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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aussonderung von Dauermagneten aus einem Schrottgemisch.
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Verfahren zur Aussonderung verschiedener Fraktionen aus einem Schrottgemisch heraus sind im Stand der Technik bekannt und werden zum Beispiel eingesetzt zum Zwecke des Recyclings von Nicht-Eisenmetallen oder auch sonstiger Materialien aus einem Schrottgemisch, das häufig vor einer solchen verfahrensgemäßen Behandlung durch Shreddern zerkleinert wird.
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Ein im Stand der Technik bekanntes Verfahren beruht hier im Wesentlichen darauf, dass durch ein wechselndes Magnetfeld, welches zum Beispiel mit einem sogenannten Wirbelstromabscheider erzeugt werden kann, leitende Nicht-Eisenmetalle von magnetischen oder zumindest magnetisierbaren Materialien und sonstiger nicht magnetischer Stoffe getrennt werden können.
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Die bekannte Technik beruht darauf, dass durch ein wechselndes Magnetfeld in den nichtmagnetischen, nicht magnetisierbaren, jedoch stromleitenden Metallen Wirbelströme induziert werden, die ihrerseits zum Aufbau eines Magnetfeldes in dem betreffenden Material führen, so dass es zu einer Wechselwirkung, insbesondere zu einer abstoßenden Wechselwirkung zwischen dem durch Wirbelströme erzeugten Magnetfeld und dem magnetischen Wechselfeld kommt, so dass bei der bekannten Technik die nicht magnetischen und nicht magnetisierbaren, jedoch metallisch leitenden Materialien aus einem Schrottgemisch durch diese magnetische Wechselwirkung heraus abgestoßen werden, wohingegen die magnetischen oder zumindest magnetisierbaren Materialien sowie auch nicht leitende Materialien im Schrottgemisch verbleiben und zunächst in Führungsrichtung des Schrottgemisches mitgeführt werden.
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Bei Benutzung eines Wirbelstromabscheiders zur Erzeugung eines solchen wechselnden Magnetfeldes erfolgt die weitere Auftrennung des verbleibenden Schrottgemisches dadurch, dass die magnetischen sowie magnetisierbaren Materialien im Wirkungsbereich des wechselnden Magnetfeldes am Wirbelstromabscheider beziehungsweise an einem um diesen herum geführten Förderband haften bleiben, wenn das Förderband um die Förderwalze eines Wirbelstromabscheiders herumgeführt wird, wohingegen die nicht metallischen Restbestandteile des Schrottgemisches der Schwerkraft folgend von der Walze herabfallen. So können mit einem solchen Wirbelstromabscheider insgesamt drei Fraktionen aus einem Schrottgemisch herausgetrennt werden.
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Dabei wird es als problematisch angesehen, dass eine Fraktion, nämlich die zunächst im Wirkungsbereich des wechselnden Magnetfeldes in Führungsrichtung des Schrottgemisches verbleibenden magnetischen sowie magnetisierbaren Materialien zusammen bleiben und nicht aufgetrennt werden.
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Das Problem besteht umso mehr bei heute modernen Dauermagnetmaterialien wie solchen Dauermagneten, die seltene Erden umfassen, also zum Beispiel Dauermagnete aus Neodym-Eisen-Bor sowie auch Samarium-Kobalt. Diese seltene Erden umfassenden Dauermagneten weisen im Vergleich zu konventionellen Dauermagneten extrem hohe Feldstärken auf, haften daher stark untereinander sowie auch an anderen Magneten und magnetisierbaren Materialien und sind daher nach bisheriger Technik nicht aus einem Schrottgemisch als separate Fraktion trennbar.
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Aufgrund der Tatsache das seltene Erden umfassende Magnete heute in einer Vielzahl von Geräten zum Einsatz kommen, die üblicherweise nach ihrer bestimmungsgemäßen Nutzung einem Recycling-Prozess zugeführt werden, besteht ein hohes wirtschaftliches Interesse, besonders diese seltenen Erden umfassenden Dauermagneten aus einem Schrottgemisch herauszutrennen, zumal solche Materialien am Weltmarkt hochpreisig gehandelt werden.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren bereitzustellen, mit dem eine kostengünstige und wenig Aufwand verursachende Aussonderung von seltene Erden umfassenden Dauermagneten aus einem bevorzugter Weise bereits geschredderten, das heißt zerkleinertem Schrottgemisch erfolgen kann.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, bei der zur Aussonderung von seltene Erden umfassenden Dauermagneten aus einem Schrottgemisch, ggfs. einem bereits zerkleinerten Schrottgemisch das Schrottgemisch einer Teilentmagnetisierungsbehandlung unterzogen wird, bei welcher die seltene Erden umfassenden Dauermagneten in diesem Schrottgemisch zumindest zeitweise teilweise entmagnetisiert werden und das Schrottgemisch hiernach durch wenigstens ein wechselndes Magnetfeld hindurchgeführt wird, wobei die teilentmagnetisierten seltene Erden umfassende Dauermagnete mittels des wenigstens einen wechselnden Magnetfeldes aus dem Schrottgemisch heraus separiert werden.
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Der ganz wesentliche Kerngedanke des erfindungsgemäßen Verfahrens beruht darauf, dass auf das Schrottgemisch eine Teilentmagnetisierungsbehandlung ausgeübt wird, die bewirkt, dass zumindest die in dem Schrottgemisch enthaltenen seltene Erden umfassenden Dauermagneten zumindest zeitweise teilweise entmagnetisiert werden.
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Hierdurch wird zum einen erfindungsgemäß erreicht, dass die Verbindung dieser seltene Erden umfassenden Dauermagneten untereinander, mit anderen magnetischen oder auch anderen magnetisierbaren Materialien verringert oder sogar komplett aufgehoben wird, so dass sich bereits hierdurch eine leichtere Trennung der seltene Erden umfassenden Dauermagneten von den anderen magnetischen oder magnetisierbaren Materialien ergibt.
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Des Weiteren wurde wider Erwarten gefunden, dass zumindest teilweise entmagnetisierte seltene Erden umfassenden Dauermagneten, die häufig aus gesinterten pulverförmigen Ausgangsmaterialien bestehen, mittels eines wechselnden Magnetfeldes aus dem Schrottgemisch heraus separiert werden können, insbesondere zumindest auch durch aktive magnetische Abstoßung, wie dies ansonsten im Stand der Technik lediglich von leitenden, jedoch nicht magnetischen und nicht magnetisierbaren Metallen bekannt ist.
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Teilweise entmagnetisierte seltene Erden umfassende Dauermagneten zeigen hier demnach trotz ihrer verbleibenden Restmagnetisierung im magnetischen Wechselfeld offensichtlich auch aufgrund von erzeugten Wirbelströmen ein nicht erwartetes Verhalten, was ansonsten von lediglich nicht magnetischen und nicht magnetisierbaren Metallen bekannt ist.
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Es besteht daher gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren eine besonders hohe Selektion dieser seltene Erden umfassenden Dauermagneten aus einem Schrottgemisch, da entgegen dem bisherigen Verfahren des Standes der Technik diese Magneten nicht in der Restfraktion, das heißt einem Gemisch mehrerer Materialienarten verbleiben, sondern gezielt durch das erfindungsgemäße Verfahren aus dem Schrottgemisch heraus separiert, insbesondere abgestoßen werden können. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren bilden demnach die seltene Erden umfassenden zumindest zeitweise teilentmagnetisierten Dauermagneten eine eigene separierte Fraktion.
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Die Separation aus dem Schrottgemisch beruht gemäß der Erfindung auf einer Wechselwirkung der seltene Erden umfassenden Dauermagneten mit dem wechselnden Magnetfeld, gemäß welcher diese Dauermagneten bei Ihrer Führung durch das wenigstens eine Magnetfeld von der Oberfläche, auf welcher sie geführt sind, wie zum Beispiel einer Rutsche oder auch einem aktiv betriebenen Förderband innerhalb des Magnetfeldes quasi zu tanzen beginnen, dadurch dass sie wiederholt entsprechend des wechselnden Magnetfeldes umgerichtet werden, sich hierdurch von der Oberfläche, auf der sie geführt sind abheben und zum Teil aufgrund der Eigengeschwindigkeit, die die Magneten auf der Führungsoberfläche gegenüber dem Magnetfeld haben, sowie insbesondere auch zum anderen durch eine gegebenenfalls zusätzlich wirkende magnetische Abstoßung aus dem Schrottgemisch separiert werden.
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Der durch die zumindest teilweise Entmagnetisierung erfindungsgemäß hervorgerufene Effekt der Schwächung der Verbindung dieser seltene Erden umfassenden Dauermagneten zu anderen magnetischen oder magnetisierbaren Materialen beziehungsweise auch untereinander kann in einer weiteren Ausführung noch dadurch unterstützt werden, dass das Schrottgemisch vor dem Hindurchführen und/oder bei dem Hindurchführen durch das wenigstens eine magnetische Wechselfeld zu einer Bewegung angeregt wird.
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Eine solche Bewegungsanregung kann zum Beispiel durch mechanische Schwingungen hervorgerufen werden, zum Beispiel durch das Rütteln eines aktiv betriebenen Förderbandes, auf welchem das Schrottgemisch aufliegt, oder auch durch Rütteln einer Rutsche, über welche das Schrottgemisch der Schwerkraft folgend hinab und durch das wenigstens eine wechselnde Magnetfeld hindurchrutscht.
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In einer bevorzugten Ausgestaltungsvariante des Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass die Teilentmagnetisierungsbehandlung durch ein Aufheizen des Schrottgemisches erfolgt. Bevorzugt wird das Aufheizen derart vorgenommen, dass die Temperatur, welche das Schrottgemisch erreicht, unterhalb der Curie-Temperatur der auszusondernden seltene Erden enthaltenen Dauermagnete bleibt, um sicherzustellen, dass die Dauermagnete zumindest eine Restmagnetisierung aufweisen, wenn sie durch das wenigstens eine wechselnde Magnetfeld hindurchgeführt werden, um so sicherzustellen, dass die teilentmagnetisierten Dauermagneten sich nicht lediglich wie nicht magnetische oder magnetisierbare Metalle verhalten und somit im Separationsverfahren in der Fraktion dieser Materialien verbleiben würden.
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Es ist daher nochmals wesentlich darauf hinzuweisen, dass für das erfindungsgemäße Verfahren zwar die Magnetisierung der seltene Erden enthaltenen Dauermagneten herabgesetzt werden soll, zumindest aber eine Restmagnetisierung verbleiben soll, was dadurch erreicht wird, dass bei einer Temperaturbehandlung mittels Aufheizen die gewählte Temperatur unterhalb der besagten Curie-Temperatur bleibt, oberhalb der ansonsten eine Vollentmagnetisierung stattfinden würde.
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In einer bevorzugten Weiterbildung kann es hier vorgesehen sein, dass ein Aufheizen auf eine Temperatur im Bereich von 80° bis 400° Celsius, bevorzugt von 80 bis 250° Celsius erfolgt.
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Besonders die letztgenannte Beschränkung auf einen Temperaturbereich von 80 bis 250° Celsius stellt sicher, dass auch die Curie-Temperatur der das Element Neodym enthaltenen Dauermagnete nicht überschritten wird. Die Curie-Temperatur dieser Arten von Dauermagneten liegt typischerweise im Bereich von 310 bis 320° Celsius. Die Curie-Temperatur beispielsweise von Dauermagneten auf der Basis von Samarium-Kobalt liegt typischerweise über 700° Celsius, so dass auch die Möglichkeit besteht, durch bewusstes Auswählen der Temperaturbereiche in denen ein Beheizen des Schrottgemisches stattfindet, eine spezifische temperaturabhängige Selektion zwischen verschiedenen Arten von seltene Erden umfassenden Dauermagneten ermöglicht wird.
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Gerade Neodym enthaltende Dauermagneten weisen eine starke Abnahme der Magnetfeldstärke mit steigender Temperatur auf, im Gegensatz zu Samarium basierten Dauermagneten, die demgegenüber eine eher flach abfallende Temperaturabhängigkeit der Magnetisierung zeigen.
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So kann in einem vergleichsweise geringen Temperaturbereich, wie den eingangs genannten 80 bis 250° Celsius, bereits eine sehr starke Teilentmagnetisierung von Neodym-Dauermagneten erfolgen, wohingegen Samarium enthaltene Dauermagneten kaum hinsichtlich ihrer Magnetfeldstärke beeinflusst sind und somit bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in der sonstigen Fraktion der Dauermagneten beziehungsweise magnetisierbaren Metalle verbleiben, wohingegen lediglich die in der Magnetisierung geschwächten Neodym basierten Dauermagneten gemäß dem Verfahren aus dem Schrottgemisch separiert, insbesondere abgestoßen werden.
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Besonders zur Aussonderung der bereits genannten Neodym enthaltenen Dauermagnete kann es ausreichend sein, den eingangs genannten Temperaturbereich beim Aufheizen auf etwa 80 bis 250° Celsius zu begrenzen.
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Innerhalb eines solches Temperaturbereiches weisen diese Neodym basierten Dauermagnete eine derart stark fallende Entmagnetisierung auf, dass der Verbund untereinander oder mit anderen magnetischen oder magnetisierbaren Materialien im Schrottgemisch genügend geschwächt und somit die seltene Erden umfassenden Dauermagneten auch genügend separiert sind oder im magnetischen Wechselfeld separiert werden können.
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Es kann dabei gemäß einem weiterbildenden Aspekt des Verfahrens sowohl bevorzugt bei den Neodym umfassenden Dauermagneten als auch bei denjenigen mit anderen seltenen Erden vorgesehen sein, dass ein Beheizen der Dauermagnete im Schrottgemisch beziehungsweise des gesamten Schrottgemisches bis auf ein Temperaturniveau unterhalb der sogenannten Arbeitstemperatur der seltene Erden umfassenden Dauermagnete erfolgt.
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Hierbei wird unter der Arbeitstemperatur dieser seltene Erden umfassenden Dauermagneten diejenige Temperatur verstanden, bis zu der zwar bereits eine Teilentmagnetisierung stattfindet, diese Teilentmagnetisierung jedoch beim Abkühlen der Dauermagnete reversibel ist.
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Erfindungsgemäß kann es sodann vorgesehen sein, dass bei einer Aufheizung lediglich im reversiblen Teilentmagnetisierungs-Temperaturbereich sichergestellt wird, dass das Schrottgemisch im aufgeheizten Zustand, das heißt, zumindest bei einer Temperatur, bei welcher eine Teilentmagnetisierung der seltenen Erden umfassenden Dauermagneten aktuell vorliegt, durch das wenigstens eine wechselnde Magnetfeld hindurchgeführt werden.
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In einer anderen Ausführungsform kann es jedoch auch vorgesehen sein, die seltene Erden umfassenden Dauermagneten im Schrottgemisch, beziehungsweise das Schrottgemisch insgesamt bis auf ein Temperaturniveau über der maximalen Arbeitstemperatur der auszusondernden seltene Erden enthaltenden Dauermagnete aufzuheizen.
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Ein Aufheizen über diese jeweilige Arbeitstemperatur, die beispielsweise für Neodym und Samarium basierte Dauermagnete stark unterschiedlich ist, bewirkt, dass die erzielte Teilentmagnetisierung irreversibel ist, so dass das Beheizen des Schrottgemisches bei dieser erfindungsgemäßen Variante auch grundsätzlich zu einer beliebigen Zeit vor dem Hindurchführen durch das wenigsten eine wechselnde Magnetfeld erfolgen kann, das heißt das Schrottgemisch kann bei dieser Verfahrensvariante auch im erkalteten Zustand beziehungsweise bei Umgebungstemperatur durch das wechselnde Magnetfeld hindurchgeführt werden, da die zuvor zu einem beliebigen Zeitpunkt durchgeführte Temperaturbehandlung zu einer dauerhaften Teilentmagnetisierung geführt hat.
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Auch hier besteht wiederum die Möglichkeit durch unterschiedliche Temperaturbehandlungen, das heißt die darin erzielten maximalen Temperaturniveaus eine Selektion nach bestimmten seltenen Erden innerhalb der Dauermagnete durchzuführen.
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Üblicherweise wird durch ein Aufheizen des Schrottgemisches auf eine Temperatur von 250° Celsius bewirkt, dass alle bislang am Markt erhältlichen bekannten Neodym basierten Dauermagnete, selbst wenn sie durch Hinzumischung von Terbium und/oder Dysprosium temperaturstabilisiert sind, dauerhaft teilentmagnetisiert werden können. So liegt nämlich die bislang im Stand der Technik erzielte maximale Arbeitstemperatur bei etwa 230° Celsius.
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In einer möglichen Verfahrensvariante kann es auch vorgesehen sein, dass das Verfahren mehrfach hintereinander ausgeführt wird, wobei jede Ausführung des Verfahrens bei einer anderen Temperatur erfolgt, insbesondere wobei es vorgesehen sein kann, die Temperatur, auf die das Schrottgemisch maximal aufgeheizt wird, von Ausführung zu Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zunehmen zu lassen.
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So besteht hier auch die Möglichkeit, seltene Erden umfassende Dauermagneten nicht nur hinsichtlich der beiden seltenen Erden Neodym und Samarium zu fraktionieren, sondern auch innerhalb der Neodym-Fraktion hinsichtlich der verschiedenen vorliegenden unterschiedlichen Arbeitstemperaturen und somit hinsichtlich der unterschiedlichen Mengenbestandteile von Dysprosium und Terbium voneinander zu trennen.
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So kann durch eine stufenweise Erhöhung der Aufheiztemperatur bei der Nacheinanderausführung dieses erfindungsgemäßen Verfahrens, das heißt des Hindurchführens des Schrottgemisches durch wenigstens ein wechselndes Magnetfeld eine Fraktionierung hinsichtlich unterschiedlicher seltener Erden vorgenommen werden, wobei insbesondere bei den geringsten Heiztemperaturen reine Neodym Eisen Bor-Magnete mit niedrigster Arbeitstemperatur die hierdurch gebildete Fraktion ausbilden, mit einer steigender Heiztemperatur die Dysprosium und Terbiumanteile in der gebildeten Fraktion steigen und gegebenenfalls bei den höchsten Aufheiztemperaturen Samarium-Kobalt basierte Dauermagnete den überwiegenden Anteil der Fraktion bilden, weil diese Dauermagnete die geringste Entmagnetisierung mit steigender Temperatur aufweisen.
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In einer Ausführungsvariante kann es auch vorgesehen sein, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen, nachdem bereits andere im Stand der Technik bekannte Separationsverfahren zur Aufspaltung eines Schrottgemisches in mehrere Fraktionen durchgeführt wurde, das Schrottgemisch, auf welches das erfindungsgenmäße Verfahren angewendet wird somit vorfraktioniert ist.
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So kann es zum Beispiel vorgesehen sein, das Schrottgemisch, ggfs. nach einer vorherigen Zerkleinerung und vor der Teilentmagnetisierungsbehandlung mit einer Siebvorrichtung und/oder einem Wirbelstromabscheider zu behandeln, d. h. metallische, aber nicht magnetische und nicht magnetisierbare Schrottanteile, sowie bevorzugt auch Nicht-Metalle aus dem Schrott auszuseparieren, insbesondere so, dass in dem erfindungsgemäß zu behandelnden Schrottgemisch nur oder zumindest überwiegend magnetische und/oder magnetisierbare Schrottfraktionen inkl. von Dauermagneten auf der Basis seltener Erden verbleiben.
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Allgemein kann es vorgesehen sein, das Schrottgemisch, auf welches das erfindungsgemäße Verfahren angewendet wird zunächst von nicht-metallischen Anteilen zu bereinigen, um ein Aufschmelzen dieser Schrottanteile zu vermeiden, sofern eine Teilentmagnetisierung durch eine Temperaturbehandlung erfolgt.
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Das Durchführen der erfindungsgemäßen zumindest zeitweise teilweisen Entmagnetisierung kann, wie eingangs genannt, durch das Aufheizen des Schrottgemisches erfolgen, wobei dieses zum Beispiel dadurch durchgeführt werden kann, dass das Schrottgemisch in oder durch einen geheizten Ofen transportiert wird, in dem das Schrottgemisch eine genügende Verweilzeit verbleibt, um die gewünschte Zieltemperatur, insbesondere die gewünschte Zieltemperatur unterhalb der jeweiligen Curie-Temperatur der auszusondernden seltene Erden umfassenden Dauermagneten erreicht.
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Ebenso können andere Beheizungsarten vorgenommen werden, wie zum Beispiel das Bestrahlen des Schrottgemisches mit elektromagnetischen Wellen, wie beispielsweise Mikrowellen oder auch das Aufprägen eines elektrischen Stromes durch das Schrottgemisch, zum Beispiel innerhalb eines Hochspannungsfeldes.
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Grundsätzlich steht es dem Fachmann frei, für die jeweils benötigte Anwendung beziehungsweise die jeweils zu erzielende Temperatur ein geeignetes Beheizungsverfahren auszuwählen.
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In einer anderen Verfahrensvariante kann es auch vorgesehen sein, die Teilentmagnetisierungsbehandlung durch ein Kühlen des Schrottgemisches vorzunehmen, da auf seltene Erden basierende Dauermagnete auch bei ausreichend niedrigen Temperaturen eine Teilentmagnetisierung zeigen, insbesondere bei Temperaturen unterhalb von minus 130° Celsius, insbesondere bezogen auf Neodym basierte Dauermagnete.
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Das wenigstens eine elektromagnetische Wechselfeld zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann auf verschiedene Arten und Weisen erzeugt werden, beispielsweise durch die grundsätzlich im Stand der Technik bekannten Wirbelstromabscheider, bei denen das Schrottgemisch mittels eines Förderbandes um eine rotierende Walze herumgeführt wird, in der ein Polrad, mit in Umfangsrichtung wechselnder Magnetisierungsrichtung und mit einer höheren Umfangsgeschwindigkeit als die Fördergeschwindigkeit des Förderbandes oder einer der Walze entgegengesetzter Drehrichtung rotiert. So wird im magnetischen Wechselwirkungsbereich der Förderwalze das Schrottgemisch einem magnetischen Wechselfeld ausgesetzt, das zur Erzeugung von Wirbelströmen führt.
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Hierbei hat sich überraschender Weise gezeigt, dass teilentmagnetisierte seltene Erden umfassende Dauermagnete aus dem wechselnden Magnetfeld ausgesondert werden können, wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Polrades kleiner gewählt wird als die Rotationsgeschwindigkeit, die bei dem selben Wirbelstromabscheider verwendet wird, um metallisch leitende jedoch nicht magnetische und nicht magnetisierbare Materialien durch Abstoßungseffekte aus dem Schrottgemisch zu trennen.
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Bevorzugt wird eine Rotationsgeschwindigkeit des Polrades eines solchen Wirbelstromabscheiders gewählt, die kleiner ist, als die halbe Rotationsgeschwindigkeit, die üblicherweise zum Zwecke der Abtrennung von nichtmagnetischen beziehungsweise nicht magnetisierbaren Metallen, insbesondere den sogenannten NE-Metallen verwendet würde.
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In einer Verfahrensvariante kann es auch vorgesehen sein, ein und denselben Wirbelstromabscheider zu verwenden, um zunächst aus einem Schrottgemisch mit einer vorgegebenen Nenndrehzahl des Polrades dieses Wirbelstromabscheiders eine Schrottrestfraktion zu bilden, insbesondere durch Aussonderung metallischer, aber nicht magnetischer und nicht magnetisierbarer Schrottanteile, ggfs. auch nichtmetallischer Schrottanteile und in einem späteren Verfahrensschritt diese Schrottrestfraktion mit demselben Wirbelstromabscheider aber mit einer gegenüber der vorherigen Nenndrehzahl reduzierten Drehzahl, insbesondere einer auf wenigstens die Hälfte reduzierten Drehzahl und nach einer Teilentmagnetisierungsbehandlung erfindungsgemäß zu behandeln und die seltene-Erden umfassenden Dauermagnete auszusortieren.
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In besonders bevorzugter Ausfertigung kann es unabhängig von der Art der Erzeugung des magnetischen Wechselfeldes, also unabhängig davon, ob beispielsweise mit einem Wirbelstromabscheider oder mit einer durch Wechselstrom bestromten Spule oder auf andere Art das wechselnde Magnetfeld erzeugt wird, vorgesehen sein, dass die Frequenz des Magnetfeldes derart gewählt wird, dass sie kleiner 300 Hertz, bevorzugt kleiner 150 Hertz und besonders bevorzugt kleiner 100 Hertz ist.
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So wurde festgestellt, dass besonders in diesen vorgenannten Frequenzbereichen mit einer signifikanten Selektionsrate seltene Erden umfassende Dauermagneten aus dem Schrottgemisch separiert werden, insbesondere wohingegen sowohl magnetisierbare Metalle, als auch die übrigen Fraktionen aus nichtmagnetischen und nichtmagnetisierbaren Metallen sowie die Nichtmetalle durch diese Art der Behandlung durch das wechselnde Magnetfeld nicht separiert, insbesondere nicht abgestoßen werden, somit im Schrottgemisch verbleiben und eine Restfraktion bilden, die sodann weiter aufgespalten werden kann, sofern nicht die eingangs genannte Vorfraktionierung vorgenommen wurde.
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In einer erfindungsgemäßen möglichen Weiterbildung kann es auch vorgesehen sein, dass das Schrottgemisch nacheinander durch mehrere magnetische Wechselfelder unterschiedlicher Frequenz hindurchgeführt wird. Diese Ausführungsform ist auch kombinierbar mit einer Ausführung, bei der zwischen dem jeweiligen Hindurchführen durch wenigstens ein magnetisches Wechselfeld das Schrottgemisch auf eine andere Temperatur erhitzt wird beziehungsweise wurde.
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Unabhängig davon, ob diese erfindungsgemäße Weiterbildung mit ein und derselben oder unterschiedlichen Temperaturen oder einer sonstigen Art der Teilentmagnetisierung durchgeführt wird, kann durch verschiedene Frequenzen bei Magnetfeldern wiederum die Selektion insgesamt vergrößert werden oder aber auch eine Selektion nach unterschiedlichen seltene Erden wie beispielsweise nach Neodym oder Samarium erfolgen.
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Das nacheinander Hindurchführen durch magnetische Wechselfelder mit unterschiedlichen Frequenzen kann beispielsweise dadurch erzielt werden, dass in Längserstreckungsrichtung einer Rutsche, auf der das Schrottgemisch der Schwerkraft folgend hinabrutscht, Spulenanordnungen oder auch sonstige Vorrichtungen zur Erzeugung eines wechselnden Magnetfeldes betrieben werden, die aufeinander folgend unterschiedliche Wechselfrequenzen des Magnetfeldes hervorrufen.
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Bei einer Ausführungsform, in welcher ein Wirbelstromabscheider der vorgenannten Art zum Einsatz kommt, kann es vorgesehen sein, dass innerhalb der rotierenden Walze, über die ein Förderband mit dem Schrottgemisch herumgeführt wird, nicht nur ein Polrad mit einer festgelegten Rotationsgeschwindigkeit rotiert sondern mehrere Polräder mit unterschiedlichen Rotationsgeschwindigkeiten, so dass in Umfangsrichtung der Walze das auf dem Förderband liegende Schrottgemisch abhängig von der in Umfangsrichtung zurückgelegten Wegstrecke in Magnetfeldbereiche mit unterschiedlichen Wechselfrequenzen gelangt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, aus Schrott Dauermagnete, insbesondere teilentmagnetisierte Dauermagnete zurück zu erhalten, die seltene Erden umfassen, insbesondere eine eigene Fraktion solcher Dauermagnete zu bilden. Derart erhaltene Dauermagnete können wiederverwendet werden, z. B. durch Neumagnetisierung oder die darin enthaltenen seltenen Erden können zurückgewonnen werden, beispielsweise um diese zur Neuherstellung von Magneten oder auch anderer Produkte zu verwenden. Seltene Erden umfassende Dauermagnete, insbesondere teilentmagnetisierte Dauermagneten dieser Art können somit erfindungsgemäß als Ressource von seltenen Erden verwendet werden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in den nachfolgenden Figuren gezeigt. Hierbei zeigt
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1: das erfindungsgemäße Verfahren bei Durchführung mit einem Wirbelstromabscheider von an sich bekannter Bauart
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2: die Durchführung des Verfahrens mittels einer Rutsche
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Die 1 zeigt eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die im Wesentlichen durch einen im Stand der Technik bekannten Wirbelstromabscheider gebildet wird, bei dem ein Förderband 1 um eine Walze 2 herumgeführt wird, innerhalb der koaxial zur Drehachse 3 der Walze ein sogenanntes Polrad 4 rotiert, insbesondere gegensinnig rotiert, wobei durch das Polrad 4 im Kontaktbereich des Förderbandes 1 um die Walze 2 ein auf das aus mehreren Fraktionen gebildete Schrottgemisch 5 ein wechselndes Magnetfeld wirkt.
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Das Schrottgemisch 5 wird gemäß dieser Ausführung auf das Förderband 1 des Wirbelstromabscheiders aufgetragen, wobei es hier vorgesehen sein kann, dass das Schrottgemisch 5 bereits eine vorgelagerte, hier nicht gezeigte, Teilentmagnetisierungsbehandlung erfahren hat, um die auf seltenen Erden basierenden Dauermagneten des Schrottgemisches zu teilentmagnetisieren, entweder zumindest teilweise für eine Zeitdauer innerhalb welcher diese Dauermagnete das wechselnde Magnetfeld passieren oder aber auch dauerhaft, je nachdem ob bei der Teilentmagnetisierungsbehandlung eine Temperaturerhöhung über die jeweilige Arbeitstemperatur der auszusondernden auf seltenen Erden basierenden Dauermagnete erfolgt ist oder nicht.
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Im Wechselwirkungsbereich 6, in welchem demnach das wechselnde Magnetfeld auf das Schrottgemisch einwirkt, werden die seltene Erde enthaltenen Dauermagnete 5a durch ständige Umorientierung im wechselnden Magnetfeld von der Oberfläche des Förderbandes 1 abgehoben und zumindest aufgrund der durch das Förderband aufgeprägten Geschwindigkeitskomponente aus dem Schrottgemisch separiert.
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Hier kann auch weiterhin der Effekt vorliegen, dass durch ein unmittelbare Abstoßung zwischen dem teilentmagnetisierten Dauermagneten und einem Magnetpol des Polrades 4 dem Dauermagneten 5a eine zusätzliche, über die vom Förderband erzeugte Geschwindigkeit hinausgehende Geschwindigkeitskomponente aufgeprägt wird.
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Durch beide Effekte wird erzielt, dass ein seltene Erde umfassender Dauermagnet aus dem Schrottgemisch heraussepariert wird und somit als separate Fraktion hiernach vorliegt.
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Nichtmetallische Materialien 5b sowie auch Materialien, die zwar metallisch sind, in denen jedoch aufgrund der insbesondere vergleichsweise niedrigen Wechselfrequenz des Magnetfeldes nicht genügend hohe Wirbelströme erzeugt werden, werden hingegen aus dem Schrottgemisch nicht separiert und fallen der Schwerkraft folgend hinter der Transportwalze 2 vom Förderband 1 ab und bilden eine eigene Fraktion.
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Allgemein kann es somit vorgesehen sein, die Rotationsgeschwindigkeit eines Wirbelstromabscheiders so einzustellen, dass die in NE-Metallen hervorgerufenen Wirbelströme nicht ausreichen, um diese NE-Metalle zu separieren, bei einer solchen Einstellung der Geschwindigkeit werden hingegen die teilentmagnetisierten seltene Erden umfassenden Dauermagnete separiert.
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Eine weitere Fraktion bilden die übrigen (dauer)magnetischen oder aber zumindest magnetisierbaren Metalle 5c, die zunächst aufgrund magnetischer Wechselwirkung mit dem Magnetfeld des Polrades an der Transportwalze beziehungsweise dem Förderband haften bleiben, und somit vom Förderband erst dann der Schwerkraft folgend abfallen, wenn diese aus dem Wirkungsbereich des Magnetfeldes des Polrades herausgelangen.
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Es bilden sich gemäß der Erfindung bei dieser Ausführung somit insgesamt drei Fraktionen, von denen eine Fraktion zumindest mit hoher Separationsrate seltene Erden umfassende Dauermagnete 5a enthält.
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Die 2 zeigt demgegenüber eine alternative Ausführungsform, bei welcher eine Rutsche 10 vorgesehen ist, die einen Winkel zur Horizontalen aufweist, so dass darauf aufgetragenes Schrottgemisch der Schwerkraft folgend die Rutsche 10 hinunterrutscht und auf Ihrem Weg durch den Bereich 11 eines dort wirkenden wechselnden Magnetfeldes hindurchrutschen, so dass dort die im Wesentlichen gleiche Wirkung erzeugt wird wie bei der vorherigen Ausführungsform, nämlich dass die zuvor durch eine Teilentmagnetisierungsbehandlung zumindest teilweise entmagnetisierte seltene Erde umfassenden Dauermagneten 5a von der Rutschenoberfläche angehoben und aus dem Schrottgemisch separiert werden, entweder bereits durch die von der Schwerkraft aufgeprägte Geschwindigkeitskomponente bei Hinabrutschen oder zusätzlich durch eine weitere Abstoßungsreaktion zwischen dem Magnetfeld, das unterhalb einer Rutsche mit einer Erzeugungsvorrichtung 12 erzeugt wird und einer verbleibenden Restmagnetisierung des jeweiligen Dauermagneten.
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Zum Zweck der Separation kann es vorgesehen sein, in einem Bereich oberhalb der Rutsche 10, insbesondere in Rutschrichtung folgend auf den Magnetfeldbereich 11 ein Trennblech 13 vorgesehen ist, auf welchem die aus dem Schrottgemisch herausseparierten seltene Erden umfassenden Dauermagneten 5a aufkommen und eine separate Fraktion bilden. Die vom Magnetfeld unbeeinflussten anderen Schrottfraktionen rutschen hingegen der Schwerkraft weiter folgend die Rutsche entlang.
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Eine evtl. auf der Rutsche im Bereich des magnetischen Wechselfeldes haften bleibende magnetisierbare Fraktion kann z. B. durch weitere Verfahrensschritte entfernt werden, z. B. dadurch, dass mittels eines Förderbandes oder eines Schiebers die magnetisierbare Fraktion entfernt wird.
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Das Magnetfeld, das durch die Vorrichtung 12 erzeugt wird, kann hier durch einen das Feld nicht schirmenden Bereich 14 hindurch oberhalb der Rutsche wirken.
