Comme je le sais, une partie très importante des aciers actuellement traités (environ la moitié) provient du recyclage.
Mais pendant que les aciers entrant dans le processus de recyclage proviennent normalement de diverses sources, ils contiennent donc des matériaux d'alliage très différents.
Mais la sortie de l'acier retraité doit être de l'acier contenant des alliages exactement dans les proportions spécifiées.
Y a-t-il un certain type de "séparation" ou "élimination" des alliages précédents de l'acier recyclé? Et si oui, comment ça marche?
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peterh - Réintégrer Monica
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Réponses:
C'est vrai, il existe un certain nombre de métaux indésirables (ou clochards) (Cu, Sn, Sb, As) qui pénètrent dans le flux de recyclage, par exemple, des carrosseries de voitures broyées sans enlever tous les câbles en cuivre ou l'étain -cans en acier revêtu. L'antimoine et l'arsenic ont tendance à s'infiltrer à partir de sources de fer primaire de faible qualité et peu coûteuses.
La réponse à la question est non. L'acier recyclé est mélangé aussi uniformément que possible à partir de sources variées, sa composition est mesurée, puis du fer pur est ajouté selon les besoins pour diluer les métaux résiduels à des niveaux tolérables pour la revente ou un traitement ultérieur, tel que le respect d'une nuance d'acier spécifique pour un produit spécifique ou application. Les aciers inoxydables et autres nuances fortement alliées connues au moment du recyclage sont traités séparément en raison de la valeur du Ni, du Cr, etc.
Il n'est actuellement pas rentable de retraiter le fer pour éliminer les éléments parasites, et cela ne se fait donc pas du tout. Deux livres mentionnent le processus comme un processus régulier et économique: ( Minéraux, métaux et durabilité: répondre aux besoins futurs en matériaux , p. 284, à partir de la «dilution») et ( Production d'acier: procédés, produits et résidus), à partir de la p. 104, lisez jusqu'à ce qu'il ne soit plus pertinent). La raison pour laquelle il n'est pas économique est que les éléments vagabonds réagissent plus faiblement avec l'oxygène que le fer à température constante, donc pour les éliminer par oxydation, il faudrait d'abord oxyder tout le fer. La raison en est thermodynamique et repose sur le fait que parmi les réactions concurrentes, celles qui ont les plus fortes diminutions d'énergie libre se poursuivent pratiquement avant la fin des autres réactions, même en commençant, en particulier avec de grandes différences d'énergie libre entre les réactions concurrentes. Pour déterminer quelles réactions ont les plus fortes diminutions, un diagramme d'Ellingham peut être utilisé.
Dans le diagramme d'Ellingham ci-dessous, l'axe horizontal est la température, l'axe vertical est le changement d'énergie libre de Gibbs. Les lignes traversant le diagramme sous différents angles correspondent au changement d'énergie libre provoqué par les réactions d'oxydation des éléments avec l'oxygène, en fonction de la température. Dans notre cas, le diagramme peut être lu en choisissant une température d'intérêt, et en lisant du bas pour trouver le premier élément à réagir avec l'oxygène. Par exemple, si nous avons de l'acier contenant du Fe, du Mn, du Sn et du Cu, nous pouvons voir qu'à 1000 K, Mn, Fe (à FeO), Sn et Cu sont de l'ordre de la plus grande à la plus petite baisse d'énergie libre.
Certes, la température d'intérêt est plus proche de 1900K (au-dessus du point de fusion du fer), mais les tendances générales de chaque fonction de changement d'énergie libre de Gibbs continuent vers la droite sur le diagramme et le fer reste en dessous des éléments clochards Cu, Sn, As et Sb aux températures pratiques, et probablement à leurs points d'ébullition respectifs. En conséquence, l'élimination des débris de Fe nécessiterait d'oxyder efficacement tout le fer en premier. Et parce que Sn, Sb, As et Cu sont légèrement solubles dans le fer, ils nécessitent une séparation par réaction chimique.
On peut voir la solubilité des clochards à partir de leurs diagrammes de phases avec le fer, dont j'ai posté Sb-Fe ci-dessous. Le diagramme présente la température par rapport à la composition, chaque région 2D contiguë étant composée d'une phase ou d'un mélange des deux phases à gauche et à droite, qui sont en équilibre à cette combinaison de température et de composition. En bas à gauche, nous voyons que pour de petites quantités de Sb et de température ambiante, il existe une région contiguë qui dans ce cas désigne une seule phase, ou alpha-Fe (le type que nous connaissons). Parce qu'il y a du Sb et qu'il est en une seule phase, il doit être dissous dans le fer. Il en va de même, avec une gravité variable, des autres clochards.
(source: himikatus.ru )
Comme l'a fait remarquer Chris H, la question se pose également de savoir quand les autres éléments d'alliage sont contrôlés. En général, l'addition d'alliage est contrôlée aussi près que possible de la solidification, afin de minimiser la perte d'alliage.
Les déchets sont fondus en vrac dans un four à arc électrique. Si le flux de ferraille est suffisamment mélangé, la concentration de déchets peut être estimée sur la base de l'utilisation passée et le fer primaire est ajouté avant l'analyse chimique pour compenser l'estimation. La masse est ensuite fondue, l'oxygène est éliminé via l'ajout d'éléments au bas du diagramme d'Ellingham, spécifiquement Ca et Al, et le métal fondu est transféré dans une ou plusieurs poches hautement isolées. Le Ca et l'Al réagissent rapidement avec l'oxygène dissous dans la masse fondue pour créer des scories d'oxyde de faible densité qui flottent et sont éliminées mécaniquement. La chimie est prise après ce processus, et si les clochards sont suffisamment dilués, le métal est transféré dans des poches. Sinon, une quantité suffisante de fer primaire est ajoutée pour diluer la masse fondue.
Une fois dans la poche, des éléments d'alliage supplémentaires sont ajoutés. Ils ne sont pas ajoutés plus tôt en raison du diagramme d'Ellingham: la plupart des éléments d'alliage, y compris Mn, Mo, Cr, V, C, etc. ont une plus grande perte d'énergie libre que Fe, et réagissent donc en premier. En d'autres termes, ils s'estompent. Pour éviter la décoloration par addition d'alliages coûteux, ils sont ajoutés le plus près possible du processus de solidification. De plus, en éliminant d'abord l'oxygène en utilisant Al et Ca, il y a moins d'oxygène dissous dans le fer pour réagir avec les éléments d'alliage les plus chers. Une fois dans la poche, il y a très peu de turbulence d'interface liquide-atmosphère, donc la diffusion de nouvel oxygène dans le fer liquide est relativement lente. Il y a bien sûr encore une limite de temps, et tenir une louche trop longtemps entraînera la décoloration de l'alliage. Après l'addition de l'alliage, la chimie est vérifiée, puis la poche est versée.
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À ma connaissance, une telle séparation des composants n'est pas tentée.
J'ai un ami qui a déjà travaillé pour Lukens Steel à Coatesville, en Pennsylvanie. Son travail consistait à écrire un logiciel informatique qui gardait une trace de la composition de tous les déchets d'acier qu'ils avaient dans leurs cours et à trouver les proportions correctes des types de déchets à utiliser pour toute nouvelle fusion. De toute évidence, cela implique qu'ils ont effectué une analyse assez complète de tous les déchets entrants et trié les alliages similaires en piles distinctes.
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Pour être d'accord avec le David Tweed & starrise , il n'est pas rentable de séparer les métaux individuels dans les alliages d'acier.
Pour ce faire, il faudrait d'abord écraser et broyer les alliages à la taille des grains cristallins dans les alliages. Ensuite, une certaine forme de processus de sélection des minéraux / cristaux devrait être conçue pour séparer et séparer les désirés des indésirables, tels que: la flottation de la mousse; peut-être des médias lourds; éventuellement des méthodes de séparation par gravité telles que des tables à secousses ou des spirales (mais je doute qu'elles soient efficaces car les méthodes de séparation par gravité reposent sur des différences importantes de densité et de poids); bien que la séparation magnétique, telle qu'elle est utilisée dans l'industrie des sables minéraux, puisse être une option pour certains alliages. Même après cela, il y aura toujours une division de déchets ou de résidus où les cristaux d'alliage vraiment difficiles seront collectés dans une décharge.
Le concassage, le broyage et la séparation coûtent tous de l'argent. Ces coûts et profits doivent provenir des alliages d'acier recyclés en métaux individuels.
Début février 2015, la valeur d'une sélection de métaux est de:
Platine USD 1220 par once ou USD 39 223 905,97 par tonne (39,2239 M $ / t)
Argent 16,68 USD par once ou 536 274,38 USD par tonne (0,536 274 M $ / t)
Pour les métaux précieux bien nommés , Au, Pt & Ag, la source de prix était Kitco . La source de prix des métaux de base, Co, Ni, Pb et billettes d'acier était le LME .
Le minerai de fer se vend actuellement environ 65 USD par tonne comme indiqué sur l' indice mundi et graphiques Y . C'est pour une teneur moyenne en fer de 60%. Les mines de fer à ciel ouvert en Australie et au Brésil, exploitées par Rio Tinto , BHP-Billiton & Vale sont très heureuses de produire du minerai de fer à ce prix. LKAB est également heureuse de produire du minerai de fer de magnétite à partir de la mine souterraine de Kiruna en Suède pour ce prix.
Macrobusiness a publié un article sur la possibilité d'une baisse des prix du minerai de fer à 30 USD la tonne en 2015.
À des prix tels que 0,536 à 39,6 millions de dollars la tonne, il est facile de comprendre pourquoi les métaux précieux sont recyclés. Mais à 500 USD la tonne pour les billettes d'acier et 65 USD la tonne pour le minerai de fer, il n'y a aucune incitation à séparer les métaux d'alliage des alliages d'acier.
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Les ferrailles sont d'abord séparées à la source; par exemple, la fonte ne contient généralement que du Si et du Mn. Les éléments à haute pression de vapeur bouillent ou sont recueillis dans le flux / laitier: par exemple, Zn, Pb, Sn, Bi, An ,,,, l'aluminium s'oxyde et pénètre dans le laitier. Les aciers absorbent les résidus de Cr, Ni, Mo et Cu, généralement ceux-ci sont avantageux; ils ajoutent tous à la trempabilité sauf Cu. (Le cuivre est important dans la résistance à la corrosion atmosphérique). V et Nb et W sont présents en très petites quantités donc insignifiantes. , Et Co, cher et a des applications spécialisées de sorte qu'il est également séparé à la source de raclage; Le grattage est facile à identifier; pales et aubes de la section chaude des prothèses médicales et des turboréacteurs, également dans certains outils à grande vitesse - à nouveau séparées à la source de raclage. Les alliages de Ni et l'acier inoxydable austénitique sont séparés à la source car ils ne sont pas ferromagnétiques. L'acier inoxydable martensitique et ferritique magnétique (généralement 13% de Cr) peut être séparé à la source de raclage. La séparation des aciers aux sources se fait car tous les éléments en alliage valent plus que l'acier au carbone. Il doit y avoir des livres disponibles à ce sujet; c'est un facteur majeur dans l'industrie sidérurgique. Un exemple de ce qui se passe dans le monde réel; La plaque d'acier au carbone de grade A 516 est le cheval de bataille de l'industrie, mais lorsqu'une section épaisse à haute résistance est commandée, "en quelque sorte" les résidus de Cr, Mo et Ni sont élevés, ce qui permet des résultats acceptables de traitement thermique. c'est un facteur majeur dans l'industrie sidérurgique. Un exemple de ce qui se passe dans le monde réel; La plaque d'acier au carbone de grade A 516 est le cheval de bataille de l'industrie, mais lorsqu'une section épaisse à haute résistance est commandée, "en quelque sorte" les résidus de Cr, Mo et Ni sont élevés, ce qui permet des résultats acceptables de traitement thermique. c'est un facteur majeur dans l'industrie sidérurgique. Un exemple de ce qui se passe dans le monde réel; La plaque d'acier au carbone de grade A 516 est le cheval de bataille de l'industrie, mais lorsqu'une section épaisse à haute résistance est commandée, "en quelque sorte" les résidus de Cr, Mo et Ni sont élevés, ce qui permet des résultats acceptables de traitement thermique.
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