RECYKLING METALI

1. Co to jest recykling?

2. Jakie odpady podlegają recyklingowi 

3. Recykling metali kolorowych

4. Recykling złomu stalowego

Co to jest recykling?

Aby zająć się tematem recyklingu metali powinniśmy na samym początku zdefiniować samo pojęcie recyklingu.

Recykling jest jedną z form ochrony środowiska naturalnego i zmierza do zmniejszenia ilości odpadów oraz nadmiernego eksploatowania złóż naturalnych. Jest to system czynności i procesów prowadzących do ponownego wykorzystania odpadów przy jak najmniejszym wkładzie energetycznym. Inaczej rzecz ujmując, możemy powiedzieć, że jest to wykorzystanie odpadów do produkcji nowych produktów lub materiałów.

Celem recyklingu jest takie wykorzystanie i przekształcenie dostępnych odpadów aby w procesie użyć jak najmniej energii i zasobów naturalnych.

 Jakie odpady podlegają recyklingowi 

Każdy mieszkaniec ziemi w swoim gospodarstwie domowym wytwarza odpady. Dlatego bardzo ważne jest aby już na tym pierwszym etapie prowadzić selekcję odpadów. Pomaga to bardzo w dalszych etapach recyklingu. Odpady podlegające recyklingowi możemy podzielić na cztery podstawowe grupy:

• metale,
• papier,
• szkło,
• plastik.

Tak posegregowane odpady są następnie rozdrabniane - jeśli zachodzi taka potrzeba, myte w przypadku odpadów szklanych i są poddawane odpowiedniemu procesowi, w wyniku którego otrzymujemy końcowy produkt lub materiał nadający się do powtórnego użycia.

 Recykling metali kolorowych

W zasadzie wszystkie metale pozyskiwane w skupach złomu są poddawane procesowi recyklingu w hutach lub odlewniach. Począwszy od zwykłego złomu stalowego a na złomie metali kolorowych kończąc. Tradycyjny „złomowiec” skupuje takie metale kolorowe jak: miedź, mosiądz, brąz, aluminium, cynk, znal, nierdzewkę. Niektóre skupują także metale rzadkie, takie jak: węgliki spiekane, stale HSS, stale wysokoniklowe, cynę, stopy łożyskowe, molibden, nikiel, wolfram, tantal, wanad oraz złom metali szlachetnych. Wszystkie powyżej wymienione grupy metali i ich stopów są poddawane recyklingowi, czyli przetopieniu i wytworzeniu nowych materiałów lub produktów z tych odpadów. Wszystkie metale mają bardzo wysoki wskaźnik zdolności do recyklingu, a dla niektórych jak np. miedź wskaźnik ten wynosi 1,0 co oznacza, że miedź uzyskana z surowców wtórnych posiada takie same własności fizykochemiczne jak miedź pozyskana z surowca pierwotnego czyli rudy.

Tutaj należy również podkreślić, że zarówno stal jak i metale kolorowe mogą być poddawane recyklingowi metali praktycznie nieskończoną ilość razy. Dlatego działalność skupów złomu, pomijając zalety dla samej gospodarki państwa (podatki i miejsca pracy), bezpośrednio przyczynia się również do ochrony środowiska naturalnego.  

Recykling złomu stalowego 

Recykling metali chciałbym pokrótce opisać na przykładzie złomu stalowego. Sama idea jest praktycznie taka sama dla wszystkich metali, różni się jedynie czynnikami technicznymi.

Surowcem wtórnym do produkcji stali jest złom stalowy, który występuje w różnych postaciach: metalowe odpady produkcyjne, elementy konstrukcyjne z rozbiórek, stalowe elementy samochodowe, skorodowane lub uszkodzone konstrukcje stalowe itp.

W zależności od źródła pochodzenia złomu wyróżniamy trzy kategorie:

• złom własny tzw. obiegowy – pochodzący z procesu produkcji stali w danej hucie,
• złom poprodukcyjny – pochodzący z przemysłu, zakładów produkcyjnych złom niebieski, nieskorodowany, bardzo pożądany przez każdy skup złomu,
• złom poamortyzacyjny – pochodzący z demontażu hal, konstrukcji stalowych, rozbiórek, statków, szyn itp.

Natomiast w zależności od cech fizycznych i jakości, złom dzielimy na:

• złom stalowy stopowy – zawierający jeden lub więcej pierwiastków takich jak: wanad, krzem mangan, chrom, wolfram, molibden, kobalt, nikiel, miedź,
• złom stalowy niestopowy – złom niezawierający lub zawierający śladowe ilości pierwiastków wymienionych powyżej,
• złom niebieski – nieskorodowane, wsadowe odpady poprodukcyjne.

Ze względu na wielkość pojedynczego elementu, złom dzielimy na:

• złom wsadowy – złom posiadający takie wymiary i postać, które pozwalają na bezpośrednie jego wykorzystanie jako wsad w piecach hutniczych,
• złom niewsadowy – złom, który musi zostać poddany obróbce mechanicznej w celu uzyskania odpowiednich rozmiarów i postaci aby materiał nadawał się do wykorzystania w piecu hutniczym.

Proces recyklingu złomu stalowego prowadzony jest głównie w elektrycznych piecach łukowych. W procesie produkcji stali węglowej możemy wyróżnić następujące operacje technologiczne:

• składowanie i przygotowanie złomu – polega na odpowiednim przygotowaniu złomu do postaci i wymiarów wsadowych w przypadku złomu grubego oraz odpowiednim zagęszczeniu w przypadku złomu lekkiego.
• załadunek pieca złomem – złom podawany jest do łukowego pieca elektrycznego. W sklepieniu pieca znajdują się otwory, przez które przechodzą elektrody dostarczające energię elektryczną, oraz otwór, przez który z pieca do odpylni odprowadzane są gazy odlotowe powstające w wyniku reakcji związanych z procesem wytwarzania stali. Załadunek pieca złomem umieszczonym w koszu załadunkowym następuje po podniesieniu elektrod w skrajne górne położenie. Obecnie przy piecach o produktywności do 70 ton stosuje się kosze, a załadunek trwa ok. 15 minut.
• topienie złomu – w procesie tym wyróżniamy następujace etapy: wstępne topienie, topienie i świeżenie. Podczas wstępnego topienia złomu moc doprowadzana do pieca jest utrzymywana na niskim poziomie w celu ochrony jego ścian przed uszkodzeniami podczas zanurzania elektrod w głąb złomu. Najczęściej stosowanym paliwem w palnikach jest gaz ziemny. Po ok. piętnastu minutach, gdy następuje całkowite zanurzenie elektrody we wsadzie, a łuk jest ustalony, zwiększa się energię w celu dokończenia procesu topienia. W piecach łukowych pracujących przy ciśnieniu atmosferycznym temperatura kolumny łuku przy elektrodzie wynosi ok 5700 stopni Celsjusza a sam proces topienia trwa ok. 1,5 godziny. Po roztopieniu całego złomu ciekła stal o temperaturze 1600 stopni Celsjusza poddawana jest procesowi świeżenia aż do momentu uzyskania wymaganej zawartości węgla w stali.    
• spust stali i żużla – żużel spływa samoistnie z pieca na skutek jego spienienia pod koniec etapu roztapiania wsadu i przez cały okres świeżenia. Obecnie stal jest spuszczana przez układ dolnospustowy z minimlanym przejściem żużla do kadzi. Niecentrycznie usytuowany w trzonie pieca otwór spustowy pozwala na „bezżużlowy” spust stali z pieca.
• obróbkę ciekłego metalu w piecu kadziowym w celu nadania stali odpowiedniej jakości – celem rafinacji pozapiecowej jest homogenizacja i regulacja składu chemicznego stali, a także odtlenienie i usunięcie niepożądanych gazów (wodoru i azotu) oraz oddzielenie wtrąceń niemetalicznych.
• ciągłe odlewanie stali (COS) – jest procesem umożliwiającym odlewanie ciekłej stali z jednej lub szeregu kadzi na ciągłe pasma kęsów, kęsisk kwadratowych lub płaskich, profili dwuteowych lub taśmy. W procesie COS ciekła stal jest przelewana z kadzi głównej do kadzi pośredniej, z której jest rozdzielana do chłodzonych wodą miedzianych krystalizatorów. Wlewek ciekły jest wyciągany w sposób ciągły i dalej chłodzony poprzez bezpośrednie zraszanie wodą. W miejscu, gdzie krzepnięcie jest zakończone, wlewek jest cięty na odpowiednie kawałki za pomocą palników tlenowych.    

Zasadą recyklingu jest maksymalne wykorzystanie tych samych materiałów w kolejnych dobrach materialnych i użytkowych z uwzględnieniem minimalizacji nakładów na ich przetworzenie co pozwala zaoszczędzić surowce naturalne oraz zminimalizować powierzchnie potrzebną na deponowanie pozostałości, których nie można poddać procesom odzysku. System gospodarki odpadami z produkcji i przetwórstwa powinien zostać zintegrowany z systemem gospodarki odpadami poużytkowymi. W przypadku większości metali kolorowych oraz stali oba systemy są dobrze zintegrowane i znakomita większość złomów poprodukcyjnych oraz poużytkowych wraca do obiegu. 

FEMONI Patrycjusz Rygol