苹果正在材料科学领域积累越来越多具有里程碑意义的专利,其最新专利申请描述了一种更廉价、更高效的工艺,可在低至125℃的条件下从废弃铝合金中回收纯铝。

传统从铝合金中回收纯铝的方法(如Hoopes法)通常能耗高、投资大,经济性欠佳。

苹果的创新工艺采用电解精炼(Electrorefining)结合低熔点熔盐的方式,可在200℃以下、150℃以下甚至125℃以下运行,部分实施方案的温度还可以更低。

该工艺的基本原理是:将废弃铝合金阳极和纯铝阴极置于含有氯化铝基熔盐的电化学池中,通电后,废弃合金中的铝被氧化为铝离子进入熔盐,随后在纯铝阴极上被还原为金属铝。

苹果的创新主要体现在三个方面:

一、原料形态灵活。 该方案不再依赖传统熔融铝层的密度差进行分离,废弃铝阳极可以是箔材、片材、锭材、压缩后的CNC加工碎屑,或其任意组合。多个废料来源可通过熔融或固态结合方式进行压缩或连接,灵活性前所未有。

二、工艺可中断可调节。 该工艺不必连续运行至结束,可根据可用能量水平或峰谷电价差异进行暂停或调节。

三、低温运行的核心突破。 基于氯化铝的熔盐可与氯化钠、氯化钾或氯化镁等添加剂结合,进一步降低熔点,并防止电极上形成改变结构的枝晶。系统可通过多个阳极-阴极对来扩大规模,但需密封以防止熔盐蒸发。

与传统的分级凝固法难以去除铝合金中某些常见杂质不同,苹果的这项工艺能够更有效地去除铝合金中常见的铜、锌、镁、硅、铁、钛、铬、锂、锆、锰等元素,而这些元素正是阻碍废铝在高端电子产品中循环利用的主要障碍。苹果指出,不同的铝合金为满足强度、耐腐蚀和外观等要求而添加了各异元素,一旦在制造或报废环节中混杂,就难以经济地分离回高价值合金品类,往往只能降级用于低端压铸件市场。

对苹果而言,这项技术的意义不止于降低能耗。其自身的制造生态中会产生大量高品质的CNC碎屑,若能将此类废料提纯为符合严格标准的再生铝而非流向低端市场,该工艺有望在苹果自身制造生态系统内实现高质量的闭环材料回收

近年来,苹果在产品中持续大力推广再生铝的应用,但高端设备对铝合金的成分、机械性能、耐腐蚀性和外观一致性有着严苛要求,混合废料的纯度始终是瓶颈。这份专利指向的,正是一种在不依赖高成本一次铝的前提下,扩大高端再生铝供给的可行路径。

苹果认为,如果能够以更低能耗实现废旧铝合金的高纯度提纯,将有助于扩大高品质再生铝的来源,提高制造废料和产品生命周期结束后材料的再利用价值,并减少对原生铝材的依赖。

注:文章整理自Wccftech、Patently Apple及IT之家
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作者 li, hailan