Досвід розробки та промислового впровадження сучасних термотехнологічних агрегатів для переплавляння відходів алюмінієвих сплавів
The article is devoted to highlighting of the current problem of complete processing of aluminium waste for production of aluminium grade alloys using modern equipment. Advantages of processing of aluminium-containing wastes for production of grade alloys are given. The most common groups are classi...
Saved in:
| Date: | 2023 |
|---|---|
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Physico-technological Institute of Metals and Alloys
2023
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/129 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Metal and Casting of Ukraine |
| Download file: |  |
Institution
Metal and Casting of Ukraine| _version_ | 1871465352184987648 |
|---|---|
| author | Алексеєнко, В.В. Васечко, O.O. Сезоненко, О.Б. |
| author_facet | Алексеєнко, В.В. Васечко, O.O. Сезоненко, О.Б. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "В.В. Алексеєнко",
"institution": "Інститут газу НАН України"
},
{
"author": "O.O. Васечко",
"institution": "Інститут газу НАН України, Національний технічний університет України «КПІ ім. Ігоря Сікорського»"
},
{
"author": "О.Б. Сезоненко",
"institution": "Інститут газу НАН України"
}
] |
| author_sort | Алексеєнко, В.В. |
| baseUrl_str | https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-22T13:37:39Z |
| description | The article is devoted to highlighting of the current problem of complete processing of aluminium waste for production of aluminium grade alloys using modern equipment. Advantages of processing of aluminium-containing wastes for production of grade alloys are given. The most common groups are classified. The cost of the energy component in the secondary processing of aluminium-containing wastes and the reasonable economic feasibility of such processing is analyzed. The importance of controlling of emission levels of harmful substances during the processing of secondary aluminum was noted. Working zones of furnaces for secondary aluminium remelting irrespective of design features are described. The design of the most common furnaces in Ukraine for the processing of secondary aluminum, namely single-chamber with dry inclined hearth, tree-chamber, rotary (rotating), were analyzed. It is noted that the main advantage of rotary furnaces is the unquestioning advantage in productivity, while rotary furnaces have a number of significant disadvantages. Particular attention is paid to the main disadvantages of rotary melting furnaces. Features of lining operation, which contacts with melt in aluminium-melting furnace, are considered. On the basis of many years’ experience in development and operation of heating systems of industrial smelting furnaces it is proposed the special design of a furnace-mixer for holding of molten aluminium casting alloys, where as a heating system there is installed a ceiling flat-flask multi-nozzle burner. The scheme of the design of the furnace mixer and the advantages during its implementation are given. Thanks to the successful design, small costs of natural gas are ensured, together with the absence of metal carbon monoxide, which positively affects the qualitative and quantitative emission of harmful substances, which allows to unload the dust-gas trap system and reduce environmental pollution. |
| first_indexed | 2026-03-12T15:50:40Z |
| format | Article |
| fulltext |
26 ISSN 2077-1304. Met. lit'e Ukr., vol. 28, 2020. № 4 (323)
мовмісних відходів з відновленням хімічного складу
до 99,98 % від початкового.
В якості основних груп відходів виділяються на-
ступні [2]:
– кабельно-провідникова продукція, ізольована,
лакована і без покриттів;
– будівельні профілі, відходи при їх виробництві,
перфорація;
– кліше поліграфкомбінатів;
– алюмінієві і біметалічні радіатори опалення;
– корпуси двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ),
картери, інше;
– елементи кузовів авто;
А
люміній і алюмінієві сплави є цінними конструкцій-
ними матеріалами, мають найширшу сферу засто-
сування від ракетно-космічної галузі до медицини і
будівельних матеріалів. Разом із тим, виробництво
первинного алюмінію з бокситів пов'язано з великими
енерговитратами, що позначається на його високій вар-
тості, а видобуток бокситів також завдає істотної шкоди
навколишньому природному середовищу [1]. Тому напрям
із отримання алюмінію шляхом переробки алюмовмісних
відходів ніколи не втрачав своє актуальності і потребує
постійного накопичення та вивчення отриманого досвіду.
Однією з унікальних властивостей алюмінію є
можливість його практично повної переробки з алю-
ISSN 2077-1304. Met. lit'e Ukr., vol. 28, 2020, № 4 (323), xx-xx
УДК: 669.054.8:669.71
В.В. Алексеєнко1, канд. техн. наук, ст. наук. співр., e-mail: a-vv@ukr.net, https://orcid.org/0000-0002-9060-4902
O.O. Васечко1,2, мол. наук. співр., асистент, e-mail: lex-vas@ukr.net, https://orcid.org/0000-0002-2919-6348, Web of Science
ResearcherID: J-5794-2017
О.Б. Сезоненко1, наук. співр., e-mail: alsez@ukr.net, https://orcid.org/0000-0001-6386-2044
1Інститут газу НАН України (Київ, Україна)
2Національний технічний університет України «КПІ ім. Ігоря Сікорського» (Київ, Україна)
Досвід розробки та промислового впровадження сучасних
термотехнологічних агрегатів для переплавляння відходів
алюмінієвих сплавів
Статтю присвячено висвітленню актуальної проблеми повної переробки алюмовмісних відходів для отримання
марочних сплавів алюмінію з використанням сучасного устаткування. Наведено переваги такої переробки. Кла-
сифіковано найбільш розповсюджені групи. Проаналізовано вартість енергетичної складової при вторинній пе-
реробці алюмовмісних відходів та обґрунтовано економічну доцільність такої переробки. Відзначено важливість
контролювання рівнів емісії шкідливих речовин в процесі перероблення вторинного алюмінію. Описано робочі
зони печей для переплавки вторинного алюмінію незалежно від конструктивних особливостей. Проаналізовано
конструкції найбільш розповсюджених печей в Україні для переробки вторинного алюмінію, а саме однокамер-
них з сухим нахиленим подом, трикамерних, роторних (обертових). Відзначено, що основною перевагою ротор-
них печей є беззаперечна перевага в видатності, при цьому роторні печі мають ряд суттєвих недоліків. Особливу
увагу приділено основним недолікам роторних плавильних печей. Розглянуто особливості роботи футерівки, що
контактує з розплавом в алюмоплавильній печі. Запропоновано на підставі багаторічного досвіду розробки та
експлуатації систем опалення промислових плавильних печей, спеціальну конструкцію печі-міксера для витрим-
ки розплаву алюмінієвих ливарних сплавів, де в якості системи опалення встановлено стельовий плоскофакель-
ний багатосопловий пальник. Наведено схему конструктивного устрою печі-міксера та переваги при її впрова-
дженні. Завдяки вдалій конструкції забезпечуються незначні витрати природного газу в сукупності з відсутністю
угару металу, що позитивно впливає на якісні та кількісні показники емісії шкідливих речовин, що дозволяє роз-
вантажити систему пило-газоуловлювання та зменшити забруднення довкілля.
Ключові слова: алюмінієві сплави, відходи, металургія, перероблення, міксер, печі, промисловість.
https://doi.org/10.15407/steelcast2019.10.064
ТЕХНОЛОГІЇ ВИРОБНИЦТВА І ПРОЦЕСИ ЛИТТЯ МЕТАЛІВ ТА СПЛАВІВ
27ISSN 2077-1304. Met. lit'e Ukr., vol. 28, 2020. № 4 (323)
ТЕХНОЛОГІЇ ВИРОБНИЦТВА І ПРОЦЕСИ ЛИТТЯ МЕТАЛІВ ТА СПЛАВІВ
– зона накоплення розплаву, флюсування, рафіну-
вання, перемішування;
– зона витримки, доведення остаточного хімічного
складу, підшихтування, по закінченню всіх процесів –
розлив (в виливниці конвеєру, на кристалізатори го-
ризонтальної заготівки або вертикальних машин лит-
тя стовпів тощо).
В практичному застосуванні саме роторні пла-
вильні печі користуються найбільшим попитом серед
спеціалізованих металургійних підприємств, завдяки
високим (у порівнянні з аналогами) показникам по пи-
томій видатності по розплаву, відсутності «мертвих»
або «застійних» зон, інтенсивності процесів рафіну-
вання з додаванням флюсів та лігатур [7].
На рис. 1 наведено приклади конструктивного
устрою найбільш розповсюджених печей в Україні –
а) однокамерних з сухим нахиленим подом; б) трика-
мерних; в) роторних (обертових).
Основні недоліки роторних плавильних печей [8]:
– відсутність стаціонарної камери для накопичен-
ня та витримки розплаву перед розливанням;
– практично неможливо застосовувати пристрої
для рекуперації теплової енергії шляхом підігріву по-
вітря спалювання на пальниках;
– високі вимоги до стійкості органів механізації, що
працюють в важких умовах частих теплозмін, випро-
мінювання з робочої камери, механічного наванта-
ження, високої запиленості робочої зони промисло-
вого цеху;
– високі вимоги до якості, складу та властивостей
футерувальних матеріалів.
Але, незважаючи на вищеперелічені недоліки,
основною перевагою роторних печей є беззаперечна
перевага в видатності. Для порівняння, стаціонарна
ванна відбивальна газова піч, об'ємом до 20 тонн
по розплаву має видатність, відповідно, 20 тонн/до-
ба по виходу відливок марочного сплаву. При цьому,
роторна піч із об’ємом до 5,5 тонн по розплаву має
видатність до 40 тонн/доба. Завдяки високій видат-
ності останньої, питомі витрати природного газу двох
печей практично співпадають: 76 нм3/т у стаціонарної
печі та 80 нм3/т у роторної печі.
Окремо необхідно зупинитись на особливостях
роботи футерівки, що контактує з розплавом в алю-
моплавильній печі. Робочий шар футерівки піддаєть-
ся комплексному впливу, а саме: температура пічного
середовища – до 1000 °С над розплавом (при тем-
пературі самого розплаву 720–740 °С); механічний
вплив від інструменту для чищення печі від шлаку;
механічний вплив при завантаженні важких еле-
ментів шихти, наприклад корпусів двигунів (вага до
300 кг); термохімічний вплив в зоні розділу фаз за
умови наявності активних (галогени F, Сl) елементів,
а також металів (Mg, Fe), неметалів (Si), перехідні
елементи (В). Також серед негативних факторів, що
впливають на стійкість футерівки, відмічається пері-
одичність роботи плавильних печей, велика кількість
простоїв, зупинок, що пов'язано переважно з логісти-
кою виробництва в цілому.
Найкращі показники стійкості до комплексного
впливу показують комбіновані багатошарові бетонні
– банки з-під напоїв;
– посуд, побутові прилади, інше.
Для металургійного перероблення алюмінієвих
відходів традиційно використовують газові плавиль-
ні відбивальні печі. За конструктивним устроєм – од-
но- дво- та трикамерні, стаціонарні або механізовані
(обладнані гідравлічними системами для піднімання/
опускання), а також роторні плавильні агрегати [3]. В
печі відбувається ряд фізичних та термохімічних про-
цесів в ході підготовки якісного (марочного) сплаву,
який має задані властивості та склад [4, 5]:
– нагрівання, плавлення, доведення розплаву до
заданої температури;
– вигоряння органічних та неорганічних включень,
покрить тощо;
– рафінування, дегазація, видалення оксидів та
домішок;
– перемішування для вирівнювання поля темпера-
тур та складу по об'єму розплаву.
Тобто, сучасна піч для алюмінієвих відходів пред-
ставляє собою складний термотехнологічний комп-
лекс. На особливості конструктивного устрою печей
має неабиякий вплив економічна складова процесу
металургійної переробки відходів. А на прикладі на-
ступного розрахунку можна показати долю енерге-
тичної складової у собівартості продукції.
Так, станом на літо 2020 року ціна на LME (Лон-
донська біржа металів) на алюміній складає мінімум
1420 $/т, або в перерахунку – 37 914 грн/т. Втрати
за рахунок дисконтування можна прийняти на рів-
ні 20 %, тому за тонну алюмінію можна отримати
30 331 грн. Як показує досвід виробників алюмінію із
лому середня витрата енергоресурсів на виплавку
тонни алюмінію буде наступною:
1) витрата природного газу – приблизно 100 м3 при
середній вартості природного газу для промисловості
3,7 грн/м3;
2) витрати на електроенергію, доставку та інші ви-
датки складатимуть +50 % до видатків на природний газ.
Відповідно загальні витрати на енергоресурси на
виплавку 1 тонни продукції складатимуть:
3,7·100 + 0,5 (3,7·100) = 555 [грн]. (1)
Отже, доля енергетичної складової у собівартості
продукції буде:
555/30 331·100 % ≈ 2 %. (2)
Тому основними факторами визначення собівар-
тості є показники втрат алюмінію (на окислювання),
швидкість процесу фазового переходу, досконалість
процесів доведення складу та властивостей металу
до заданого еталону. Особливо важливим також є рі-
вень впливу на навколишнє природне середовище,
контролювання рівнів емісії шкідливих речовин в про-
цесі перероблення.
Незалежно від конструктивних особливостей, печі
мають нижчеперелічені робочі зони [6]:
– зона нагрівання, плавлення і видалення Fe-
вмісних домішок;
28 ISSN 2077-1304. Met. lit'e Ukr., vol. 28, 2020. № 4 (323)
ТЕХНОЛОГІЇ ВИРОБНИЦТВА І ПРОЦЕСИ ЛИТТЯ МЕТАЛІВ ТА СПЛАВІВ
набивні футерівки, при чому робочий шар, що безпо-
середньо контактує з розплавом, має в своєму складі
переважно корунд (Al2O3 ≥ 94–96 %) [9]. Серед сві-
тових лідерів у виробництві сумішей для футерівки
металургійних печей можна відмітити Morgan Thermal
Ceramics та Vesuvius, матеріали яких враховують ба-
гаторічний досвід виробництва та застосування на
різних високотемпературних агрегатах.
Повертаючись до конструкцій плавильних печей,
окремо варто зупинитися на варіанті конструктивного
устрою. Тут третя камера виконує функцію так звано-
го «міксера», з якого повністю підготовлений метал,
маючі задані параметри щодо температури та хіміч-
ного складу, подається на розлив в будь-яку продук-
цію (від стовпів до гранул). Такий алгоритм роботи
забезпечує ідентичність хімічного складу всієї партії
продукції.
Конструктивно міксери виконуються як в складі
плавильної печі, так і як окремий агрегат. В якості
системи опалення можуть використовуватися газо-
ві пальники або електроспіралі (дуже рідко). Відомі
міксери, які зовсім не обладнані системою опалення
(відкриті, напіввідкриті металозаборники) [6, 10].
В промисловості використовують стандартні дво-
провідні дифузійні пальники та схожі за конструкти-
вом на прості однокамерні плавильні печі, з певни-
ми недоліками (відсутність механізації для розливу,
наявність втрат металу від угару при контакті плазми
факелу пальника з поверхнею розплаву, локальні пе-
регріви тощо).
Колективом Інституту газу НАН України, на під-
ставі багаторічного досвіду розробки та експлуатації
систем опалення промислових плавильних печей,
розроблено, виготовлено та досліджено спеціаль-
Конструктивний устрій найбільш розповсюджених печей в Україні: а – однокамерна піч із нахиленим подом;
б – трикамерна піч; в – роторна піч
Рис. 1.
29ISSN 2077-1304. Met. lit'e Ukr., vol. 28, 2020. № 4 (323)
ТЕХНОЛОГІЇ ВИРОБНИЦТВА І ПРОЦЕСИ ЛИТТЯ МЕТАЛІВ ТА СПЛАВІВ
Незначні витрати природного газу в сукупності з
відсутністю угару металу позитивно впливає на якіс-
ні та кількісні показники емісії шкідливих речовин, що
дозволяє розвантажити систему пило- газоуловлю-
вання та зменшити значення приземних концентра-
цій на межі СЗЗ по оксидам металу, оксидам азоту,
окису вуглецю.
Висновки
Алюмоплавильна піч на сьогодні являє собою
складний термотехнологічний багатоцільовий агре-
гат. Для задоволення основних потреб операторів
рециклінгу алюмінію в Україні потрібні сучасні висо-
копродуктивні механізовані плавильні комплекси, що
здатні оперативно реагувати на зміну кон’юнктури
ринку щодо потреби в тих чи інших марках алюмініє-
вих сплавів. За умов жорсткого дефіциту первинного
алюмінію у сукупності з наявністю великої (і головне
поновлюваної) кількості алюмінієвих відходів, важли-
вим є підтримка та розвиток переробних підприємств,
насамперед вітчизняними розробками, які за своїми
показниками не поступаються імпортним аналогам.
Виробництво таких агрегатів в Україні забезпечує ро-
бочі місця, завантаженість підприємств, раціональні
капіталовкладення в майбутнє країни.
ну конструкцію печі-міксера для витримки розплаву
алюмінієвих ливарних сплавів, де в якості системи
опалення встановлено стельовий плоскофакельний
багатосопловий пальник. При цьому забезпечується
обмеження зони повного згоряння природного газу в
шарі 150 мм від пласкої стелі та устя сопла пальника.
Система опалення відноситься до систем непрямо-
го або побічного нагріву за рахунок випромінювання
рівномірно розжареної футерівки на поверхню роз-
плаву. За рахунок використання системи внутрішньої
рекуперації теплоти та 5-ти шарової теплової ізоляції
робочої камери печі, середні витрати природного газу
для підтримання температури 5,5 тонн розплаву на
заданому рівні 740–760 °С становлять 15–25 м3/год.
Схему конструктивного устрою міксера наведено
на рис. 2.
У режимі розливу металу корпус міксера підійма-
ється та повертається відносно центру літника (носи-
ка) на кут 110° гідравлічною системою. Подина, стіни
та стеля виконані з вогнетривкої бетонної футерівки.
Завдяки розробці з'явилась можливість комплекту-
вання спеціалізованих ливарних виробництв пічними
агрегатами повністю вітчизняної розробки та виготов-
лення, створення сучасних високомеханізованих пе-
реробних комплексів, що забезпечують продукцією
(алюмінієві чушка, відливка, заготівка, гранула) по-
тужності чорної металургії, машинобудування, вироб-
ництва будівельних матеріалів, кабельні заводи тощо.
Схема газової печі-міксера: 1 – корпус із футерівкою; 2 – рама; 3 – каркас; 4 – гідропривід підіймання печі; 5 – двері
завантаження; 6 – гідропривід двері завантаження; 7 – вісь повороту печі; 8 – газовий пальник; 9 – вентилятор дуттьовий;
10 – аспіраційна система; 11 – димовідвідний канал; 12 – маслостанція
Рис. 2.
30 ISSN 2077-1304. Met. lit'e Ukr., vol. 28, 2020. № 4 (323)
ТЕХНОЛОГІЇ ВИРОБНИЦТВА І ПРОЦЕСИ ЛИТТЯ МЕТАЛІВ ТА СПЛАВІВ
1. Галевский Г.В., Кулагин Н.М., Минцис М.Я. Металлургия вторичного алюминия: Учебное пособие для вузов. Новоси-
бирск: Наука, 1998. С. 5–6.
2. Totten G.E., MacKenzie D.S. Handbook of Aluminum. New York, NY, USA: CRC Press. 2003. Vol. 1: Physical Metallurgy and
Processes, 1st ed. 33 p.
3. Gel V.I., Rudakov D.N. Development of aluminium scrap melting technology. Non-ferrous Metals. 2013. No. 2. P. 35–39.
4. Алексеенко В.В., Васечко А.А., Никитин В.Ю., Сезоненко А.Б. Особенности и перспективы использования регенера-
тивных горелок на промышленных печах переработки лома и отходов цветных металлов. Информационно-техниче-
ский бюллетень «Литье Украины». 2017. № 10. С. 2–5.
5. Capuzzi St., Timelli G. Preparation and Melting of Scrap in Aluminum Recycling: A Review. Metals. 2018. No. 8 (249). P. 2–3.
6. Handbook of Aluminium Recycling. Fundamentals. Mechanical Preparation. Metallurgical Processing. Plant Design. ed. Ch.
Schmitz. Essen, Fed. Rep. of Germany: Vulkan-Verlag GmbH, 2006. P. 34.
7. Сезоненко А.Б., Васечко А.А. Опыт использования регенеративных горелок на промышленных печах переработки
лома и отходов цветных металлов. Теплотехніка, енергетика та екологія в металургії: колективна монографія. У
двох книгах. Книга друга / Під заг. ред. д.т.н., проф. Ю.С. Пройдака. Дніпро: Нова ідеологія, 2017. С. 31–35.
8. Ирибаррен О. Рециклинг алюминиевого скрапа: Роторные печи или системы термического удаления покрытий. Цвет-
ные металлы. 2014. № 5. С. 76–81.
9. Трусов В.А., Трусова В.П., Трусов В.В., Макаров В.В. Инновационные технологии, используемые при футеровке га-
зовых печей для плавки алюминиевых ломов. Труды Международного симпозиума «Надежность и качество». Гос.
образ. учр. высш. образ. «Пензенский государственный университет». 2010. Т. 2.
URL: www.cyberleninka.ru/article/n/innovatsionnye-tehnologii-ispolzuemye-pri-futerovke-gazovyh-pechey-dlya-plavki-
alyuminievyh-lomov/viewer
10. Первухин М.В., Тимофеев В.Н. Современные электротехнологии для производства высококачественных алюминие-
вых сплавов: монография. Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2015. С. 16–18.
ЛІТЕРАТУРА
Надійшла 07.07.2020
REFERENCES
1. Galevskij, G.V., Kulagin, N.M., Mincis, M.Ya. (1998). Metallurgy of secondary aluminium: Tutorial for universities. Novosibirsk:
Nauka, pp. 5–6 [in Russian].
2. Totten, G.E., MacKenzie, D.S. (2003). Handbook of Aluminum. New York, NY, USA: CRC Press, 2003. Vol. 1: Physical
Metallurgy and Processes, 1st ed., 33 p.
3. Gel, V.I., Rudakov, D.N. (2013). Development of aluminium scrap melting technology. Non-ferrous Metals, no. 2, pp. 35–39.
4. Alekseenko, V.V., Vasechko, A.A., Nikitin, V.Yu., Sezonenko, A.B. (2017). Features and prospects of use of regenerative
burners in industrial furnaces of recycling of scrap and non-ferrous metal wastes. Informational and technical bulletin “Lityo
Ukrainy”, no. 10, pp. 2–5 [in Russian].
5. Capuzzi, St., Timelli, G. (2018). Preparation and Melting of Scrap in Aluminum Recycling: A Review. Metals, no. 8 (249),
pp. 2–3.
6. Schmitz, Ch. (Ed.) (2006). Handbook of Aluminium Recycling. Fundamentals. Mechanical Preparation. Metallurgical
Processing. Plant Design. ed. Essen, Fed. Rep. of Germany: Vulkan-Verlag GmbH, p. 34.
7. Sezonenko, A.B., Vasechko, A.A. (2017). Experience of use of regenerative burners in industrial furnaces for recycling scrap
and non-ferrous metal wastes. Heat engineering, power engineering and ecology in metallurgy: collective monograph. In two
books. 2nd book, ed. by Projdak, Yu.S. Dnipro: Nova ideologiya, pp. 31–35 [in Russian].
8. Iribarren, O. (2014). Recycling of Aluminium Scrap: Rotary Furnaces or Thermal Removal Systems. Cvetnye metally, no. 5,
pp. 76–81 [in Russian].
9. Trusov, V.A., Trusova, V.P., Trusov, V.V., Makarov, V.V. (2010). Innovative technologies used in the lining of gas furnaces for
melting aluminum scrap. Proceedings of the International Symposium "Reliability and Quality". State educational institution of
higher education "Penza State University", vol. 2. URL: www.cyberleninka.ru/article/n/innovatsionnye-tehnologii-ispolzuemye-
pri-futerovke-gazovyh-pechey-dlya-plavki-alyuminievyh-lomov/viewer/ [in Russian].
10. Pervuhin, M.V., Timofeev, V.N. (2015). Modern Electrical Technologies for High Quality Aluminium Alloys: monograph.
Krasnoyarsk: Siberian Federal University, pp. 16–18 [in Russian].
Received 07.07.2020
31ISSN 2077-1304. Met. lit'e Ukr., vol. 28, 2020. № 4 (323)
ТЕХНОЛОГІЇ ВИРОБНИЦТВА І ПРОЦЕСИ ЛИТТЯ МЕТАЛІВ ТА СПЛАВІВ
Summary V.V. Aleksyeyenko1, PhD (Engin.), Senior Research Scientist,
e-mail: a-vv@ukr.net, https://orcid.org/0000-0002-9060-4902
O.O. Vasechko1,2, Junior Researcher, assistant, e-mail: lex-vas@ukr.net,
https://orcid.org/0000-0002-2919-6348,
Web of Science ResearcherID: J-5794-2017
O.B. Sezonenko1, Researcher, e-mail: alsez@ukr.net,
https://orcid.org/0000-0001-6386-2044
1The Gas Institute of the NAS of Ukraine (Kyiv, Ukraine)
2National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic
Institute” (Kyiv, Ukraine)
Experience of development and industrial implementation of modern thermal-technological
units for remelting aluminium alloy wastes
The article is devoted to highlighting of the current problem of complete processing of aluminium waste for production of alu-
minium grade alloys using modern equipment. Advantages of processing of aluminium-containing wastes for production of
grade alloys are given. The most common groups are classified. The cost of the energy component in the secondary process-
ing of aluminium-containing wastes and the reasonable economic feasibility of such processing is analyzed. The importance
of controlling of emission levels of harmful substances during the processing of secondary aluminum was noted. Working
zones of furnaces for secondary aluminium remelting irrespective of design features are described. The design of the most
common furnaces in Ukraine for the processing of secondary aluminum, namely single-chamber with dry inclined hearth,
tree-chamber, rotary (rotating), were analyzed. It is noted that the main advantage of rotary furnaces is the unquestioning
advantage in productivity, while rotary furnaces have a number of significant disadvantages. Particular attention is paid to the
main disadvantages of rotary melting furnaces. Features of lining operation, which contacts with melt in aluminium-melting
furnace, are considered. On the basis of many years’ experience in development and operation of heating systems of indus-
trial smelting furnaces it is proposed the special design of a furnace-mixer for holding of molten aluminium casting alloys,
where as a heating system there is installed a ceiling flat-flask multi-nozzle burner. The scheme of the design of the furnace
mixer and the advantages during its implementation are given. Thanks to the successful design, small costs of natural gas are
ensured, together with the absence of metal carbon monoxide, which positively affects the qualitative and quantitative emis-
sion of harmful substances, which allows to unload the dust-gas trap system and reduce environmental pollution.
Aluminium alloys, wastes, metallurgy, processing, mixer, furnaces, industry.
Keywords
|
| id | oai:oai.metalsandcasting.com:article-129 |
| institution | Metal and Casting of Ukraine |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-23T01:00:40Z |
| publishDate | 2023 |
| publisher | Physico-technological Institute of Metals and Alloys |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | wwwmetalsandcastingcom/27/7039c97f4fa0c0af72ceab8143da6627.pdf |
| spelling | oai:oai.metalsandcasting.com:article-1292026-07-22T13:37:39Z Experience of development and industrial implementation of modern thermal-technological units for remelting aluminium alloy wastes Досвід розробки та промислового впровадження сучасних термотехнологічних агрегатів для переплавляння відходів алюмінієвих сплавів Алексеєнко, В.В. Васечко, O.O. Сезоненко, О.Б. aluminium alloys wastes metallurgy processing mixer furnaces industry алюмінієві сплави відходи металургія перероблення міксер печі промисловість The article is devoted to highlighting of the current problem of complete processing of aluminium waste for production of aluminium grade alloys using modern equipment. Advantages of processing of aluminium-containing wastes for production of grade alloys are given. The most common groups are classified. The cost of the energy component in the secondary processing of aluminium-containing wastes and the reasonable economic feasibility of such processing is analyzed. The importance of controlling of emission levels of harmful substances during the processing of secondary aluminum was noted. Working zones of furnaces for secondary aluminium remelting irrespective of design features are described. The design of the most common furnaces in Ukraine for the processing of secondary aluminum, namely single-chamber with dry inclined hearth, tree-chamber, rotary (rotating), were analyzed. It is noted that the main advantage of rotary furnaces is the unquestioning advantage in productivity, while rotary furnaces have a number of significant disadvantages. Particular attention is paid to the main disadvantages of rotary melting furnaces. Features of lining operation, which contacts with melt in aluminium-melting furnace, are considered. On the basis of many years’ experience in development and operation of heating systems of industrial smelting furnaces it is proposed the special design of a furnace-mixer for holding of molten aluminium casting alloys, where as a heating system there is installed a ceiling flat-flask multi-nozzle burner. The scheme of the design of the furnace mixer and the advantages during its implementation are given. Thanks to the successful design, small costs of natural gas are ensured, together with the absence of metal carbon monoxide, which positively affects the qualitative and quantitative emission of harmful substances, which allows to unload the dust-gas trap system and reduce environmental pollution. Статтю присвячено висвітленню актуальної проблеми повної переробки алюмовмісних відходів для отримання марочних сплавів алюмінію з використанням сучасного устаткування. Наведено переваги такої переробки. Класифіковано найбільш розповсюджені групи. Проаналізовано вартість енергетичної складової при вторинній переробці алюмовмісних відходів та обґрунтовано економічну доцільність такої переробки. Відзначено важливість контролювання рівнів емісії шкідливих речовин в процесі перероблення вторинного алюмінію. Описано робочі зони печей для переплавки вторинного алюмінію незалежно від конструктивних особливостей. Проаналізовано конструкції найбільш розповсюджених печей в Україні для переробки вторинного алюмінію, а саме однокамерних з сухим нахиленим подом, трикамерних, роторних (обертових). Відзначено, що основною перевагою роторних печей є беззаперечна перевага в видатності, при цьому роторні печі мають ряд суттєвих недоліків. Особливу увагу приділено основним недолікам роторних плавильних печей. Розглянуто особливості роботи футерівки, що контактує з розплавом в алюмоплавильній печі. Запропоновано на підставі багаторічного досвіду розробки та експлуатації систем опалення промислових плавильних печей, спеціальну конструкцію печі-міксера для витримки розплаву алюмінієвих ливарних сплавів, де в якості системи опалення встановлено стельовий плоскофакельний багатосопловий пальник. Наведено схему конструктивного устрою печі-міксера та переваги при її впровадженні. Завдяки вдалій конструкції забезпечуються незначні витрати природного газу в сукупності з відсутністю угару металу, що позитивно впливає на якісні та кількісні показники емісії шкідливих речовин, що дозволяє розвантажити систему пило-газоуловлювання та зменшити забруднення довкілля. Physico-technological Institute of Metals and Alloys 2023-06-15 Article Article Рецензована Стаття application/pdf https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/129 Metal and Casting of Ukraine; Vol. 28 No. 4 (2020): Metal and Casting of Ukraine Метал та лиття України ; Том 28 № 4 (2020): Метал та лиття України 2706-5529 2077-1304 uk https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/129/130 Авторське право (c) 2023 В.В. Алексеєнко, O.O. Васечко, О.Б. Сезоненко https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 |
| spellingShingle | алюмінієві сплави відходи металургія перероблення міксер печі промисловість Алексеєнко, В.В. Васечко, O.O. Сезоненко, О.Б. Досвід розробки та промислового впровадження сучасних термотехнологічних агрегатів для переплавляння відходів алюмінієвих сплавів |
| title | Досвід розробки та промислового впровадження сучасних термотехнологічних агрегатів для переплавляння відходів алюмінієвих сплавів |
| title_alt | Experience of development and industrial implementation of modern thermal-technological units for remelting aluminium alloy wastes |
| title_full | Досвід розробки та промислового впровадження сучасних термотехнологічних агрегатів для переплавляння відходів алюмінієвих сплавів |
| title_fullStr | Досвід розробки та промислового впровадження сучасних термотехнологічних агрегатів для переплавляння відходів алюмінієвих сплавів |
| title_full_unstemmed | Досвід розробки та промислового впровадження сучасних термотехнологічних агрегатів для переплавляння відходів алюмінієвих сплавів |
| title_short | Досвід розробки та промислового впровадження сучасних термотехнологічних агрегатів для переплавляння відходів алюмінієвих сплавів |
| title_sort | досвід розробки та промислового впровадження сучасних термотехнологічних агрегатів для переплавляння відходів алюмінієвих сплавів |
| topic | алюмінієві сплави відходи металургія перероблення міксер печі промисловість |
| topic_facet | aluminium alloys wastes metallurgy processing mixer furnaces industry алюмінієві сплави відходи металургія перероблення міксер печі промисловість |
| url | https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/129 |
| work_keys_str_mv | AT alekseênkovv experienceofdevelopmentandindustrialimplementationofmodernthermaltechnologicalunitsforremeltingaluminiumalloywastes AT vasečkooo experienceofdevelopmentandindustrialimplementationofmodernthermaltechnologicalunitsforremeltingaluminiumalloywastes AT sezonenkoob experienceofdevelopmentandindustrialimplementationofmodernthermaltechnologicalunitsforremeltingaluminiumalloywastes AT alekseênkovv dosvídrozrobkitapromislovogovprovadžennâsučasnihtermotehnologíčnihagregatívdlâpereplavlânnâvídhodívalûmíníêvihsplavív AT vasečkooo dosvídrozrobkitapromislovogovprovadžennâsučasnihtermotehnologíčnihagregatívdlâpereplavlânnâvídhodívalûmíníêvihsplavív AT sezonenkoob dosvídrozrobkitapromislovogovprovadžennâsučasnihtermotehnologíčnihagregatívdlâpereplavlânnâvídhodívalûmíníêvihsplavív |