Ալյումինի վերամշակում

**Ալյումինի վերամշակում**, գործընթաց, որի միջոցով ջարդոնից կամ կյանքի ցիկլն ավարտած ու այլևս ոչ պիտանի ալյումինի այլ ձևերից ստացվում է երկրորդային առևտրային ալյումին: Այն ենթադրում է մետաղի վերահալում, ինչն ավելի էժան է և էներգախնայող, քան առաջնային ալյումինի արտադրությունը: Վերջինս ստացվում է կավահողի (Al2O3) էլեկտրոլիզի միջոցով, որը զտվում է հում բոքսիտից՝ Բայերի և Հոլ-Էրուի գործընթացների կիրառմամբ:

Ալյումինի ջարդոնի վերամշակումը պահանջում է հում հանքաքարից նոր ալյումին ստանալու համար օգտագործվող էներգիայի միայն 5%-ը։ 2022 թվականին Միացյալ Նահանգները արտադրված առաջնային ալյումինի յուրաքանչյուր մետրիկ տոննայի դիմաց արտադրել է 3.86 մետրիկ տոննա երկրորդային ալյումին: Նույն ժամանակահատվածում երկրորդային ալյումինը կազմել է ալյումինի ընդհանուր նոր մատակարարման 34%-ը՝ ներառյալ ներմուծումը։ Օգտագործված խմիչքների տարաները վերամշակված ալյումինի ջարդոնի ամենամեծ բաղադրիչն են, և դրա մեծ մասը կրկին արտադրվում է ալյումինե տարաների մեջ։

## Վերամշակման գործընթաց
### Հավաքագրում և տեսակավորում
Ալյումինի վերամշակման առաջին քայլը տարբեր աղբյուրներից ալյումինե ջարդոնի հավաքագրումն ու տեսակավորումն է։ Ալյումինե ջարդոնը հիմնականում ստացվում է կամ ջարդոնի արտադրությունից, կամ կյանքի ավարտին հասած ալյումինե արտադրանքից, ինչպիսիք են տրանսպորտային միջոցները, շինանյութերը և սպառողական ապրանքները։ Արտադրական ջարդոնը ներառում է արտադրական գործընթացներից մնացած ալյումինի կտորտանքներ, թեփուկներ, կտրվածքներ և այլ մնացորդներ: Սպառողական թափոնը բաղկացած է հնացած կամ դեն նետված ալյումինե արտադրանքից: Ալյումինե տարաները, մասնավորապես, վերամշակվող ալյումինե ջարդոնի հիմնական աղբյուր են: Հավաքվելուց հետո ալյումինե ջարդոնը տեսակավորվում է համաձուլվածքի տեսակի, որակի, խառնուրդների մակարդակի և այլ գործոնների հիման վրա։ Տեսակավորումը կարող է իրականացվել ձեռքով կամ այնպիսի տեխնոլոգիաների միջոցով, ինչպիսիք են՝ մրրկային հոսանքի բաժանիչները, օդի դասակարգիչները և խտության բաժանիչները։ Ջարդոնը տեսակավորվում է կատեգորիաների, ինչպիսիք են՝ կռած համաձուլվածքի ջարդոնը, ձուլածո համաձուլվածքի ջարդոնը, օգտագործված ըմպելիքների տարաները, ավտոմեքենաների ջարդոնը և խառը ջարդոնը: Ճիշտ տեսակավորումը կարևոր է բարձրորակ վերամշակված ալյումին արտադրելու համար:

### Նախնական մշակում
Տեսակավորումից հետո ջարդոնը կարող է ենթարկվել նախնական մշակման գործընթացների՝ հալեցմանը նախապատրաստելու համար։ Դրանք կարող են ներառել փաթեթավորում, մանրացում, հատիկավորում, ծածկույթից հանում և ապամագնիսացում։ Մանրացումն ու ջարդումը նվազեցնում են ջարդոնի մասնիկների չափը և ազատում այն այլ նյութերից, մինչդեռ հատիկավորումը առաջացնում է հալեցման համար իդեալական մանր մասնիկներ։ Ջերմային ծածկույթից հանումը հեռացնում է ներկի և պլաստիկի նման ծածկույթները ալյումինե մակերեսներից։ Ապամագնիսացումը հեռացնում է ալյումինե ջարդոնին կպած երկաթի մասնիկները: Նախնական մշակումը բարելավում է ջարդոնի լիցքի խտությունը և հեռացնում աղտոտիչները, ինչը հանգեցնում է ավելի արագ հալման, ավելի մաքուր մետաղի, խարամի առաջացման նվազման և էներգիայի սպառման նվազման։

### Հալում
Նախամշակումից հետո ալյումինի ջարդոնն անցնում է հալման և հեղուկ մետաղի մշակման փուլերով՝ ձուլման կամ հետագա վերամշակման համար պիտանի զտված ալյումինի համաձուլվածք ստանալու նպատակով։ Օգտագործվում են տարբեր տեսակի վառարաններ՝ կախված ջարդոնի տեսակից, ցանկալի մետաղի որակից և տնտեսապես շահավետությունից: Փոքր ջարդոնը սովորաբար մշակվում է պտտվող կամ հետադարձ գազային վառարաններում, մինչդեռ ջարդոնի մեծ առանձին կտորները կարող են ուղղակիորեն լցվել հետադարձ վառարանների մեջ՝ կողային հորերի միջոցով։ Օգտագործվում են նաև էլեկտրական ինդուկցիոն վառարաններ: Ջարդոնի հալվելուն զուգընթաց ավելացվում են հալոցքներ՝ կապելու և կլանելու համար խառնուրդները, որոնք վերևից քերվում են որպես խարամ: Կարող է նաև ներարկվել քլորի գազ՝ լողացման միջոցով խառնուրդները հեռացնելու համար: Այնուհետև հալույթը կարող է ենթարկվել մաքրման գործընթացների, ինչպիսիք են հալույթի ներարկումը՝ ջրածինը և խառնուրդները հետագայում նվազեցնելու համար: Գազազերծումը հեռացնում է լուծված ջրածինը, մինչդեռ քիմիական ֆիլտրացիան հեռացնում է պինդ խառնուրդները և ներառումները: Վերջնական արդյունքը հալված ալյումինե համաձուլվածք է, որը պատրաստ է ձուլման։

### Ձուլում
Հալված վերամշակված ալյումինը ձուլվում է պինդ ձևերի, ինչպիսիք են ձուլակտորները, մեծ կաղապարված ձուլվածքները  կամ անմիջապես թերթերի և արտամղման գլանվածքների տեսքով։ Ուղղակի սառեցման մեթոդը ջուր է ցողում տաք մետաղի վրա, երբ այն դուրս է գալիս կաղապարից, արագ սառեցնելով այն՝ ստանալով պինդ սալիկի ձև։ Ձուլակտորների համար հաճախ օգտագործվում են գրքային կաղապարներ, որոնք արտադրում են շերտավոր ձուլակտորներ, որոնք հարմար են վերահալման կամ գլանման համար։ Շարունակական ձուլումը ալյումինը ուղղակիորեն ձևավորում է գլանման սալիկների՝ առանց միջանկյալ ձուլակտորի ձուլման քայլի: Երկկողմանի կամ երկգլանակային շերտավոր ձուլումը անմիջապես հալույթից արտադրում է 6-7 մմ հաստությամբ համաձուլվածքային շերտեր՝ հետագա գլանման համար: Ձուլման մեթոդը կախված է վերամշակված ալյումինե համաձուլվածքի հետագա մշակումից և օգտագործումից։

## Պատմություն

Չնայած ալյումինի մաքուր տեսքով արտադրությունը սկսվել է դեռևս 1825 թվականին երկրորդային ալյումինի արտադրությունը կամ վերամշակումը ծավալներով աճել է արդյունաբերական առումով կենսունակ առաջնային ալյումինե գործընթացների, մասնավորապես՝ Բայերի և Հոլ-Էրո գործընթացների համադրության ներդրման շնորհիվ: Կավահողից ալյումինի արտադրության Հոլ-Էրուի գործընթացը 1886 թվականին հայտնագործել են Չարլզ Հոլը և Պոլ Էրուն։ Կառլ Ջոզեֆ Բայերը 1888 թվականին ստեղծել է բազմաստիճան գործընթաց՝ հում բոքսիտը ալյումինի վերածելու համար։ Քանի որ ալյումինի արտադրությունը աճել է այս երկու գործընթացների կիրառմամբ, աճել է նաև ալյումինի վերամշակումը: 1904 թվականին Միացյալ Նահանգներում կառուցվել են ալյումինե տարաների վերամշակման առաջին երկու գործարանները. մեկը վերամշակման գործարան կառուցվեց Չիկագոյում, Իլինոյս, իսկ մյուսը՝ Քլիվլենդում, Օհայո։ Ալյումինի վերամշակման ծավալը առավել զգալիորեն է աճել Առաջին համաշխարհային պատերազմի ժամանակ, երբ մետաղական ռեսուրսները սպառվել են, քանի որ ԱՄՆ կառավարությունը քարոզարշավ է կազմակերպել քաղաքացիների համար՝ ալյումինե կաթսաների, թավաների, նավակների, տրանսպորտային միջոցների և խաղալիքների նման հին արտադրանքներ նվիրաբերելու համար՝ ալյումինե ինքնաթիռների կառուցման համար վերամշակման համար։

## Առավելություններ
Ալյումինը անվերջ վերամշակելի նյութ է, և դրա վերամշակումը պահանջում է մինչև 95 տոկոսով ավելի քիչ էներգիա, քան առաջնային ալյումինի արտադրությունը, ինչը նաև սահմանափակում է արտանետումները, ներառյալ ջերմոցային գազերը։ Այսօր պատմության ընթացքում արտադրված ամբողջ ալյումինի մոտ 75 տոկոսը՝ գրեթե մեկ միլիարդ տոննա, դեռևս օգտագործման մեջ է։

Ալյումինի վերամշակումը, ընդհանուր առմամբ, զգալի խնայողություններ է ապահովում նոր ալյումինի արտադրության համեմատ, նույնիսկ երբ հաշվի են առնվում հավաքման, տարանջատման և վերամշակման ծախսերը։ Երկարաժամկետ հեռանկարում, նույնիսկ ավելի մեծ ազգային խնայողություններ են արվում, երբ հաշվի է առնվում աղբավայրերի, հանքերի և հում ալյումինի միջազգային փոխադրումների հետ կապված կապիտալ ծախսերի կրճատումը:

### Էներգիայի խնայողություն
Ալյումինի վերամշակումը օգտագործում է բոքսիտից ալյումին ստանալու համար անհրաժեշտ էներգիայի մոտ 5%-ը։ Ալյումինի օքսիդը ալյումինի վերածելու համար անհրաժեշտ էներգիայի քանակը կարելի է հստակ տեսնել, երբ գործընթացը հակադարձվում է թերմիտի կամ ամոնիումի պերքլորատի կոմպոզիտային վառելիքի այրման ժամանակ։

Ալյումինի արտամղումը ալյումինի ջարդոնից վերօգտագործելի նյութ ստանալու յուրահատուկ եղանակ է, որը չի պահանջում հալման գործընթացին բնորոշ էներգիայի մեծ ծախս: 2003 թվականին ալյումինից արտադրված արտադրանքի կեսը ստացվել է վերամշակված ալյումինե հումքից։

### Շրջակա միջավայրի խնայողություններ
Ածխաթթու գազի արտանետումների օգուտը մասամբ կախված է օգտագործվող էներգիայի տեսակից: Էլեկտրոլիզը կարող է իրականացվել ոչ բրածո վառելիքի աղբյուրներից, ինչպիսիք են միջուկային, երկրաջերմային, հիդրոէլեկտրակայանները կամ արևային էներգիան, ստացված էլեկտրաէներգիայի միջոցով: Ալյումինի արտադրությունը գրավում է էժան էլեկտրաէներգիայի աղբյուրները: Կանադան, Բրազիլիան, Նորվեգիան և Վենեսուելան ունեն 61-ից 99% հիդրոէլեկտրաէներգիա և ալյումինի խոշոր արտադրողներ են: Այնուամենայնիվ, Հոլ-Էրուլ գործընթացում լայնորեն օգտագործվող անոդները պատրաստված են ածխածնից և սպառվում են ալյումինի արտադրության ընթացքում՝ առաջացնելով մեծ քանակությամբ ածխաթթու գազ՝ անկախ էլեկտրաէներգիայի աղբյուրից։ Ջանքեր են գործադրվում ածխածնային անոդների անհրաժեշտությունը վերացնելու համար։ Վերամշակված ալյումինի օգտագործումը նաև նվազեցնում է բոքսիտի արդյունահանման և վերամշակման անհրաժեշտությունը:

Ալյումինի օգտագործման մեծ քանակը նշանակում է, որ նույնիսկ փոքր տոկոսային կորուստները մեծ ծախսեր են, ուստի նյութերի հոսքը լավ վերահսկվում և հաշվառվում է ֆինանսական պատճառներով: Արդյունավետ արտադրությունը և վերամշակումը նաև օգուտ են բերում շրջակա միջավայրին։

## Ազդեցություն
### Բնապահպանական
Քանի որ շատ երկրներ ալյումինի արտադրության համար շարունակում են ապավինել ածուխից ստացվող էլեկտրաէներգիային, ալյումինի արդյունաբերությունը նպաստում է ջերմոցային գազերի համաշխարհային արտանետումների 2%-ին, ինչը կազմում է մոտ 1,1 միլիարդ տոննա ածխաթթու գազ։ Շատ երկրներ այժմ ձգտում են ապաածխածնացնել ալյումինը ոչ միայն այն պատճառով, որ այն աշխարհում երկրորդ ամենաշատ օգտագործվող մետաղն է, այլև այն պատճառով, որ դա մեծապես կլուծի ջերմոցային գազերի ընդհանուր արտանետումների խնդիրը՝ կլիմայի փոփոխությունը դանդաղեցնելու նպատակով։

Որպես այսօր օգտագործվող ամենաշատ վերամշակվող և վերամշակվող նյութերից մեկը՝ ալյումինը կարող է գործնականում անսահմանափակ վերամշակվել: Քանի որ վերամշակված ալյումինը սպառում է նոր ալյումին պատրաստելու համար օգտագործվող էներգիայի 5%-ը, արտադրված ալյումինի մոտ 75%-ը շարունակում է օգտագործվել այսօր։ Ըստ Ալյումինի ասոցիացիայի, արդյունաբերական շուկաներում, ինչպիսիք են ավտոմոբիլային և շինարարական ոլորտները, ալյումինը վերամշակվում է մինչև 90% ցուցանիշով

1991 թվականից ի վեր ալյումինե տարաների (բանկաների) արտադրությունից առաջացող ջերմոցային գազերի արտանետումները նվազել են մոտ 40%-ով, ինչը համապատասխանում է էներգիայի պահանջարկի նվազման մակարդակին: Սա կարելի է վերագրել առաջնային ալյումինի արտադրության ածխածնային ինտենսիվության նվազմանը, արտադրական գործընթացների արդյունավետության բարելավմանը և տարաների թեթևացմանը։ Չնայած առաջնային ալյումինը կազմում է տարայի միայն 26.6%-ը, այն կազմում է տարայի ածխածնային հետքի հիմնական աղբյուրը։ Օրինակ, 2020 թվականի դրությամբ, Չինաստանում ալյումինի արտադրության 86%-ը հիմնականում հիմնված է ածխից ստացված էլեկտրաէներգիայի վրա։ Մյուս կողմից, Կանադան իր առաջնային ալյումինի արտադրության մոտ 90%-ը ստանում է հիդրոէլեկտրակայանի միջոցով՝ այն համարելով աշխարհի ամենակայունը։

Ալյումինը և դրա կիրառությունները լայն և բազմաբնույթ են՝ սկսած պաշտպանական շինարարությունից և էլեկտրական փոխանցման համակարգերից մինչև արտանետումները նվազեցնող ապրանքների (էլեկտրական տրանսպորտային միջոցներ և արևային վահանակներ) արտադրության մեջ կարևոր դեր խաղալը։ Հետևաբար, երկրները սկսել են ապաածխածնացնել ալյումինը՝ գլոբալ կլիմայի փոփոխության դեմ պայքարելու համար։

### Տնտեսական
Ալյումինի վերամշակումը, եթե պատշաճ կերպով է իրականացվում, ունի մի շարք տնտեսական օգուտներ: Շրջակա միջավայրի պաշտպանության գործակալությունը վերամշակումը համարում է Միացյալ Նահանգների տնտեսության «կարևոր» մասը, որը նպաստում է հարկային եկամուտներին, աշխատավարձերին և աշխատատեղերի ստեղծմանը։ Ջարդոնի մշակումը հեշտացնելով և դրա արդյունավետությունը բարելավելով՝ «կյանքի ավարտից» մինչև արտադրության փուլում ջարդոնի վերաօգտագործումը («ներքին» ջարդոն)՝ ալյումինի վերամշակումը նպաստում է շրջանաձև տնտեսության նպատակներին հասնելուն։ Այս տեսակի տնտեսությունը կենտրոնանում է բնական ռեսուրսների արդյունահանման նվազագույնի հասցնելու վրա, ինչը հանգեցնում է սպառողական և արդյունաբերական թափոնների կրճատմանը: Շրջանաձև տնտեսության անցումը ընդունած երկրներից մի քանի օրինակներ են Եվրոպական Միությունը, Ֆինլանդիան, Ֆրանսիան, Սլովենիան, Իտալիան, Գերմանիան և Նիդերլանդները։

Միացյալ Նահանգներում անցկացված հետազոտությունը բացահայտել է ալյումինի վերամշակման տնտեսական օգուտների մի քանի դրսևորում։ Այդ գործընթացը թափոնների կառավարման և վերամշակման ոլորտի աշխատավարձերի ֆոնդը 2,1 միլիարդ դոլարից հասցրել է 5 միլիարդ դոլարի, ստեղծել է ավելի քան 100,000 աշխատատեղ Միացյալ Նահանգների տնտեսության մեջ և ապահովել է 1,6 միլիարդ դոլարի նյութերի վաճառք։ Այն նաև տարեկան խնայում է այնքան էներգիա, որը բավարար է 1,5 միլիոն տան էլեկտրամատակարարման համար, և ամեն տարի ավելի քան 1 միլիոն տոննա թափոն է հեռու պահում աղբավայրերից։

## Վերամշակման ցուցանիշներ
Միջազգային ալյումինի ինստիտուտի 2020 թվականի տվյալների համաձայն՝ համաշխարհային վերամշակման արդյունավետության մակարդակը կազմում է 76%: Երբևէ արտադրված գրեթե 1.5 միլիարդ տոննա ալյումինի մոտ 75%-ը դեռևս արդյունավետ օգտագործման մեջ է։

Բրազիլիան վերամշակում է իր ալյումինե տարաների արտադրության 98,2%-ը, ինչը տարեկան կազմում է 14,7 միլիարդ ըմպելիքի տարա, այս ցուցանիշով երկիրը զբաղեցնում է առաջին տեղն աշխարհում՝ գերազանցելով Ճապոնիայի 82,5% վերականգնման մակարդակը։ Բրազիլիան ալյումինե տարաների վերամշակման ցուցակներում առաջատար է արդեն ութ տարի անընդմեջ։

### Եվրոպա

## Մարտահրավերներ
Վերամշակված ալյումինե խմիչքի տարաներից բացի, վերամշակված ալյումինի մեծ մասը ստացվում է տարբեր համաձուլվածքների խառնուրդից: Այդ համաձուլվածքները սովորաբար ունեն սիլիցիումի (Si) բարձր տոկոս և պահանջում են լրացուցիչ մաքրում մանրացման, տեսակավորման և մաքրման գործընթացում՝ խառնուրդները նվազեցնելու համար: Մաքրումից հետո հայտնաբերված խառնուրդների մակարդակի պատճառով վերամշակված ալյումինե համաձուլվածքների կիրառությունը սահմանափակվում է ձուլման և էքստրուզիայի գործընթացներով: Ավիատիեզերական արդյունաբերությունը հաճախ սահմանափակում է Si-ի և Fe-ի խառնուրդների մակարդակը համաձուլվածքներում մինչև առավելագույնը 0.40%: Այս տարրերի տեսքի վերահսկումը գնալով դժվարանում է, որքան հաճախ է մետաղը վերամշակվում, և պահանջում է ավելի բարձր ծախսեր պահանջող գործողություններ, որպեսզի համաձուլվածքները համապատասխանեն կատարողականի պահանջներին։

### Կողմնակի արտադրանք
Սպիտակ խարամը, որը առաջնային ալյումինի արտադրության և երկրորդային վերամշակման գործընթացների մնացորդ է և սովորաբար դասակարգվում է որպես թափոն դեռևս պարունակում է ալյումինի օգտակար քանակություններ, որոնք կարող են արդյունահանվել արդյունաբերական եղանակով։ Այդ գործընթացը թողարկում է ալյումինե ձուլակտորներ, ինչպես նաև խիստ բարդ բաղադրություն ունեցող թափոն նյութ։ Այս թափոնը դժվար է կառավարել։ Այն փոխազդում է ջրի հետ՝ անջատելով գազերի խառնուրդ (ներառյալ՝ ջրածին, ացետիլեն և ամոնիակ), որը ինքնաբերաբար բռնկվում է օդի հետ շփման ժամանակ խոնավ օդի հետ շփումը հանգեցնում է ամոնիակ գազի մեծ քանակությամբ արտանետման: Այնուամենայնիվ, այս դժվարություններից անկախ, թափոնները օգտագործվել են որպես ասֆալտի և բետոնի լցանյութ։

## Ծանոթագրություններ

## Արտաքին հղումներ
*Աշխարհի երկրորդային ալյումինի հալեցման գործարաններ - Երկրորդային ալյումին (այսինքն՝ մետաղի ջարդոնից վերամշակված կամ վերահալված) արտադրող ընկերությունների ցանկ

Կատեգորիա:Ալյումին