降低 AC2B - AlCuSi 铝合金 T6 热处理工艺的能耗

R. D. Silva, Gilcina Guimarães, Nelson Marinelli Filho, Janyel Trevisol
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摘要

铝是世界上产量仅次于钢铁的第二大金属,但在将铝土矿还原成氧化铝(Al2O3)的过程中需要消耗大量能源,其温度要求在 2000°C 以上,这使得选矿过程的成本和二氧化碳排放量都大大增加、全球二氧化碳排放量的 6.5%,即 69 亿吨二氧化碳/年,其中 80% 的温室气体排放来自能源消耗,约为 1.36 吨二氧化碳当量/吨。然而,由于铝矿加工过程中霍尔-赫罗洛特电解还原工艺的特殊性,使得回收利用成为降低能耗和二氧化碳排放量的最可行手段,因此铝行业在这一阶段为降低能耗和二氧化碳排放量所做的所有努力都是有限的。减少能源消耗和二氧化碳排放的另一种可能是在原铝生产之后的工序中,通过减少铝合金产品热处理过程中使用的时间和/或温度来实现,因为铝合金产品需要更高的抗性,通过创造新合金或改造传统合金来实现。这项工作的目的是通过确定合金元素 Cu、Si 和 Mg 的新限值,证明这些在国内汽车市场使用了几十年的传统合金在有利于减少热处理过程中的电力消耗和二氧化碳排放的条件下的可行性。
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Redução do consumo de energia no processo de tratamento térmico T6 nas ligas de alumínio AC2B – AlCuSi
O alumínio é o segundo metal mais produzido no mundo, atrás apenas do aço, mas em relação a quantidade de energia utilizada no processo de redução do minério de bauxita em alumina (Al2O3) por exigir temperaturas acima de 2000°C, torna o processo de beneficiamento muito mais oneroso em relação a custo e produção de CO2, contribuindo com a siderurgia mundial na geração de cerca de 6,5% na emissão de CO2 do mundo, ou 6,9 bilhões de toneladas de CO2/ano, onde 80% das emissões de gases do efeito estufa resultantes do consumo de energéticos, cerca de 1,36tCO2eq/t. No entanto, todo esforço da indústria na redução do consumo de energia e emissão de CO2 nesta etapa é limitada, devido a particularidade do processo de redução eletrolítica de Hall-Herolut no beneficiamento do minério de alumínio, o que torna a reciclagem o meio de maior viabilidade na redução destes índices. Uma outra possibilidade de obter-se redução no consumo de energia e emissão de CO2 seria nos processos subsequentes à produção do alumínio primário, através da redução de tempo e/ou temperaturas utilizadas nos processos de tratamentos térmicos aplicados em produtos de ligas de alumínio que necessitam de maior resistência, por meio da criação de novas ligas ou adequação de ligas tradicionais que há tempos são utilizadas nas industrias com parâmetros definidos que perderam a competividade mediante ao avanço do conhecimento cientifico, e uma destas ligas é da série 2xxx, liga de Al-Cu classificada nas normas internacionais como JIS AC2B ou SAE A319. Este trabalho tem por objetivo demonstrar a viabilização destas ligas tradicionais há décadas utilizadas no mercado nacional automobilístico a condições que favoreçam as reduções do consumo de energia elétrica e emissão CO2 durante os tratamentos térmicos através da determinação de novos limites dos elementos de liga Cu, Si e Mg.
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