نظرًا لخصائصها الميكانيكية الممتازة، وسهولة معالجتها وقابليتها لإعادة التدوير، يُستخدم الألومنيوم وسبائكه على نطاق واسع في مجالات متنوعة. يُشار إلى سبائك الألومنيوم التي يتم إنتاجها من النفايات وتصل إلى نهاية عمرها الافتراضي مجتمعةً باسم «خردة الألومنيوم»، بما في ذلك المواد المستخدمة في صناعة الطيران والأبواب المصنوعة من الألومنيوم، وغيرها من النفايات التي تحتوي على الألومنيوم. ومع تزايد الجهود الرامية إلى الحفاظ على الطاقة وخفض الانبعاثات والحد من استهلاك الموارد، تشهد صناعة إعادة تدوير الألومنيوم نمواً مطرداً وتزداد أهميتها يوماً بعد يوم.
ومع ذلك، هناك مشاكل تتعلق بتدهور الجودة وانخفاض القيمة المضافة. تشير الإحصاءات إلى أن 700,000 طن من علب الألمنيوم تُستخدم سنويًّا في صناعة مواد تقلل من جودة الأبواب والنوافذ، مما يؤدي إلى انخفاض القيمة المضافة في صناعة إعادة التدوير. وعلى الرغم من أن هذه الصناعة تعتمد على مصادر متنوعة، فإن معظم هذه المصادر لا توفر سوى نفايات منخفضة الجودة أو حتى ملوثة. لذلك، فإن التحكم في البنية المجهرية أمر ضروري ومهم للحصول على ألومنيوم ثانوي عالي الجودة.
من أجل التحكم الفعال في البنية المجهرية، تُستخدم طرق مثل التكرير والتعديل والتشويه. تتضمن عملية إزالة الشوائب والتكرير متعددة المراحل المستخدمة لاستخلاص الألومنيوم الخطوات التالية: المعالجة المسبقة بالغربلة، والتجفيف، والتسخين المسبق، والصهر، والتكرير، وإزالة المواد العالقة في النفايات. ويمكن تحسين الخصائص الميكانيكية ونقاء السبائك المنصهرة باستخدام مُعدِّلات من العناصر الأرضية النادرة وعوامل التكرير والغازات الخاملة. ومع ذلك، كان الغاز الخامل المستخدم هو النيتروجين، مما أدى إلى تكوين نيتريد الألومنيوم. بالإضافة إلى ذلك، لم يتم الكشف عن أي طريقة للتحكم في البنية المجهرية، كما أن الألومنيوم المشوه لا يتضمن أي سبيكة.
ذات الكفاءة العالية والموفرة للطاقة عملية التكرير وتتضمن الخطوات التالية: الفرز المسبق، والصهر، وتكوين الخبث، وفصل الرماد الساخن. لا يستخدم الاختراع طريقة إعادة التدوير التقليدية، بل يعيد استخدام النفايات من خلال طريقة من خطوة واحدة، ويقوم بطحن وتكرير الخبث لتقليل محتوى الألومنيوم فيه. ومع ذلك، لا يكشف الاختراع الحالي عن طريقة لإزالة الغازات والشوائب من السبائك المنصهرة وقضبان ومقاطع سبائك الألومنيوم ذات البنية المجهرية الخاضعة للتحكم.
عملية صقل الحبيبات الخشنة لسبائك الألومنيوم-السيليكون (Al-Si)؛ تستخدم هذه العملية مجموعة من أجهزة التحريك التروسية لتقليب خليط الألومنيوم-السيليكون شبه الصلب وتدويره بسرعة عالية، بحيث يتم تكسير الشجيرات الخشنة وصقلها لتتحول إلى هياكل عادية. ويمكن زيادة صقل حبيبات سبيكة الألومنيوم-السيليكون عن طريق البثق. ومع ذلك، لا يتضمن الاختراع الحالي أي تعديلات أثناء المعالجة الحرارية، وإزالة الغازات، وإزالة الشوائب، والتشوه، ونمو الحبيبات.
باختصار، تتضمن طريقة التحكم في البنية المجهرية لقطع الألمنيوم المعاد تدويره والمقاطع المقطعية الخطوات التالية: الحد من تكوّن نيتريد الألمنيوم أو تجنبه، وإزالة الغازات بشكل فعال، وإزالة الشوائب، والتعديل. ويُعد التحكم في البنية المجهرية عاملاً حاسماً في تحديد جودة منتجات الألمنيوم المعاد تدويره.