị tàn phá hơn

Các nhà khoa học đã tính toán được rằng, tái chế 1 kg nhôm tiết kiệm được 6kg bô-xít, 4kg hóa chất và 14kWh điện

Một lý do khác nhôm là dễ tái chế hơn là bởi vì nó không bị ăn mòn, không giống như các kim loại khác như sắt Nếu không được bảo vệ, sắt được biến đổi bởi quá trình ăn mòn của rỉ sét thành oxit sắt Khi điều đó xảy ra, kim loại đã trải qua điều trị tốn kém để loại bỏ oxy trong khi nhôm, không

bị ăn mòn, chỉ đơn giản là có thể được nấu chảy và đúc thành một sản phẩm mới

2 Hạn chế:

 Do cách tái chế thủ công nên không thể lọc và khử hết tạp chất được Các

tạp bẩn này không thể phát hiện được bằng mắt thường, mà phải nhờ đến phương pháp vật chiếu tia quang phổ mới có thể xác định được là loại tạp bẩn

gì

 Do đó, người tiêu dùng không thể biết được nguy cơ gây hại đối với sức khoẻ đến mức nào khi sử dụng các loại xoong nồi này trong chế biến thực phẩm hằng ngày

 Trong quá tŕnh tái chế, nhôm bẩn c̣òn được độn thêm nhiều loại hoá chất, phụ gia để cán, đúc nên khó có thể đảm bảo những sản phẩm này an toàn để sử dụng trong việc đun nấu, tiếp xúc với thực phẩm

 Thời gian lưu trữ và đun nấu thức ăn càng lâu sẽ làm cho xoong nồi nhôm

bị xám màu và rỗ càng nhanh hơn Đặc biệt là các thức ăn mặn, chua như những chất xúc tác khiến cho quá tŕnh thôi nhiễm và ăn ṃòn kim loại càng xảy ra nhanh hơn, khiến cho bề mặt nhôm dễ bị nổ và xám đen

 Những độc hại đặc biệt có thể gây ra cho hệ thần kinh với các triệu chứng như mất ngủ, căng thẳng, tinh thần bất ổn, giảm trí nhớ, đau đầu, sa sút trí tuệ Nhiễm độc nhôm cũng có thể ảnh hưởng đến khả năng tiêu hóa của con người, ngăn cản xương phát triển và làm giảm mật độ xương Độc tính cũng có thể để lại hậu quả như đau cơ, có vấn đề về ngôn ngữ, thiếu máu, giảm chức năng gan, thận

Theo quy định, trong nhôm có các thành phần như silic, magiê không được quá 5%, đồng không được quá 4% và kẽm không được quá 3% Do đó, đối với những đồ nhôm tái chế không được nhiễm chì hay một số kim loại nặng vượt quá tiêu chuẩn cho phép

tiêu chuẩn quy định cho phép của Bộ Y tế (QĐ 46/2001 BYT là 7 mg/kg)

3 Tình trạng nhôm trên thị trường:

 Nhận biết đồ nhôm tái chế theo cảm quan bên ngoài thì nồi nhôm tái chế

có lẫn nhiều tạp chất nên bề mặt thường có nhiều vết màu xám đen, không bóng, có vệt đem

 Đồ nhôm từ nhôm phế liệu, không xử lý hết tạp chất, không tạo được bề mặt trơ với môi trường thì khi đun nấu, chứa đựng thực phẩm dễ tạo ra các ion nhôm ngấm vào thực phẩm gây hại cho sức khoẻ

V- Kết luận v à kiến nghị:

Tác dụng của chất trợ dung

Phương pháp loại bỏ sơn mài.

VI- Tài liệu tham khảo:

- http://www.moitr uongxanh.info

- thegioidulieu.com

- bee.net.vn

- ThienNhien.net

- www.greenhome.com

- www.world-aluminium.org

-Viet Bao (Theo KH&ĐS)

- www.wasteonline.org.uk