Komunálna a priemyselná energetika

energeticky efektívne riešenia v komunálnej a priemyselnej praxi

Recyklácia hliníka prináša výrazné energetické úspory
23. Jun. 2014 | autor: Vlasta Rafajová
Nízka hmotnosť, ľahká opracovateľnosť a odolnosť voči korózii sú hlavnými dôvodmi, prečo je hliník jednou zo základných surovín z kategórie kovov, využívaných v priemysle na celom svete. Aktuálna svetová produkcia hliníka predstavuje asi 64 miliónov ton ročne, a pretože hliník patrí medzi najrozšírenejšie prvky na Zemi, dokonca je najrozšírenejším kovom obsiahnutým v zemskej kôre, mohlo by sa zdať, že jeho recyklácia nie je natoľko prioritná ako recyklácia iných kovov. Opak je však pravdou, keďže prvovýroba hliníka z hliníkovej rudy – bauxitu – je extrémne energeticky náročným procesom. Recyklácia hliníkového odpadu je teda naozaj namieste.

Oproti výrobe z prírodnej suroviny - bauxitovej rudy možno ušetriť recykláciou hliníka v každej tone vyrobenej zliatiny približne 4 tony bauxitu a až 95% potrebnej energie. Akciová spoločnosť Confal v Slovenskej Ľupči je najväčším recyklátorom hliníka na princípe pretavovania šrotu na Slovensku. V tomto roku spracuje 13 až 14 tisíc ton hliníkových odpadov, z ktorých vyrobí 11 000 ton kvalitných zlievarenských zliatin hliníka na opätovné využitie v priemysle.

Hala prípravy suroviny. V oddelených boxoch sú roztriedené a uskladnené jednotlivé druhy hliníkového odpadu. Ich kombináciou s presným dávkovaním sa pripraví vsádzka na prvotné natavovanie v rotačnej peci.


Autovraky, panvice, plechovky, tavebný odpad - stery
Takmer 100 percent hliníkovej suroviny, ktorú Confal spracúva predstavuje druhotná surovina – hliníkový šrot pochádzajúci z priemyselných prevádzok (špony, chybné výlisky, zvyšky z odliatkov), šrot pochádzajúci z demolácie a likvidácie (stavebné profily, triedený drvený odpad z autovrakov, časti motorov, disky kolies) až po zberový odpad z domácností (použitý riad) a obalové materiály (plechovky, viečka z jogurtov, potravinová hliníková fólia). Prvým stupňom recyklácie hliníka je preto dôsledné triedenie jednotlivých druhov vstupnej suroviny, odstraňovanie mechanického železa (najmä spojovacieho materiálu – napríklad skrutiek), prímesí iných kovov či plastových súčastí. Veľké kusy tvárneného hliníkového odpadu sa za týmto účelom najskôr šrédrujú. Drvenie zabezpečí uvoľnenie plastových súčastí i čiastočné odstránenie – obitie povrchových úprav hliníka (farebných náterov a lakov). Odlievaný odpad sa fyzicky triedi, odpad z tavenia hliníka v zlievarňach, tzv. stery sa pripravujú na spracovanie drvením a sitovaním.

Jeden z typov vstupnej suroviny predstavujú stery - trosky  z tavenia, ktoré Confal, a.s., nakupuje od svojich odberateľov, ale aj iných firiem. Vznikajú v zlievarňach pri finálnej úprave zliatin v taviacich a udržovacích peciach. Na povrchu kovového kúpeľa sa pri odstraňovaní  plynov a nekovových prímesí, usadzujú peny, ktoré sa zbierajú do vyhradených nádob, kde stuhnú. Obsahujú ešte značný zvyškový obsah kovu, zlievareň ho však už nedokáže zo sterov získať späť. Recyklačná prevádzka v Slovenskej Ľupči  stery najskôr upraví na granulát, ktorý opätovne prepracuje tavením, a vráti tak  hliník do výrobného procesu.


Snahou je, čo najdôslednejšie v predpríprave odpadovú surovinu vyčistiť, aby pri finalizácii nebol problém s jej chemickým zložením. Zvlášť problematické sú farby a laky, pretože v procese tavenia horia, prispievajú tak k stratám kovu a vytvárajú chemické zlúčeniny, ktoré treba zachytávať na filtračných zariadeniach. Podľa výrobno-technického riaditeľa Confal, a. s., Jána Šeďa, sú na opätovné spracovanie najvhodnejšie odpady zo zlievarní, pri ktorých je garantované chemické zloženie bez prímesí, spracovať však treba všetky druhy hliníkových odpadov.
„Nami vyrábané zlievarenské zliatiny majú garantované chemické zloženie v súlade s európskymi normami alebo požiadavkami zákazníka. Väčšinou však ide o zliatiny definované podľa európskych noriem, pri ktorých si zákazníci v rámci normou povolených tolerancií ešte zúžia množstvo povoleného obsahu prímesí. Preto je predpríprava vstupnej suroviny pre nás kľúčová,“ vysvetľuje J. Šeďo.

Ďalší druh vstupnej suroviny tvorí napríklad hliníkový odpad zo strojárskej výroby. Chybné odliatky z automobilového priemyslu výrobca znehodnotí proti prípadnému zneužitiu a posúva na pretavenie recyklátorovi hliníka.


Zlievarne, ktoré odoberajú hotovú produkciu spoločnosti sú často aj dodávateľmi vstupnej suroviny pre recykláciu hliníka. Confal im preto poskytuje komplexný recyklačný servis s časovo presnou logistikou prispôsobenou každému zákazníkovi tak, aby nadväzovala na jeho výrobné procesy.

Natavovanie a finalizovanie
Desaťtonová rotačná pec slúži na prvotné natavovanie vsádzky. Vytriedený a upravený šrot sa vsádzkuje do tekutého kovu bez dodatočnej úpravy, vsádzka sa však kombinuje zo všetkých typov šrotov s ohľadom na minimalizáciu nákladov.

Pohľad na rotačnú pec s kapacitou 10 ton, ktorá slúži na prvotné natavovanie vsádzky.


Konštrukcia a princíp fungovania rotačnej pece v prevádzke Confal, a. s. predstavuje najmodernejšie know-how v oblasti rotačných pecí. Spôsob tavenia s minimálnym potrebným množstvom taviacich solí znamená ekologické a energeticky úsporné spracovanie hliníkových šrotov. „Technológia tavenia v tejto peci dovoľuje zužitkovať aj najmenej hodnotné odpady (stery, čiastočne znečistené odpady). Horákový systém umožňuje dospaľovať uhľovodíky v peci prídavným kyslíkom. Tým z uhľovodíkových nečistôt získavame spätne energiu vo vnútri pece, čo znižuje energetické náklady na tavenie. Základným energetickým médiom vo výrobe je zemný plyn, spaľovaný s prídavkom kyslíka do vzduchu, prípadne možno taviť iba kyslíkom. Závisí to od druhu vsádzky,“ uvádza J. Šeďo.

Po kontrole chemického zloženia sa pretavený hliník vylieva z ustaľovacej pece do formy na pohyblivom páse, kde roztavená masa nadobudne tvar finálneho výrobku – ingotu.


Z rotačnej pece tekutý kov postupuje žľabovým systémom do jednej z dvoch ustaľovacích komorových pecí, kde sa finalizuje chemické zloženie roztaveného hliníka, prebieha rafinácia kovov – čistenie od nežiaducich prímesí.
Po niekoľkonásobnej kontrole chemického zloženia sa roztavený kov vylieva na pás do foriem, kde stuhne do podoby hotových produktov – hliníkových ingotov.

Spektrum vyrábaných zliatin v  Confal, a.s., je veľmi široké a zahŕňa takmer celú európsku normu. Zákazník si podľa potreby určuje východziu normu, individuálne odchýlky a obmedzenia percentuálneho obsahu jednotlivých prvkov, prípadne doplnenie ďalších - legovanie a modifikáciu.


Prepojenie teórie a praxe
Napriek vybavenosti modernou technológiou na recykláciu hliníka Confal, a. s., systematicky pracuje na ďalších riešeniach, ktoré energetickú efektívnosť výrobných procesov ešte zvyšujú. Od roku 2010 spoločnosť aktívne využíva odpadové teplo spalín z taviaceho agregátu. Technologický celok rekuperátora na spätné získavanie tepla zo spalín je výsledkom výskumu Strojníckej fakulty Žilinskej univerzity (ŽU) úspešne aplikovaným do výrobnej praxe.
Rekuperátor je inštalovaný na komorovej taviaco-ustaľovacej peci (jej kapacita je 16 ton). Ide o celý systém - komplex zariadení, ktorého hlavné časti tvoria dva výmenníky tepla. V prvom (spaliny – vzduch) sa vzduch predohrieva na teplotu do 200 °C pre spaľovanie v rekuperačnom horáku, za ním nasleduje druhý výmenník (spaliny – voda), kde sa zachyteným teplom zo spalín ohrieva voda na teplotu 60 až 80 °C. Tá sa potom potrubným systémom transportuje na vykurovanie administratívnej budovy a sociálneho zázemia výrobnej haly. Celý rekuperátor je programovo ovládaný a v prípade vzniku porúch či nadmerných teplôt nad nastavené hodnoty, riadiaci systém zasahuje a upravuje režim rekuperačného výmenníka. Je tiež vybavený bypass-om, ktorý v prípade poruchy obíde celý rekuperátor. Horúce spaliny pri takomto režime odchádzajú do odťahového systému s filtrami tak, aby rekuperátor nebol poškodený.
Rekuperátor na spätné získavanie tepla zo spalín je v prevádzke už štvrtý rok. Ako hovorí J. Šeďo jeho prevádzka sa za ten čas osvedčila. „Nakoľko ide o vývojové zariadenie, konkrétne čísla ohľadom úspor sú považované za citlivé informácie, pretože naša spoločnosť nie je jedinou organizáciou, ktorá sa projektu so Žilinskou univerzitou zúčastňuje. V každom prípade možno povedať, že vypočítaná návratnosť investície sa plní, vieme tiež potvrdiť, že inštalovaním rekuperačného systému a rekuperačného horáka sa spotreba zemného plynu na tejto peci výrazne znížila,“ uvádza J. Šeďo.
V súčasnosti Žilinská univerzita spolupracuje na komercializácii tejto technológie spoločne s Centrom vedecko-technických informácií SR, ktoré realizuje projekt NITT SK zameraný na podporu prenosu výsledkov výskumu do praxe. Na základe tejto spolupráce mohla napríklad ŽU zabezpečiť patentovú ochranu navrhnutého riešenia rekuperátora pre ťažký priemysel.

Vnútropodniková logistika s využitím CNG
Ďalším príspevkom k energetickej efektívnosti celej prevádzky recyklácie hliníka je zavedenie pohonu CNG (stlačený zemný plyn – compressed natural gas) do vnútropodnikovej dopravy. Confal začal využívať CNG v tomto roku, keď po skončení životnosti nahradil tri zo šiestich vysokozdvižných vozíkov novými s pohonom na CNG a v areáli závodu v Slovenskej Ľupči vybudoval čerpaciu stanicu, ktorá je plnená z rovnakej plynovodnej prípojky, ktorá privádza zemný plyn aj do výroby (taviacich pecí). Tým si Confal vytvoril podmienky na ďalší rozvoj a využitie tohto druhu paliva. Predpokladaná návratnosť investície do CNG vozíkov je do 5 rokov.

Na internú logistiku Confal, a.s., využíva vysokozdvižné vozíky, ktoré v rámci pravidelnej obnovy parku postupne obmieňa za vozíky s pohonom na stlačený zemný plyn.


J. Šeďo v tejto súvislosti pripomína, že firma bude vo využívaní pohonu CNG pokračovať nielen už začatou výmenou vozíkov, ale uvažuje aj o postupnej obmene flotily firemných osobných automobilov. Ďalšia prevádzka Confal, a. s. sa totiž nachádza v neďalekej Banskej Bystrici, kam sa uskutočňuje aj najviac výjazdov firemnými vozidlami. To je z hľadiska dojazdu automobilov na CNG optimálne. Zavedenie pohonu CNG pre osobné autá bude teda pre firmu znamenať nielen dlhodobú ekonomickú výhodu v podobe nízkych prevádzkových nákladov na pohonné hmoty, ale aj výrazný príspevok k ekologickosti fungovania prevádzky.

Čerpacia stanica CNG v areáli firmy je vybavená aj zásobníkmi, čo na rozdiel od klasického kompresorového čerpania umožňuje výrazne skrátiť dobu tankovania. Vysokozdvižný vozík si zo zásobníkov naplní nádrž za tri minúty a s plnou nádržou dokáže fungovať počas celej osemhodinovej pracovnej zmeny.


Adresa redakcie: Trilobyte, s.r.o., Terasy 3471, 010 15 Žilina, telefón: +421 41 565 17 51, info@trilobyte.sk
© Trilobyte, s.r.o. Autorské práva sú vyhradené a vykonáva ich prevádzkovateľ portálu.
0.9984 s.