Como eu sei, uma parte muito considerável dos aços atualmente processados (cerca de metade) é proveniente da reciclagem.
Porém, durante os aços que entram no processo de reciclagem, eles vêm normalmente de várias fontes e, portanto, contêm materiais de liga muito diferentes.
Mas a produção do aço reprocessado deve ser de aço contendo ligas exatamente nas proporções especificadas.
Existe algum tipo de "separação" ou "remoção" das ligas anteriores do aço reciclado? E se sim, como isso funciona?
steel
metallurgy
alloys
recycling
peterh - Restabelecer Monica
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Respostas:
Isso está correto, existem vários metais indesejados (ou tramp) (Cu, Sn, Sb, As) que entram no fluxo de reciclagem de, por exemplo, carrocerias de carros que são trituradas em sucata sem remover toda a fiação de cobre ou estanho latas de aço revestidas. O antimônio e o arsênico tendem a surgir de fontes primárias de ferro de baixa qualidade e baixo custo.
A resposta para a pergunta é não. O aço reciclado é misturado da maneira mais uniforme possível a partir de fontes variadas, sua composição é medida e, em seguida, é adicionado ferro puro, conforme necessário, para diluir os metais pesados a níveis toleráveis para revenda ou processamento adicional, como atender a uma classe de aço específica para um produto específico ou aplicativo. Aços inoxidáveis e outras classes de alta liga, conhecidas no momento da reciclagem, são processadas separadamente devido ao valor de Ni, Cr, etc.
Atualmente, não é econômico reprocessar o ferro para remover os elementos de tramp e, portanto, isso simplesmente não é feito. Dois livros mencionam o processo como regular e econômico: ( Minerais, Metais e Sustentabilidade: Atendendo às Necessidades Futuras de Materiais , p. 284, iniciando em "diluição") e ( Produção de Aço: Processos, Produtos e Residuais, começando na p. 104, leia até que não seja mais relevante). A razão pela qual é antieconômico é que os elementos do tramp reagem mais fracamente com oxigênio que o ferro a temperatura constante; portanto, para removê-los por oxidação, é necessário oxidar todo o ferro primeiro. A razão para isso é termodinâmica e se baseia no fato de que, entre as reações concorrentes, as que apresentam as maiores reduções de energia livre prosseguem virtualmente até a conclusão antes de outras reações começarem, especialmente com grandes diferenças de energia livre entre as reações concorrentes. Para determinar quais reações têm as maiores diminuições, um diagrama de Ellingham pode ser usado.
No diagrama de Ellingham abaixo, o eixo horizontal é a temperatura, o eixo vertical é a mudança na energia livre de Gibbs. As linhas que percorrem o diagrama em vários ângulos correspondem à mudança de energia livre causada pelas reações de oxidação do elemento com o oxigênio, em função da temperatura. No nosso caso, o diagrama pode ser lido escolhendo uma temperatura de interesse e lendo de baixo para encontrar o primeiro elemento a reagir com o oxigênio. Por exemplo, se tivermos aço com Fe, Mn, Sn e Cu, podemos ver que a 1000K, então Mn, Fe (para FeO), Sn e Cu são a ordem da maior para a menor queda na energia livre.
Concedido, a temperatura de interesse é mais próxima de 1900K (acima do ponto de fusão do ferro), mas as tendências gerais de cada função de mudança de energia livre de Gibbs continuam à direita no diagrama e o ferro permanece abaixo dos elementos de trilho Cu, Sn, As e Sb a temperaturas práticas e provavelmente aos seus respectivos pontos de ebulição. Como resultado, remover os vagabundos do Fe exigiria oxidar efetivamente todo o ferro primeiro. E como Sn, Sb, As e Cu são levemente solúveis em ferro, requerem separação por reação química.
Pode-se ver a solubilidade dos vagabundos a partir de seus diagramas de fases com ferro, dos quais eu publiquei Sb-Fe abaixo. O diagrama tem temperatura versus composição, com cada região 2D contígua composta por uma fase ou uma mistura das duas fases à esquerda e à direita, que estão em equilíbrio nessa combinação de temperatura e composição. No canto inferior esquerdo, vemos que, para pequenas quantidades de Sb e temperatura ambiente, existe uma região contígua que, neste caso, denota uma fase única, ou alfa-Fe (o tipo com o qual estamos familiarizados). Como há Sb presente, e está em uma única fase, ele deve ser dissolvido no ferro. O mesmo é verdade, com severidade variável, dos outros vagabundos.
(fonte: himikatus.ru )
Como Chris H comentou, há uma questão também de quando outros elementos de liga são controlados. Geralmente a adição de liga é controlada o mais próximo possível da solidificação, para minimizar a perda de liga.
A sucata é derretida a granel em um forno elétrico a arco. Se o fluxo de sucata é suficientemente misturado, a concentração de tramp pode ser estimada com base no uso passado e o ferro primário é adicionado antes da análise química para compensar a estimativa. A massa é então derretida, o oxigênio é removido através da adição de elementos na parte inferior do diagrama de Ellingham, especificamente Ca e Al, e o metal fundido é transferido para uma ou mais conchas altamente isoladas. O Ca e o Al reagem rapidamente com o oxigênio dissolvido no fundido para criar escória de óxido de baixa densidade que flutua e é removida mecanicamente. A química é obtida após esse processo e, se os vagabundos são suficientemente diluídos, o metal é transferido para conchas. Caso contrário, ferro primário suficiente é adicionado para diluir a fusão.
Uma vez na concha, elementos adicionais de liga são adicionados. Eles não foram adicionados anteriormente devido ao diagrama de Ellingham: a maioria dos elementos de liga, incluindo Mn, Mo, Cr, V, C, etc., tem maior perda de energia livre que o Fe e, portanto, reage primeiro. Em outras palavras, eles desaparecem. Para evitar o desbotamento caro da adição de liga, eles são adicionados o mais próximo possível do processo de solidificação. Além disso, ao remover o oxigênio usando Al e Ca primeiro, há menos oxigênio dissolvido no ferro para reagir com os elementos de liga mais caros. Uma vez na concha, há muito pouca turbulência na interface líquido-atmosfera; portanto, a difusão de novo oxigênio no ferro líquido é relativamente lenta. Obviamente, ainda há um limite de tempo, e segurar uma concha por muito tempo causará o desbotamento da liga. Após a adição da liga, a química é verificada e a concha é derramada.
Editado para adicionar fontes. Editado para adicionar discussão sobre controle de liga.
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Que eu saiba, essa separação de componentes não é tentada.
Tenho um amigo que já trabalhou para a Lukens Steel em Coatesville, PA. Seu trabalho era escrever um software de computador que acompanhasse a composição de todo o aço de sucata que possuíam em seus quintais e propor as proporções corretas de quais tipos de sucata usar para novos derretimentos. Obviamente, isso implica que eles fizeram uma análise bastante abrangente de todas as sucatas recebidas e classificaram ligas semelhantes em pilhas separadas.
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Para concordar com o David Tweed & Starrise , não é econômico separar os metais individuais em ligas de aço.
Para fazer isso, primeiro seria necessário que as ligas fossem esmagadas e moídas de acordo com o tamanho dos grãos de cristal nas ligas. Então, seria necessário criar alguma forma de processo de seleção de minerais / cristais para segregar e separar o desejado e o indesejado, como: flutuação da espuma; talvez mídia pesada; possivelmente métodos de separação por gravidade, como mesas trêmulas ou espirais (mas duvido que sejam bem-sucedidos, pois os métodos de separação por gravidade dependem de diferenças significativas de densidade e peso); embora a separação magnética, usada na indústria de areias minerais, possa ser uma opção para algumas ligas. Mesmo depois disso, sempre haverá uma divisão de resíduos ou rejeitos onde os cristais de liga realmente difíceis serão coletados em um aterro.
Esmagar, moer e separar custam dinheiro. Esses custos e um lucro têm que vir das ligas de aço recicladas em metais individuais.
No início de fevereiro de 2015, o valor de uma seleção de metais é:
Platina: US $ 1220 por onça ou US $ 39223905,97 por tonelada (39,2239 M $ / t)
Prata 16,68 USD por onça ou 536 274,38 USD por tonelada (0,536 274 M $ / t)
Para os metais preciosos apropriadamente denominados Au, Pt & Ag, a fonte de preço era Kitco . A fonte de preço dos metais básicos, tarugo de Co, Ni, Pb e aço foi a LME .
Atualmente, o minério de ferro está sendo vendido por aproximadamente US $ 65 por tonelada, conforme indicado no Index Mundi e Y Charts . Isso é para uma nota média de 60% de ferro. As minas de ferro aberto na Austrália e no Brasil, operadas pela Rio Tinto , BHP-Billiton & Vale, estão felizes em produzir minério de ferro a esse preço. A LKAB também está feliz em produzir minério de ferro de magnetita da mina subterrânea de Kiruna, na Suécia, por esse preço.
A Macrobusiness tem um artigo sobre a possibilidade de os preços do minério de ferro descerem para US $ 30 por tonelada em 2015.
A preços como 0,536 a 39,6 milhões de dólares por tonelada, é fácil perceber por que os metais preciosos são reciclados. Porém, a US $ 500 a tonelada para tarugo de aço e US $ 65 por tonelada para minério de ferro, não há incentivo para separar os metais de liga das ligas de aço.
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Primeiro, o refugo é separado na fonte; por exemplo, o ferro fundido geralmente contém apenas Si e Mn. Elementos de alta pressão de vapor fervem ou são coletados no fluxo / escória: por exemplo, Zn, Pb, Sn, Bi, An ,,,, O alumínio oxida e entra na escória. Os aços captam resíduos de Cr, Ni, Mo e Cu, geralmente estes são vantajosos; todos eles aumentam a temperabilidade, exceto Cu. (Cu é importante na resistência à corrosão atmosférica). V e Nb e W estão presentes em quantidades muito pequenas, tão insignificantes. , E Co, caro e tem aplicações especializadas, por isso também é separado na fonte de raspagem; Co scrape é fácil de identificar; lâminas e palhetas de seção quente para próteses médicas e motores a jato, também em algumas ferramentas de alta velocidade - novamente separadas na fonte de arranhões. As ligas de níquel e o aço inoxidável austenítico são separados na fonte, pois não são ferromagnéticos. O aço inoxidável martensítico e ferrítico magnético (normalmente 13% Cr) pode ser separado na fonte de raspagem. A separação dos aços nas fontes é feita porque todos os elementos da liga valem mais que o aço carbono. Deve haver livros disponíveis sobre isso; é um fator importante na indústria siderúrgica. Um exemplo do que acontece no mundo real; A chapa de aço carbono A 516 da classe A é a força de trabalho da indústria, mas quando uma seção grossa com alta resistência é solicitada "de alguma forma" os resíduos de Cr, Mo, Ni são altos, permitindo resultados aceitáveis de tratamento térmico. é um fator importante na indústria siderúrgica. Um exemplo do que acontece no mundo real; A chapa de aço carbono A 516 da classe A é a força de trabalho da indústria, mas quando uma seção grossa com alta resistência é solicitada "de alguma forma" os resíduos de Cr, Mo, Ni são altos, permitindo resultados aceitáveis de tratamento térmico. é um fator importante na indústria siderúrgica. Um exemplo do que acontece no mundo real; A chapa de aço carbono A 516 da classe A é a força de trabalho da indústria, mas quando uma seção grossa com alta resistência é solicitada "de alguma forma" os resíduos de Cr, Mo, Ni são altos, permitindo resultados aceitáveis de tratamento térmico.
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