The effect of compaction and thermal treatment in the recovery of coated aluminium scrap through FTIR off-gas analysis and remelting in molten heel

Økt fokus på global oppvarming har medført at alle teknologiske sektorer ser etter løsninger på problemer tilknyttet energibruk og utslipp. Aluminiumsektoren har de siste tiårene opplevd en økt primærproduksjon noe som også fører til økte mengder med avfall, for eksempel fra brukt matemballasje. Denne typen emballasje er ofte lakkert og kan derfor trenge varmebehandling før den smeltes for å fjerne urenheter. Forbrenning av lakk kan føre til økt oksidasjon av metallet under, samt utslipp av miljøfiendtlig gass. Oksidasjonen kan også resultere i økt metall-tap ved omsmeltning da aluminiumsoksider ikke kan gjenvinnes, men fører til store mengder generert slagg. Denne masteroppgaven har undersøkt kombinasjonen av kompaktering og varmebehandling for best mulig aluminiumresirkulering. En 600 μm tykk og lakkert 8111-legering av aluminium ble kuttet opp i små flak og like store mengder av materialet ble deretter presset til briketter med uniaksialt trykk (100 kN) eller presset med uniaksialt trykk (100 kN) og torsjon (MPT). En tilsvarende mengde materiale forble også som flak. Halvparten av materialet ble varmebehandlet i en lukket ovn med FTIR avgassmåling. Ovnen var fylt av en nitrogenatmosfære med 5 % oksygen. Oppvarmingshastigheten var satt til 350 °C/t og slutt-temperaturen 550 °C. Materialet ble holdt ved 550 °C i 30 minutter. Både varmebehandlede og ikke varmebehandlede prøver ble smeltet i flytende aluminium under en argonatmosfære og slagg ble fjernet før støpning. En serie med omsmelting av rene legeringsflak ble også gjennomført. Det ble gjennomført TGA- og DSC-analyse av lakkert materiale og et pyrolysekondensat ble analysert med GC/MS. Forsøkene med FTIR ga høyere integrerte og maksimale avgassverdier for løst lakkert materiale enn for presset, og de uniaksiale brikettene ga mer gass enn MPT brikettene. Det målte vekttapet etter varmebehandling var også større for løst materiale enn for briketter. I forsøkene for briketter ble det konsumert mindre oksygen, noe som kan tyde på lavere forbrenning og et større potensiale for oksidasjon. Varmebehandlingen hadde ingen påvirkning på genererte mengder slagg, men MPT brikettene frembrakte mer slagg enn de andre lakkerte materialene. Det ulakkerte løse materialet frembrakte minst slagg. DSC analysen indikerte en endoterm og en eksoterm reaksjon, og TGA analysen viste at høyere vekttap var mulig enn det som ble oppnådd ved FTIR varmebehandling. Pyrolysekondensatet besto av ulike komplekse organiske forbindelser. Dessverre ble et par planlagte forsøk ikke gjennomført på grunn av reparasjon på FTIR apparatet. Likevel tyder resultatene på at løst eller løst presset materiale gir best resultater for økte avgassmengder og mindre slagg, men varmebehandling minsket ikke mengden slagg