Druhy odpadu při tavení kovů a jejich recyklace

Při stále se zvyšující spotřebě hliníku a hliníkových slitin roste samozřejmě také produkce odpadů z jejich výroby. Velká část podniků na zpracování hliníku používá pro produkci svých výrobků tavicí proces. Stykem povrchu roztaveného kovu o teplotě 750-900 °C s atmosférickým kyslíkem, dusíkem, ohřevným médiem a jinými komponentami, např. rafinačními solemi, dochází ke vzniku různých reakčních komponent.

Chceme-li zabránit styku atmosféry s povrchem kovu, a tím snížit množství "reakčních komponent", nabízí se několik technických opatření - odvakuování prostoru nad taveninou, použití inertních plynů nebo pokrytí povrchu taveniny krycími solemi (směsné soli alkalických kovů). Pro odstranění nečistot a plynů z taveniny je možné použít rafinační soli, které obsahují opět směs chloridu sodného a draselného s přídavky různorodých chemikálií a obsahují i sloučeniny s obsahem uhlíku, chloru, fluoru aj. "Reakční komponenty" a solná krycí vrstva se hromadí na povrchu kovu, a protože by příměsi reakčních komponent zhoršovaly kvalitu kovu a povrch kovových výrobků, musí se odstraňovat. Tímto způsobem vzniknou různé produkty s variabilním složením, stěry.

Stěry obsahují 20-70 % kovového hliníku v různé granulaci a další složky. Chemická reaktivita stěrů se projeví při styku s vodou nebo vlhkostí. Materiál pak uvolňuje zapáchající plyny - většinou metan, amoniak, vodík, etylen a další. Reakční teplo způsobuje samovolný ohřev a posléze dochází k zatvrdnutí materiálu. Při styku s vodou jsou vyplavovány rozpustné látky.

Jednotliví výrobci produkují stěry v různém fyzikálním stavu, jako stěry s vysokým obsahem kovového hliníku (50-80 %), s nízkým obsahem rozpustných solí, hrubozrnné materiály značně znečistěné krycími solemi nebo jemně zrněné materiály s nízkou koncentrací kovu (5-15 %). Odhadujeme, že jen v ČR je v současné době produkováno 2,5-3 tisíce tun prachových frakcí hliníkových stěrů. Jedná se tedy o nemalé množství odpadu, které je nutné vhodným způsobem likvidovat.

Z pohledu zákona o odpadech č. 185/2001 Sb. je likvidace formou skládkování zakázána. Vyhláška č. 383/2001 MŽP, o podrobnostech nakládání s odpady, v příloze č. 8 konstatuje, že na skládky nesmí být ukládány (bod č. 6) nebezpečné odpady, které mají jednu z následujících nebezpečných vlastností: výbušnost, hořlavost, oxidační schopnost, schopnost uvolňovat při styku se vzduchem a vodou jedovaté plyny, žíravost, infekčnost.

Čtěte také: Hospodářství s odpady v Holešově

Společnost KVS EKODIVIZE, a. s., se chemicko-fyzikálním zpracováním těchto odpadů zabývá od roku 1993. Technologie, která byla v rámci firmy vyvinuta, vyřešila jedno z problémových míst hutnictví hliníku. Během uplynulých let bylo zpracováno na 20 000 tun nebezpečných odpadů, které byly zpětně využity v průmyslové výrobě. Technologie zpracování hliníkových stěrů je chráněna patentem a několika užitnými vzory. Její princip spočívá v kombinaci mechanické a chemické úpravy materiálu.

Mechanická úprava se provádí např. lisováním horkých stěrů při jejich současném ochlazení, nebo procesem autogenního rozemílání materiálu a tříděním produktu na několik velikostních frakcí. Hrubé a střední frakce jsou vhodné pro dodatečné získání druhotného kovu. Jemné nebo prachové frakce jsou zcela nevhodné pro získání druhotného kovu a jsou chemicky vysoce reaktivní. Pro zpracování těchto prachových frakcí byla zvolena metoda fyzikálně-chemické úpravy.

Jemnozrnný materiál je dále rozdělen na dvě frakce. Materiál s granulometrií pod 0,4 mm je vhodný pro hydrometalurgickou úpravu v kapalném prostředí za zvýšené teploty a tlaku. V reaktoru dochází k rozkladu karbidů a nitridů a hydrataci kovového hliníku za vzniku odplynů obsahujících v převážné míře vodík, metan a amoniak, které se termicky rozloží ve spalovací komoře. Rozpustné soli (NaCl, KCl) se převedou do roztoku, odfiltrují se od inertního technického oxidu hlinitého, a používají se pro výrobu krycích a čisticích solí pro tavení hliníku a mědi.

Technický oxid hlinitý se po přidání aditiv a pojiv peletizuje. Výsledný produkt - ředidlo ocelářských strusek dodávaný pod obchodním názvem Alcaten - obsahuje zhruba 60 % přepracovaných prachových frakcí hliníkových stěrů. Účinnou látkou u produktu je technický oxid hlinitý, který je využíván pro zvýšení tekutosti ocelářských strusek zejména v sekundární metalurgii.

Metalurgické vlastnosti ALCATENu jsou zcela srovnatelné s dosud používaným kazivcem (CaF2). Při styku s tekutým kovem nebo tekutou struskou se z něj neuvolňují sloučeniny, které by zhoršovaly pracovní a životní prostředí. Při používání kazivce se uvolňují ekologicky závadné fluoridy. Druhá frakce jemnozrnného materiálu s granulometrií nad 0,4 mm obsahuje 10-15 % kovového hliníku a slouží jako základní matrice pro výrobu produktu Recal, který je využíván pro desaktivaci pecních, případně rafinačních strusek při výrobě oceli, respektive při jejím mimopecním zpracování.

Čtěte také: Dětské papírové pleny: složení a likvidace

Slouží pro snížení oxidačního potenciálu ocelářských strusek nebo ocelové lázně. Využitelnost kovového hliníku v Recal je plně srovnatelná s běžně používaným hliníkem pro desoxidaci. Současně přítomný Al2O3 má příznivý vliv na úpravu a složení zejména vápenato-hlinitých rafinačních strusek. U rafinačních strusek se tímto zlepší podmínky pro dosažení jejich dobré tekutosti i podmínky pro odsíření ocelí.

Jemnozrnné nebo prachové frakce, vzniklé mletím a separací stěrů u výrobců, obsahují 5-15 % kovového hliníku, 1-5 % karbidů, 1-3 % nitridů, 5-15 % rozpustných solí, 55-70 % oxidů a legovací prvky. Při styku s vodou uvolňují zapáchavé plyny obsahující amoniak, vodík, metan ve složení cca 40-50 % H2, 1-8 % CH4, 3-10 % NH3. Materiál je prašný.

Odpadní strusky z metalurgie

Odpadní strusky z výroby oceli, litiny, resp. dalších železných slitin patří k bezproblémovým typům odpadů. Jejich složení (zatuhlá tavenina oxidů hliníku, křemíku, vápníku a hořčíku skelného charakteru, minimum kovů, nepřítomnost solí) z nich činí zcela inertní materiál, který je nerozpustný ve vodě a velmi málo i v kyselinách. Jelikož mají tyto materiály velmi dobré mechanické vlastnosti, lze je využít jako stavební materiál, pro posyp komunikací. Bazické strusky lze po úpravě používat jako součást zemědělských hnojiv.

Výjimkou jsou odpady z některých sléváren šedé litiny, kde vznikají strusky s obsahem karbidu vápníku. Takové odpadní strusky přirozeně reagují s vodou (srážky, vzdušná vlhkost) za tvorby acetylénu.

Odpadních strusek z metalurgie neželezných slitin je mnohem méně. V této metalurgii se však používá široká škála chemických látek a přípravků jako struskotvorných přísad, takže i strusky a odpadní produkty jsou velmi různorodé.

Čtěte také: Zdravotnický odpad a jeho definice

Při výrobě olova podle historických postupů vznikají vysoce stabilní strusky, které lze z hlediska vyluhovatelnosti vodou zařadit do výluhové třídy II.a, resp. II.b. Jsou také extrémně odolné povětrnostním vlivům. Při modernějších technologiích (recyklace olova a jeho slitin ) vznikají tzv. solné strusky, jejichž podíl soli může činit až 80 % . Jejich vodný výluh ze strusky pak až desetinásobně překračuje limity III. výluhové třídy v případě chloridů, síranů a rozpuštěných látek a výrazně jsou překračovány i limitní hodnoty arsenu, antimonu resp. dalších parametrů výluhu. Ve svém nativním stavu proto může mít daný typ strusky nebezpečnou vlastnost číslo H13, vyvolanou vysokou vodivostí výluhu.

Recyklace elektroodpadu

Charakteristickým rysem současné elektroniky je rychlý růst integrace. To vyvolává snížení počtu součástek na DPS. Při recyklaci je velký podíl lidské práce. To snižuje hodnotu recyklované elektroniky a činí celý recyklační proces méně ekonomický výhodným.

Nejvíce zastoupený a také nejžádanější kov přítomný v elektroodpadech je zlato. To je možno selektivně a snadno izolovat loužením zředěnými roztoky alkalických kyanidů. Podmínkou je, aby pozlacený materiál byl obnažen, tedy jeho povrch byl přístupný kontaktu s loužícím roztokem. To bývá splněno při ručním rozebírání odpadu. Loužení má vysokou účinnost a jeho výhodou je fakt, že ostatní kovy nejsou dotčeny. Nejčastěji používané slitiny na bázi Cu, Zn, Ni tak mohou být dále metalurgicky rafinovány, aniž by tyto kovy přecházely do roztoků a z nich musely být složitě izolovány.

Klasický CRT (Cathod Ray Tube) zobrazovač se z hlediska recyklace skládá ze dvou základních částí: obrazové části a katodové trubice. Obrazovou část tvoří stínítko, luminofor a maska obrazovky. Obrazovky CRT zobrazovačů se vyrábějí z několika druhů skel. Sklo hrdla monitoru obsahuje 30 % PbO, sklo kónusu obsahuje 20 % PbO a sklo stínítka 10 % oxidu baria nebo stroncia. Další součásti zobrazovače obsahují významný podíl dalších nebezpečných kovů jako je kadmium a berylium.

Technologie LCD funguje na principu natáčení tekutých krystalů, které tak mění své vlastnosti. Problémem LCD panelů je obsah rtuti a problematika tekutých krystalů, vyrobených z organických látek.

Recyklace zobrazovačů se skládá z recyklace plastů, kovů a skla, pokud je to vhodné. Doposud nebyla vytvořena bezpečná technologie recyklace LCD panelů a plasmových obrazovek. Proto většina z nich se odstraňuje jako nebezpečný odpad, nebo čekají ve skladech společností, až výzkum postoupí dále a bude možno tyto je bezpečně recyklovat. Recyklace těchto panelů bude činností čistě ekologickou.

Mobilní telefony patří mezi nejčastěji obnovované elektrospotřebiče. Mobil obsahuje značné množství drahých kovů, zejména zlato. Podle odhadů v českých domácnostech se nachází zhruba deset milionů nepoužívaných mobilů. Pokud se mobil dostane do recyklačního procesu, recykluje se stejně jako např. prostředky výpočetní techniky.

Primární články (baterie)

Primární články (baterie) se dělí podle katalogu odpadů na niklkadmiové, alkalické a baterie obsahující rtuť a další. Netříděné elektrochemické články (niklkadmiové, alkalické) se zpracovávají procesem nazývaným Recytec. Směs baterií je v kontinuální pyrolýzní peci podrobena suché destilaci při teplotě 600 až 650 °C. Veškeré těkavé složky jsou poté v kondenzačním prostoru ochlazeny na 30 °C. Zkondenzovaný podíl se v odstředivce dělí na tři produkty. Tuhý podíl ze suché destilace je ochlazován a postupně drcen a tříděn za mokra.

Recyklace železa a oceli

Železo a ocel patří mezi nejvýznamnější druhy kovového odpadu - tvoří jádro kovového šrotu ze staveb, demolic, výroby i běžného spotřebního zboží. V domácnostech vzniká železný odpad nejčastěji při rekonstrukcích, vyklízení nebo při vyřazení vybavení - např. staré topení, kovové regály, konstrukce nábytku, nářadí nebo spotřebiče s kovovým rámem. Největším producentem železného a ocelového odpadu je stavební a demoliční činnost - výztuže, ocelové konstrukce, traverzy, plechy, potrubí, lešení nebo kovové stropy.

Recyklace železa a oceli je extrémně efektivní - recyklovaný kov si zachovává své vlastnosti, a lze ho donekonečna vracet do oběhu bez ztráty kvality. Železný šrot není jen odpad - je to strategická surovina. Železný a ocelový odpad je jeden z nejlépe recyklovatelných materiálů - recyklace oceli šetří až 74 % energie oproti výrobě z primárních surovin.

Po vytřídění, vyčištění a roztavení v hutích nebo pecích se z nich stává plnohodnotná surovina pro nový cyklus výroby. Z druhotné oceli se vyrábějí karoserie, disky kol, rámové prvky nebo výztuhy do nových automobilů.

Proces recyklace oceli:

• Sběr a třídění: Kovový šrot se sbírá a třídí podle typu a kvality.
• Úprava: Šrot se čistí od nečistot a upravuje se do vhodné formy pro tavení.
• Metalurgická úprava: Tekutá ocel prochází procesem metalurgické úpravy pro dosažení požadovaných vlastností.
• Výroba nových produktů: Z recyklované oceli se vyrábějí nové produkty.

Recyklace kovových obalů

Kovové obaly nejsou jen plechovky od nápojů - patří sem i konzervy od masa, polévek, paštik, rybiček, oliv, ale také alobal, různá kovová víčka, tuby, plechovky, spreje a další. A právě třídění kovových materiálů má smysl!

V tomto článku se ale zaměříme na třídění a recyklaci odpadu z kovů. Kovy lze recyklovat donekonečna. Například v USA jsou od roku 1888 v oběhu tři čtvrtiny hliníku, který tam byl vyroben.

Podle nejnovějších údajů vytřídil každý obyvatel v průměru 30,5 kg kovového odpadu včetně kovů, které lidé odevzdávali i do výkupen. K recyklaci bylo předáno za celý rok 2024 téměř 50 000 tun kovového odpadu, v přepočtu tak bylo ušetřeno více než 77 000 tun emisí CO₂ ekv.

Od roku 2015 mají obce povinnost zajistit svým obyvatelům možnost třídit kovy a kovové obaly. V ČR bylo na konci roku 2024 k dispozici více než 227 000 nádob na třídění kovů. Toto číslo zahrnuje nejen samostatné nádoby na třídění kovů označené šedou samolepkou, ale nádoby určené k třídění různých druhů odpadu společně - jedná se o tzv. multikomoditní sběr odpadu. V takovém případě můžeme třídit kovy například společně s plasty do jednoho kontejneru. Sběrná síť se navíc neustále rozšiřuje a třídění kovů je tak čím dál dostupnější.

Materiálové znovupoužití vytříděných kovů vede ke značným úsporám vody a energie. Například při výrobě produktů z recyklovaného hliníku ušetříme až 95 % energie oproti výrobě z primárních surovin. Taková úspora je nezanedbatelná, proto pokud to jde, třiďte hliník! Obdobně je tomu ale také u jiných druhů kovových odpadů, proto stojí za to vědět, kam kovové odpady vyhodit.

Třídění kovů má obrovský ekologický i ekonomický význam. Z hlediska materiálových úspor lze například recyklací jednoho kilogramu hliníku ušetřit až 8 kilogramů bauxitu a 4 kilogramy chemických látek, které by jinak byly potřeba při výrobě nového hliníku z primárních surovin.V případě oceli víme, že recyklace jedné tuny oceli znamená úsporu až 1100 kg železné rudy, 630 kg uhlí a 55 kg vápence.

Odpady vznikající při tváření a povrchové úpravě kovů a plastů

Odpad skupiny 12 01 vzniká při tváření a povrchové úpravě kovů a plastů - typicky jde o kovové třísky, plastové výbrusy, olejnaté emulze či kaly z broušení a frézování. Často obsahuje cenné kovy vhodné k výkupu, ale může být i nebezpečný kvůli olejům či chemickým látkám.

Firmy a provozy, které produkují odpad z tváření nebo mechanické povrchové úpravy kovů a plastů, by měly především zajistit jeho důsledné třídění - oddělit kovové třísky, plastové odřezky a olejové kapaliny. Kovový odpad má vysokou hodnotu pro výkup a recyklaci, proto se vyplatí jej uchovávat v čisté a nekontaminované podobě.

Některé složky mají vysokou ekonomickou hodnotu (zejména neželezné kovy), jiné vyžadují speciální nakládání kvůli obsahu olejů či chemických látek.

Příklady odpadů:

• Piliny a třísky železných kovů a úlet železných kovů.
• Neželezné kovy: Zahrnují měď, bronz, mosaz, hliník, olovo, zinek a cín.
• Čisté plastové odřezky z lisování, frézování či vrtání plastových dílů.
• Použité oleje s chlórovanými přísadami.
• Použité minerální oleje bez halogenů, avšak s obsahem kovových částic a přísad.
• Směsi vody, oleje a aditiv používané při chlazení a mazání.
• Syntetické kapaliny s dlouhou životností, které se po použití klasifikují jako nebezpečný odpad.
• Použité mazací a konzervační prostředky, které mohou obsahovat těžké kovy nebo ropné příměsi.
• Zbytky tavidel, kovové rozstřiky, prach z filtrace svařovacích pracovišť.
• Směsi kovového prachu, olejů a abraziv.

tags: #odpad #pri #taveni #kovu #druhy

Oblíbené příspěvky:

• Obnovitelné zdroje energie ve výuce
• Jindřich Jánský: Odpady a recyklace
• Příručka Greenpeace: Udržitelná energie
• Čištění silně znečištěných povrchů
• Skladka Vlastovičky: Přehled Odpadového Hospodářství