De îndată ce omul a învățat să extragă metale din minereu, a avut nevoie să reutilizeze deșeurile de producție și de consum.
În principiu, metalul din minereu și metalul din deșeuri nu sunt, în cele din urmă, diferite. Cu toate acestea, costurile energetice pentru obținerea metalului din minereu sunt mult mai mari (uneori cu un ordin de mărime) decât pentru obținerea metalului din deșeuri.
Majoritatea țărilor din lume acordă o atenție considerabilă metalurgiei secundare, adică transformării deșeurilor în cifră de afaceri. Deșeurile sunt „conservele industriei”, iar statul, implicându-le în cifra de afaceri, are avantaje semnificative față de state, care primesc același metal din minereu, Tabelul 2.2.
În principiu, cunoscând volumul consumului de metale neferoase în țară și pentru ce produse este utilizat metalul neferos, este posibil să se prevadă volumul și tipurile fizice de returnare a deșeurilor metalice pe ani. Acest lucru face posibilă ajustarea importurilor de metale și a volumelor de exploatare a minereurilor, înlocuindu-le cu deșeuri de consum (fier vechi) returnate din exploatare.
O structură dezvoltată în stat pentru colectarea, pregătirea și prelucrarea metalurgică a fierului vechi și a deșeurilor industriale este o condiție necesară și suficientă pentru dezvoltarea dinamică și durabilă a economiei oricărui stat.
Un stat incapabil să recicleze (să utilizeze) fierul vechi și deșeurile nu are niciun viitor.
Tipurile de materii prime secundare metalice și care conțin metale (deșeuri și resturi) sunt prezentate în figura 2.5.
Cea mai semnificativă parte este reprezentată de deșeurile de producție — deșeuri de diferite origini. În funcție de forma metalului din deșeuri, acestea sunt subdivizate în metalice și nemetalice. Cu toate acestea, există diverse forme de tranziție între aceste grupuri de deșeuri. Trebuie recunoscut faptul că există avantaje economice și tehnice semnificative în utilizarea materiilor prime secundare în comparație cu materiile prime minerale. Aceste avantaje sunt următoarele:
- costul total de producție este redus, deoarece una sau mai multe operațiuni tehnologice nu mai sunt necesare;
- consumul specific de energie pe produs este redus;
- ciclul închis al metalelor limitează impactul factorilor nefavorabili asupra mediului.
Se realizează economii semnificative de energie în special în cazul deșeurilor de aluminiu (Fig. 2.6.a). Se economisește mai puțină energie la topirea deșeurilor de cupru, deoarece acestea sunt adesea contaminate, adică au un nivel energetic relativ scăzut (Fig.2.6.b).
Cu toate acestea, în general, utilizarea deșeurilor este favorabilă din punct de vedere economic și acest lucru se reflectă în proporția mare de metal produs din deșeuri și resturi.
Cu toate acestea, starea inițială a deșeurilor este de așa natură încât, în majoritatea cazurilor, acestea nu pot fi alimentate direct pentru retopire, adică proprietățile fizice și compoziția lor nu îndeplinesc cerințele pentru încărcarea metalurgică. Din acest motiv, deșeurile trebuie să fie pregătite în prealabil pentru retopire, ceea ce poate fi considerat drept prima etapă a prelucrării acestora. Pentru această sarcină se utilizează diverse procese tehnologice și echipamente. În acest sens, este adesea posibil să se utilizeze experiența în prepararea materiilor prime minerale, care este observată în practică.
Un număr mare de tipuri de deșeuri și o varietate de tehnologii de prelucrare a acestora ca materii prime secundare impun necesitatea unei clasificări clare, GOST 1639-93 (DSTU 3211-95).
Clasificarea deșeurilor și a resturilor de metale neferoase — împărțirea deșeurilor și a resturilor după tipuri, caracteristici fizice, compoziție chimică și contaminare. Deșeurile din metale neferoase și aliaje sunt împărțite în clase, grupuri și clase.
Clasa este o unitate de diviziune a clasificării care definește resturile și deșeurile de metale neferoase și aliaje după caracteristicile fizice (resturi, așchii, zgură etc.).
Grupa — o unitate de diviziune de clasificare care definește un set de clase de metale neferoase și aliaje unite prin proprietăți mecanice și (sau) tehnologice și similare ca compoziție chimică (aluminiu pur, aliaje de aluminiu pentru turnătorie, aliaje de aluminiu deformabile etc.).
Gradul este o unitate de diviziune de clasificare care caracterizează resturile și deșeurile de metale neferoase și aliaje după tipuri, înfundare și dimensiune.
În funcție de sursele de formare, deșeurile de producție se împart în
- deșeuri metalurgice de producție (zgură, îndepărtări, stropi etc.);
- deșeuri de laminare (garnituri de capăt, așchii, rumeguș, calcar etc.)
- deșeuri de turnătorie (matrițe, profituri, îndepărtări etc.);
- deșeuri de la prelucrarea mecanică a pieselor turnate, a produselor presate, a pieselor forjate etc. (așchii, matrițe, resturi, fulgi etc.);
- deșeuri din producția de cabluri (resturi de la capetele cablurilor și sârmelor, încurcături etc.);
- deșeuri din producția chimică (catalizatori uzați, nămol);
- deșeuri din procesele de acoperire la cald și electrolitică (negru de fum, nămol).
În funcție de modul de utilizare, deșeurile sunt împărțite în pierderi curente, circulante, reziduale și irecuperabile.
Deșeurile curente sunt generate la întreprinderi în procesul de producție.
Deșeurile curente sunt utilizate la întreprinderile în care sunt generate.
Deșeurile circulante sunt deșeuri care nu pot fi reciclate din punct de vedere economic prin metodele actuale.
Pierderile irecuperabile sunt deșeuri generate de coroziune, abraziune, prelucrarea mecanică de finisare, carbonizarea metalelor, deșeuri necolectate. Pierderile irecuperabile reprezintă 8÷10% din producția de metale neferoase.
În funcție de caracteristicile fizice, în conformitate cu GOST 18978-73 „Resturi și deșeuri de metale neferoase și aliaje. Termeni și definiții”, deșeurile sunt subdivizate.
Explozive — deșeuri care conțin substanțe explozive și inflamabile, obiecte închise ermetic și goale care conțin gheață, umiditate, uleiuri, lichide speciale, precum și orice deșeuri care nu au trecut controlul pirotehnic.
Decontaminate — deșeuri eliberate de obiecte explozive, substanțe otrăvitoare și nocive.
Supradimensionate — deșeuri ale căror dimensiuni îndeplinesc cerințele pentru încărcarea cuptoarelor metalurgice.
Supradimensionate — deșeuri cu dimensiuni care nu îndeplinesc cerințele de încărcare a cuptoarelor metalurgice.
Ușoare — deșeuri cu densitate volumetrică scăzută (folie).
Deșeuri voluminoase — deșeuri produse în timpul turnării, laminării, forjării, ștanțării și tăierii (nu includ zgură, praf, calcar, rumeguș etc.).
Așchii — deșeuri generate în timpul prelucrării produselor semifabricate și a articolelor pe mașinile de prelucrat metale. Așchiile se împart în așchii de formă buclată (cu lungimea bobinei de peste 100 mm), așchii libere (cu lungimea bobinei de până la 100 mm) și așchii mixte, de calitate scăzută, constând dintr-un amestec de așchii buclate și libere și conținând incluziuni străine.
Pulberi — deșeuri generate în timpul producției de pulberi metalice și produse din pulberi metalice.
Deșeurile de consum (fier vechi) în funcție de sursa de formare sunt împărțite în trei grupe:
- Industriale, de transport și agricole (mașini, echipamente, piese, articole, produse, unelte).
- Militare (aeronave, nave, rachete, muniție și alte bunuri militare).
- Menajere (articole de uz casnic) generate de populație.
Deșeurile de consum (resturile) din prima și a doua grupă formează categoria resturilor de amortizare.
În mod similar cu deșeurile de producție, deșeurile de consum (fier vechi) sunt împărțite în funcție de caracteristicile fizice.
În conformitate cu DSTU 3211-95 (GOST 1639-93) „Resturi și deșeuri de metale neferoase și aliaje. Condiții tehnice generale” deșeurile de metale neferoase sunt împărțite în următoarele clase:
Clasa A — deșeuri în bucăți, reprezentate ca o parte din volumul de țagle din metale neferoase și aliaje, separate în timpul tratării metalelor sub presiune, tăierii, turnării, precum și resturi — deșeuri de consum sub formă de produse sau părți componente ale acestora.
Clasa B — așchii din metale neferoase și aliaje, reprezentate ca deșeuri de producție sub forma unui strat superficial îngust de metal separat de piesă în timpul tăierii.
Clasa C — deșeuri sub formă de pudră și pastă generate în procesul de fabricație și prelucrare a diferitelor produse.
Clasa D — alte deșeuri.
Clasa G — deșeuri de cabluri și conductoare de curent.
Clasa I — alte deșeuri complexe.
Clasa L — deșeuri bimetalice.
Clasa H — deșeuri de catalizatori.
Resturile și deșeurile de metale neferoase sunt subdivizate pe tipuri de metale:
- cupru și aliaje de cupru;
- aluminiu și aliaje de aluminiu;
- tungsten, compuși chimici care conțin tungsten, aliaje de tungsten;
- cadmiu; cobalt, compușii și aliajele acestuia;
- magneziu și aliaje de magneziu;
- molibden, compuși chimici care conțin molibden și aliaje;
- nichel și aliaje de nichel;
- staniu și aliaje staniu-plumb;
- mercur și compușii săi;
- plumb și aliaje de plumb;
- titan și aliaje de titan;
- zinc și aliaje de zinc;
- deșeuri complexe;
- deșeuri menajere.
Clasele sunt împărțite în grupe în funcție de compoziția chimică. În funcție de tipul de metal, numărul de grupe este diferit; fiecare primă grupă reprezintă metalul tehnic pur, iar ultima grupă reprezintă deșeurile de calitate inferioară. Fiecare grupă este subîmpărțită în clase, care caracterizează caracteristicile calitative ale fierului vechi și ale deșeurilor: conținutul de metal, gradul de tăiere, dimensiunile, înfundarea.
Prima categorie include resturile și deșeurile de cea mai bună calitate, care nu necesită pregătire suplimentară pentru prelucrarea metalurgică. Deșeurile de primă calitate sunt livrate sortate în funcție de gradele de aliaj și, dacă este posibil, ambalate — în saci sau în mănunchiuri sau stive.
Categoria a doua — deșeuri formate din aliaje din aceeași grupă sau grad, dar cu un grad de colmatare mai mare decât în categoria întâi.
Categoria a treia — deșeuri livrate pe grupe de aliaje, cu un conținut mai mare de metale feroase sau alte metale neferoase decât în categoria a doua.
Deșeurile de metale neferoase care nu îndeplinesc cerințele de calitate ale grupelor principale, dar sunt trimise pentru reciclare, sunt clasificate ca fiind de calitate inferioară. Dimensiunea maximă a bucăților individuale de deșeuri de calitate inferioară nu trebuie să depășească 1000-1000-2000 mm (prin acord cu clientul, este permisă livrarea de deșeuri care depășesc dimensiunea și greutatea specificate).
Cuprul, aluminiul, plumbul, zincul și aliajele lor reprezintă ~ 95 % din deșeurile de metale neferoase colectate în prezent. Restul resturilor și deșeurilor colectate sunt reprezentate de titan, nichel, magneziu, staniu, tungsten, cadmiu, cobalt, molibden, mercur sau compușii și aliajele acestora.
Varietățile de deșeuri complexe sunt cablurile și firele căptușite cu plumb cu miez de cupru sau aluminiu, cablurile cu teacă de aluminiu și miez de cupru. Cele mai multicomponente tipuri complexe sunt deșeurile sau rebuturile de echipamente radio și produse electrice.
Resturile menajere conțin în principal aliaje de cupru, aluminiu, magneziu, nichel, staniu, plumb și zinc.
Atribuirea deșeurilor oricărei grupe de clasificare necesită eșantionarea materiilor prime, care include un set de operațiuni de selecție și pregătire a unui eșantion pentru determinarea contaminării, a randamentului metalurgic și a compoziției chimice. Prin contaminare se înțelege prezența impurităților mecanice (inclusiv umiditate și ulei) în resturi și deșeuri, în timp ce prin randament metalurgic se înțelege procentul de metal neferos sau de aliaj obținut în timpul topirii materialelor de încărcare. Deșeurile pot avea atașamente, și anume piese din oțel, fontă, materiale nemetalice, precum și metale neferoase și aliaje a căror compoziție chimică diferă de cea a deșeurilor cu care sunt legate.
Eficiența utilizării materiilor prime secundare este strâns legată de pregătirea și prelucrarea acestora, cu atât mai mult cu cât peste 60% din deșeurile și resturile de metale neferoase colectate sunt predate ca materii prime de calitate inferioară. Pentru a obține metale și aliaje de înaltă calitate, acestea trebuie să fie supuse prelucrării primare, prin care se înțeleg operațiunile pirotehnice și de control al radiațiilor, precum și o serie de procese de sortare, tăiere și aducere a deșeurilor și resturilor la greutatea și dimensiunea corespunzătoare.
