بسم الله الرحمن الرحيم
كتـــــــــاب
Aluminum_Recy*cling and Proce.ssing for Energy Conservation & Sustainability
By
John A. S. Green, Editor
وصف الكتاب
For professionals concerned with sustainable development and energy conservation, this comprehensive reference provides a detailed overview and fundamental analysis of sustainability issues associated with the aluminum industry. It provides a benchmark in assessing a sustainable vision for positive economic and environmental progress, and it can serve as great reference for educating the next generation of engineers on the demands of sustainable development and the application of life-cycle assessment by industry.
الكتاب يحتوى على الموضوعات الاتية
الفصل الاول
Life-Cycle Engineering and Design ......................................................1
Life-Cycle Analysis Process Steps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
Application of Life-Cycle Analysis Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Case History: LCA of an Automobile Fender . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
الفصل الثانى
Sustainability—The Materials Role ....................................................15
Some History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
The Materials Role in Industrial Ecology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
The U.S. Government Role—Organizational . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
The U.S. Government Role—Technical . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
The Role of Professional Societies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Summary and Recommendations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
الفصل الثالث
Life-Cycle Inventory Analysis of the North American
Aluminum Industry ................................................................................................33
Life-Cycle Inventory Methodology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Inventory Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Primary Aluminum Unit Processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Secondary Aluminum Processing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Manufacturing Unit Processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Results by Product System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
Interpretation of LCI Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
الفصل الرابع
Life-Cycle Assessment of Aluminum: Inventory
Data for the Worldwide Primary Aluminum Industry ............................................67
Data Coverage, Reporting, and Interpretation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
Data Quality . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
Unit Processes and Results by Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
Aluminum Life-Cycle Assessment with Regard to Recycling Issues . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
الفصل الخامس
.Sustainable Development for the Aluminum Industry ........................91
Recycling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
Perfluorocarbon Emissions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
Fluoride Emissions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
Energy Efficiency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
Aluminum in Transportation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
Natural Resources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
الفصل السادس
Material Flow Modeling of Aluminum for Sustainability ..................103
Modeling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
Key Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
الفصل السابع
Recycling of Aluminum ....................................................................109
Industry and Recycling Trends . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
Recyclability of Aluminum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
The Recycling Loop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
Technological Aspects of Aluminum Recycling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
Process Developments for Remelting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
Developing Scrap Streams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
Can Recycling Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
Automobile Scrap Recycling Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
Building and Construction Recycling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
Aluminum Foil Recycling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
Impurity Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
Molten Metal Handling and Safety . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
الفصل الثامن
Identification and Sorting of Wrought Aluminum Alloys ..................135
Sources of Aluminum Raw Material for Alloy Sorting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
Improving Recovery for Wrought and Cast Fractions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
Pilot Processes for Improved Wrought Recovery . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
الفصل التاسع
Emerging Trends in Aluminum Recycling ..........................................147
Objectives and Challenges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
The Nature of Recycled Metal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
Recycling Aluminum Aerospace Alloys . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
Alloys Designed for Recycling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
Developing Recycling-Friendly Compositions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
Conclusions and Looking Ahead . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
الفصل العاشر
U.S. Energy Requirements for Aluminum Production: Historical
Perspective, Theoretical Limits and New Opportunities ......................................157
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
Aluminum Production and Energy Consumption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
Methodology, Metrics, and Benchmarks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
Aluminum Production . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
Primary Aluminum Raw Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
Primary Aluminum Production . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
Advanced Hall-Heroult Cells . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
Alternative Primary Aluminum Processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
Secondary Aluminum (Recycling) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204
Aluminum Processing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208
iv
Appendixes ..........................................................................................................223
Appendix A Energy Intensity of Materials Produced in the United States . . . . . . . . . . . . 223
Appendix B Energy Values for Energy Sources and Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225
Appendix C Hydroelectric Distribution and Electrical Energy Values . . . . . . . . . . . . . . . 229
Appendix D Emission Data and Calculations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231
Appendix E U.S. Energy Use by Aluminum Processing Area . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237
Appendix F Theoretical Energy Data and Calculations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245
Appendix G Aluminum Heat Capacity and Heat of Fusion Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251
Appendix H Impact of Using Different Technologies on Energy
Requirements for Producing Aluminum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253
Appendix I Glossary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257
Index ....................................................................................................................261
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