Fundición de aluminio

Tipos de fundición de aluminio

La fundición de aluminio es el proceso de extracción de metal de aluminio a partir de óxido de aluminio.

La producción de aluminio a nivel mundial se lleva a cabo a través de dos procesos: la fundición de aluminio y el proceso Bayer. Después de que el óxido de aluminio se obtiene a través del proceso Bayer, la fundición de aluminio extrae el metal de aluminio del óxido de aluminio. La fundición de aluminio implica la electrólisis del óxido de aluminio para separarlo del oxígeno, lo que da como resultado aluminio líquido. Los dos tipos principales de procesos de fundición de aluminio existen en los tiempos modernos: la tecnología de celda de horno de prehorneado convencional y las tecnologías más nuevas que están surgiendo constantemente.

• Celda de horno de prehorneado: En este método dominante de fundición de aluminio, los ánodos se hornean o precalientan antes de entrar en el horno. La fundición de aluminio comprende múltiples líneas de ollas, cada una de las cuales contiene varias ollas de fundición. En estas ollas de fundición, se introduce óxido de aluminio. Una corriente eléctrica pasa a través de la línea de ollas y las ollas de fundición desde los conductores. El calor generado por la corriente hace que el óxido de aluminio se derrita. El óxido de aluminio luego se descompone en metal de aluminio y oxígeno. El oxígeno escapa a la atmósfera mientras que el metal de aluminio se acumula en el fondo de la olla. Una vez que los ánodos se consumen, deben reemplazarse. La olla vuelve a pasar por el mismo proceso. A pesar de que este es el proceso dominante, tiene una alta emisión de CO2 y consumo de energía, lo que lo hace menos eficiente en este momento.
• BP(S)-Soderberg: Este es un proceso de fundición de aluminio que utiliza un ánodo de autohorneado o continuo. Soderberg se refiere al diseño del electrodo y al proceso de horneado. En esta olla, el propio ánodo se hornea mientras se produce la fundición de aluminio. El electrodo consume menos carbono en comparación con la celda de horno de prehorneado. Al igual que la celda de horno de prehorneado, se introduce óxido de aluminio y la corriente eléctrica descompone el óxido en metal de aluminio y oxígeno. Cuando está en funcionamiento, la olla consume una gran cantidad de electricidad, produciendo un poco más que la celda de horno de prehorneado. Esta olla puede ser un poco más eficiente ya que reduce las emisiones y es menos costosa de operar. Muchas empresas solían depender de esto.
• La línea de ollas: Esta es una serie de celdas electrolíticas u ollas dentro del horno de fundición de aluminio donde se produce la fundición real de aluminio. Las líneas de ollas juegan un papel crucial en la eficiencia general y la productividad del proceso de fundición. Un punto importante a tener en cuenta es que las líneas de ollas funcionan de forma continua, con la alimentación de óxido de aluminio agregándose periódicamente y el aluminio fundido extraído a intervalos regulares.
• Ánodo de carbono: Este es el producto formado por la cocción de carbono que se utiliza para consumir el oxígeno en el proceso de fundición. Es un bloque cilíndrico hecho de una mezcla de coque de petróleo, brea y otros materiales de carbono. El ánodo de carbono se utiliza en diferentes procesos como los hornos de prehorneado y de horneado de ánodos.

Especificaciones y mantenimiento de la fundición de aluminio

Especificaciones:

• Frecuencia:

  La frecuencia a la que opera la planta de fundición de aluminio es crítica. Muchas plantas trabajan las 24 horas del día, lo que significa 3 turnos diarios, de 5 a 6 veces por semana. Esto crea una frecuencia de alrededor de 7.200 en un año. Una planta con esa frecuencia debe tener una estructura sólida para resistir el uso constante.

• Área de asiento:

  El área de asiento de la planta es importante ya que determina la cantidad de entrada que se puede manejar. Una planta estándar tiene unos 10.000 pies cuadrados y puede procesar casi 60 toneladas métricas de aluminio en un año. Las plantas más pequeñas pueden tener unos 5.000 pies cuadrados y manejar alrededor de 30 toneladas métricas al año. Una planta masiva que funde aluminio a partir de mineral podría ocupar más de 500 pies cuadrados solo.

• Almacenamiento de materia prima:

  Toda planta de fundición de aluminio cuenta con instalaciones de almacenamiento. Dependiendo de la frecuencia y la capacidad de procesamiento, pueden ser pequeñas o grandes. El almacenamiento puede tomar la forma de búnkeres, patios, silos o almacenes con rampas incorporadas. Por ejemplo, los silos utilizados en el almacenamiento pueden ser capaces de almacenar alrededor de 5.000 toneladas de chatarra de aluminio o alrededor de 7.500 toneladas de mineral de bauxita.

• Sistema de transporte:

  Este sistema de movimiento de materias primas y productos terminados de aluminio suele estar automatizado con una mezcla de carretillas elevadoras y otros vehículos de transporte. Los transportadores pueden incluir aquellos que transportan alrededor de 1 tonelada de chatarra de aluminio al día, mientras que las carretillas elevadoras pueden transportar el aluminio procesado a almacenes y clientes.

• Alto horno:

  Este es el fundamento sobre el que se lleva a cabo la extracción de aluminio de su mineral. Un alto horno, dependiendo de su capacidad y antigüedad, puede ser capaz de fundir un rango de hasta 100 toneladas de aluminio por día. El horno tiene un revestimiento hecho de material resistente al calor para resistir las temperaturas extremadamente altas (alrededor de 2.072 grados Fahrenheit). También tiene un sistema para inyectar cátodos que eliminan las impurezas para obtener un aluminio de mejor calidad).

• Sistemas de refrigeración:

  Los altos hornos también necesitan sistemas de refrigeración que puedan ayudar a dispersar el calor. Esto no solo es necesario para que el alto horno continúe funcionando, sino también para la seguridad de las personas que lo operan. Un sistema de refrigeración importante es a través de camisas de agua que absorben y propagan el calor. Otros métodos incluyen la refrigeración por aire forzado a través de ventiladores que mueven continuamente el aire alrededor del horno. En una planta de fundición típica, podría haber hasta 100 camisas de agua y 50 ventiladores.

Mantenimiento:

• Inspecciones periódicas:

  Es importante realizar inspecciones periódicas. Las máquinas de fundición deben revisarse todos los días y semanalmente. Las piezas críticas como los revestimientos de los altos hornos, los sistemas de refrigeración y los hornos de inducción, entre otros, deben inspeccionarse en busca de desgaste o daños. También es muy importante programar revisiones periódicas.

• Limpieza:

  Es esencial purgar las impurezas y los residuos que se acumulan con el tiempo durante el proceso de extracción de aluminio. Las piezas no limpias pueden afectar la eficiencia de la fundición y poner tensión en sus piezas, lo que a su vez afecta a toda la 'línea de extracción de almendras'. La limpieza se puede realizar de forma manual o automática.

Escenarios de la fundición de aluminio

• Instalaciones de producción de aluminio:

  La producción mundial de aluminio está impulsada principalmente por las plantas de fundición de aluminio. Estas instalaciones transforman el mineral de bauxita en metal de aluminio a través de dos procesos clave: la extracción de alúmina a partir de la bauxita mediante el método Bayer y la reducción electrolítica de la alúmina para producir aluminio mediante el método Hall-Heroult. Las máquinas de fundición de aluminio son componentes indispensables de estas plantas, lo que permite la transformación eficiente de la bauxita en aluminio valioso.

• Fabricación de aleaciones de aluminio:

  Las aleaciones de aluminio combinan el aluminio con otros metales como el cobre, el magnesio, el manganeso, el silicio o el zinc para mejorar propiedades específicas como la resistencia, la dureza, la resistencia a la corrosión y más. Las máquinas de fundición de aluminio juegan un papel fundamental en la producción de estas aleaciones, que luego se utilizan en diversos sectores como el automotriz, el aeroespacial, la construcción y la electrónica. La adaptabilidad y durabilidad de las aleaciones de aluminio se deben en gran medida a la precisión y eficiencia de las máquinas de fundición de aluminio.

• Instalaciones de reciclaje:

  Como metal no ferroso con alta reciclabilidad, el aluminio tiene una gran demanda en el mercado mundial. Las instalaciones de reciclaje utilizan máquinas de fundición de aluminio para procesar de manera eficiente la chatarra y los residuos de aluminio, extrayendo valiosos recursos de aluminio. Esto no solo mitiga la contaminación ambiental, sino que también conserva energía y reduce el consumo de materias primas.

• Institutos de investigación y desarrollo:

  Los institutos de investigación y desarrollo necesitan utilizar máquinas de fundición de aluminio para realizar experimentos y explorar nuevas tecnologías y métodos de fundición. Estos estudios ayudan a optimizar el proceso de fundición de aluminio, mejorar el rendimiento de las máquinas y desarrollar productos innovadores de aluminio. El trabajo de los institutos de investigación hace avanzar la industria del aluminio e impulsa su desarrollo sostenible.

Cómo elegir hornos de fundición de aluminio

Tenga en cuenta los siguientes factores antes de comprar hornos de fundición de aluminio a la venta:

• Necesidades de producción: Los compradores primero deben considerar sus requisitos únicos en función de las necesidades de fabricación de su industria. Considere factores como el volumen y la frecuencia de producción de aluminio necesarios, así como el método de fundición preferido. Seleccione un horno que cumpla con estas demandas para garantizar una producción de aluminio eficiente y satisfactoria.
• Capacidad y tamaño: Los compradores deben evaluar la capacidad y el tamaño del horno de fundición de aluminio para asegurarse de que se alinee con su volumen de producción de aluminio previsto. Es importante elegir un horno que pueda acomodar la cantidad requerida de materias primas y que también quepa en el espacio físico disponible de la instalación de producción.
• Tipos de hornos: Los compradores deben considerar las ventajas y desventajas de los diferentes tipos de hornos de fundición, como los hornos de inducción y los hornos de cátodo. Cada tipo puede tener requisitos específicos de eficiencia energética, impacto ambiental y mantenimiento. Es crucial seleccionar un tipo de horno que se adapte mejor a las preferencias operativas y los objetivos comerciales del comprador.
• Presupuesto y rentabilidad: Al comprar un horno de fundición de aluminio, los compradores deben tener en cuenta sus limitaciones presupuestarias y la importancia de la rentabilidad a largo plazo. Invierta en un horno que ofrezca no solo un buen valor inicial, sino también un rendimiento confiable, durabilidad y bajos costos de mantenimiento en el futuro para garantizar una solución rentable para el negocio del comprador.

Preguntas y respuestas sobre la fundición de aluminio

P: ¿Por qué es importante la fundición de aluminio?

R: La fundición de aluminio es un proceso crítico en la industria de producción de aluminio. Produce metal de aluminio, que se utiliza en diversas aplicaciones, como la construcción, el transporte, el envasado y la electrónica de consumo.

P: ¿Qué sucede durante la fundición de aluminio?

R: Durante la fundición de aluminio, la alúmina se convierte en metal de aluminio en estado fundido. Este proceso suele tener lugar en una celda electroquímica donde la alúmina se disuelve en criolita fundida y se hace pasar corriente continua a través de ella, haciendo que el metal de aluminio se deposite en el fondo de la celda.

P: ¿Cuáles son los tipos de fundición de aluminio?

R: Existen dos tipos de fundición de aluminio: la fundición primaria y la fundición secundaria de aluminio. La fundición primaria de aluminio implica la extracción de aluminio del mineral de bauxita, mientras que la fundición secundaria recicla el aluminio de la chatarra.

P: ¿Cuáles son las tendencias en las tecnologías de fundición de aluminio?

R: Ha habido varios desarrollos en la tecnología de fundición de aluminio, como la introducción de celdas electrolíticas más eficientes y el uso de fuentes de energía renovables para alimentar las operaciones de fundición.