DE102015122570B4 - Sorting of raw material pieces - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Sortierung von Rohstoffstücken (5), welche einer spektroskopischen Analyse der Zusammensetzung unterzogen werden, mit folgenden Schritten:- Aufbringen der Rohstoffstücke (5) auf ein sich in Förderrichtung (2) bewegendes Förderband (1)- Applikation von Reinigungspulsen (6) durch einen Laser (3) auf die Oberfläche der Rohstoffstücke (5) zur Entfernung von Beschichtungen und Verunreinigungen- spektroskopische Analyse der Zusammensetzung der Rohstoffstücke (5), wobei die Applikation der Reinigungspulse (6) zeitlich vor der spektroskopischen Analyse erfolgt- Zusortierung der Rohstoffstücke (5) zu einzelnen Zielfraktionen (13) in Abhängigkeit von der ermittelten Zusammensetzung der Rohstoffstücke (5) durch Beaufschlagung der Rohstoffstücke (5) mit Gasdruckimpulsen (11) oder mechanischen Impulsen quer zur Förderrichtung (2) des Förderbandes (1), wobei das Förderband (1) in den Abschnitten, in denen die Applikation von Reinigungspulsen und die spektroskopische Analyse vorgenommen werden, im Querschnitt betrachtet eine V- oder U-Form mit zwei seitlichen Flanken (14) aufweist, die einen Winkel (a) zur Horizontalen (15) ausbilden, und die Rohstoffstücke (5) zwischen den beiden Flanken (14) des Förderbandes (1) lateral fixiert werden, wobei das Förderband (1) in dem Abschnitt, in dem die Rohstoffstücke (5) mit Gasdruckimpulsen (11) oder mechanischen Impulsen beaufschlagt werden, auf der den Zielfraktionen (13) zugewandten Flanke (14) einseitig abgeflacht wird.Method for sorting raw material pieces (5), which are subjected to a spectroscopic analysis of the composition, with the following steps: - applying the raw material pieces (5) to a conveyor belt (1) moving in the conveying direction (2) - application of cleaning pulses (6) a laser (3) on the surface of the raw material pieces (5) to remove coatings and impurities - spectroscopic analysis of the composition of the raw material pieces (5), whereby the cleaning pulses (6) are applied before the spectroscopic analysis - sorting of the raw material pieces (5 ) to individual target fractions (13) depending on the determined composition of the raw material pieces (5) by applying gas pressure pulses (11) or mechanical pulses transversely to the conveying direction (2) of the conveyor belt (1), the conveyor belt (1 ) in the sections in which the application of cleaning pulses and the spectroscopic analysis are carried out are, viewed in cross section, have a V or U shape with two lateral flanks (14) which form an angle (a) to the horizontal (15), and the raw material pieces (5) between the two flanks (14) of the conveyor belt ( 1) are fixed laterally, the conveyor belt (1) being flattened on one side on the flank (14) facing the target fractions (13) in the section in which the pieces of raw material (5) are subjected to gas pressure pulses (11) or mechanical pulses.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Sortierung von Rohstoffstücken, welche einer spektroskopischen Analyse der Zusammensetzung unterzogen werden, wobei die Rohstoffstücke auf ein Förderband aufgebracht und durch dieses in Förderrichtung bewegt werden, eine spektroskopische Analyse der Zusammensetzung der Rohstoffstücke durchgeführt wird und die Rohstoffstücke in Abhängigkeit von der ermittelten Zusammensetzung einzelnen Zielfraktionen zusortiert werden, indem sie mit Gasdruckimpulsen, vorzugsweise Luftdruckimpulsen, oder mechanischen Impulsen quer zur Förderrichtung des Förderbandes beaufschlagt werden. In entsprechender Weise betrifft die Erfindung auch eine Vorrichtung, mit der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann.The invention relates to a method for sorting raw material pieces, which are subjected to a spectroscopic analysis of the composition, wherein the raw material pieces are applied to a conveyor belt and moved by this in the conveying direction, a spectroscopic analysis of the composition of the raw material pieces is carried out and the raw material pieces depending on the The determined composition can be sorted into individual target fractions by applying gas pressure pulses, preferably air pressure pulses, or mechanical pulses transversely to the conveying direction of the conveyor belt. In a corresponding manner, the invention also relates to a device with which the method according to the invention can be carried out.

In Zeiten knapper und teurer werdender Ressourcen ist die Wiederverwertung von Sekundärrohstoffen, beispielsweise in Form des Schrottrecyclings, von erheblicher wirtschaftlicher Bedeutung. Dies gilt umso mehr, als große Teile der verwendeten Rohstoffe aus Drittländern stammen, die die Versorgungssicherheit nicht immer gewährleisten können. Schließlich ist die Wiederverwertung von Sekundärrohstoffen auch in ökologischer Hinsicht wünschenswert.In times of scarce and increasingly expensive resources, the reuse of secondary raw materials, for example in the form of scrap recycling, is of considerable economic importance. This is all the more true as large parts of the raw materials used come from third countries, which cannot always guarantee security of supply. Finally, the recycling of secondary raw materials is also desirable from an ecological point of view.

Die Sekundärrohstoffe liegen in der Regel als Fraktionen vor, die aus einer Vielzahl an einzelnen Rohstoffstücken bestehen. Bei Neuschrotten aus der Verarbeitung entstammen die einzelnen Fraktionen in der Regel einzelnen Entfallstellen (Entstehungsorte), Altschrotte setzen sich aus Rohstoffen unterschiedlicher und undefinierter Herkunft zusammen. Beispiele hierfür sind Nichteisen-Metallfraktionen aus Großschredderanlagen oder metallischer Entfall aus der Müllverbrennung. Selbst der Entfall von Neuschrotten aus einer bestimmten Entfallstelle kann wiederum unterschiedliche chemische Zusammensetzungen bei den Einzelstücken aufweisen. Insgesamt sind somit die einzelnen Fraktionen bestenfalls hinsichtlich der Zugehörigkeit zu einem Basiswerkstoff vorsortiert, unterscheiden sich aber in ihrer chemischen Zusammensetzung im Legierungsspektrum oft beträchtlich. Beispielsweise setzen sich Metallschrotte aus einzelnen Teilen unterschiedlicher Legierungsgehalte zusammen. Eine Sortierung von Metallschrottgemischen erfolgt zurzeit häufig noch in der Weise, dass die Schrotte in Entwicklungs- und Schwellenländer exportiert und dort von Hand sortiert werden. Die hier herrschenden Arbeitsbedingungen sind jedoch zumeist inakzeptabel, darüber hinaus werden durch den Transport der Schrotte hohe zusätzliche Kosten verursacht. Auch in ökologischer Hinsicht ist der Transport von Metallschrotten über weite Entfernungen zweifelhaft. Schließlich werden durch den Export der Schrotte wertvolle Rohstoffe dem Kreislauf im Inland entzogen.The secondary raw materials are usually available as fractions that consist of a large number of individual raw material pieces. In the case of new scrap from processing, the individual fractions usually come from individual waste points (places of origin), old scrap is made up of raw materials of different and undefined origins. Examples of this are non-ferrous metal fractions from large shredder plants or metallic waste from waste incineration. Even the elimination of new scrap from a certain disposal point can in turn have different chemical compositions in the individual pieces. Overall, the individual fractions are therefore at best pre-sorted with regard to belonging to a base material, but often differ considerably in their chemical composition in the alloy spectrum. For example, metal scrap is made up of individual parts with different alloy contents. At the moment, scrap metal mixtures are often sorted in such a way that the scrap is exported to developing and emerging countries and sorted there by hand. However, the prevailing working conditions here are mostly unacceptable, and the transport of the scrap causes high additional costs. The transport of scrap metal over long distances is also dubious from an ecological point of view. After all, exporting the scrap removes valuable raw materials from the domestic cycle.

Für die Erzeugung von Hochleistungswerkstoffen ist die exakte chemische Zusammensetzung der Zielschmelze von höchster Bedeutung. Dabei ist das wirtschaftliche und ökologische Bestreben, einen möglichst hohen Anteil an Sekundärrohstoffen an der Gattierung, d. h. dem Schmelzofenbesatz, zu erhalten. Eine bloße Vorsortierung nach einzelnen Schrottgruppen ist selbst für einfachere Commodity-Werkstoffe kaum noch hinreichend. Für die Herstellung von Hochleistungswerkstoffen (High Performance Alloys = HPA), die besondere physikalische Eigenschaften im Hinblick auf Festigkeit, Verschleiß- und Korrosionsverhalten, Hitzebeständigkeit, Leitfähigkeit etc. aufweisen, wird der Einsatz von Sekundärrohstoffen zunehmend schwieriger oder scheidet per se aus. Darüber hinaus werden bislang störende Legierungselemente noch in großem Umfang bei notwendigen metallurgischen Behandlungen der Zielschmelze verschlackt und damit letztlich vernichtet, was langfristig weder ökonomisch noch ökologisch hinnehmbar ist.The exact chemical composition of the target melt is of the utmost importance for the production of high-performance materials. The economic and ecological endeavor is to have as high a proportion as possible of secondary raw materials in the species, i.e. H. the furnace equipment. A mere pre-sorting according to individual scrap groups is hardly sufficient even for simpler commodity materials. For the production of high-performance materials (High Performance Alloys = HPA), which have special physical properties in terms of strength, wear and corrosion behavior, heat resistance, conductivity, etc., the use of secondary raw materials is becoming increasingly difficult or is ruled out per se. In addition, alloying elements that have hitherto been disruptive are still slagged to a large extent during necessary metallurgical treatments of the target melt and thus ultimately destroyed, which is neither economically nor ecologically acceptable in the long term.

Da die Anforderungen an Werkstoffe, die durch Makro- und Mikrolegieren eingestellt werden, immer weiter steigen, werden ständig neue Legierungen mit immer feiner aufeinander abgestimmten Legierungsanteilen erzeugt. Diese Legierungsbestandteile können sich jedoch bei der späteren Wiederverwertung als Schrotte störend bemerkbar machen, insbesondere wenn die Wiederverwertung durch Einschmelzen in Induktionsöfen erfolgt, die keine metallurgische Aufarbeitung ermöglichen. So stören beispielsweise Mikrolegierungselemente, die hochfeste Stahlblechwerkstoffe ausmachen, die Einformung von kugeligem Graphit in ferritischem Grundgefüge bei Hochleistu ngseisenguss.Since the demands on materials that are set by macro and micro alloying continue to increase, new alloys are constantly being produced with alloys that are more and more finely matched to one another. These alloy components can, however, have a disruptive effect on later recycling as scrap, especially if the recycling takes place by melting down in induction furnaces that do not allow metallurgical processing. For example, micro-alloy elements that make up high-strength sheet steel materials interfere with the formation of spherical graphite in a ferritic basic structure in high-performance cast iron.

Es werden deshalb meist nur Anteile an vorsortierten Sekundärrohstoffen aus dem Beschaffungsmarkt für die Zielschmelze eingesetzt. Diese werden mit Primärrohstoffen bekannter Zusammensetzung dann so verschnitten, dass maximal zugelassene Legierungsgehalte eingestellt und insbesondere störende Legierungsbestandteile unter eine vorgegebene Spezifikationsgrenze gedrückt werden. Dies ist insbesondere bei der Erschmelzung von Aluminium der Fall. Aluminium ist unedel und entzieht sich weitgehend der metallurgischen Behandlungsmöglichkeit. Gleichzeitig soll aber z.B. bei der Verwendung im Automobilbau das eingesetzte Aluminium aus Gründen des CO2-Fußabdrucks einen möglichst hohen Anteil an Sekundäraluminium aufweisen. Im Sinne einer funktionierenden, ökologisch vernünftigen Kreislaufwirtschaft wäre also die Erhöhung des Sekundärrohstoffanteils wünschenswert.For this reason, mostly only portions of pre-sorted secondary raw materials from the procurement market are used for the target melt. These are then blended with primary raw materials of known composition in such a way that the maximum permitted alloy content is set and, in particular, disruptive alloy components are kept below a given specification limit. This is particularly the case when smelting aluminum. Aluminum is base and largely eludes metallurgical treatment. At the same time, however, when used in automobile construction, for example, the aluminum used should have as high a proportion of secondary aluminum as possible for reasons of the CO 2 footprint. In terms of a functioning, ecologically sound recycling economy, an increase in the proportion of secondary raw materials would be desirable.

Um dieses Ziel zu erreichen, ist eine Sortierung der Rohstoffstücke nach ihrer chemischen Zusammensetzung unabdingbar. Hierfür bieten sich spektroskopische Verfahren an, insbesondere LIBS (laser-induced breakdown spectroscopy; laserinduzierte Plasmaspektroskopie). Dieses oberflächensensitive Verfahren ist zur Bestimmung der Zusammensetzung eines Rohstoffstücks innerhalb sehr kurzer Zeiten prinzipiell besonders geeignet, erfordert aber zum Zeitpunkt der Messung ein ausreichend tiefes Eindringen in die Oberfläche des Werkstoffs und hierfür eine ruhige Lage des Rohstoffstücks auf der Fördereinheit.To achieve this goal, it is essential to sort the pieces of raw material according to their chemical composition. Spectroscopic methods are suitable for this, in particular LIBS (laser-induced breakdown spectroscopy; laser-induced plasma spectroscopy). This surface-sensitive method is in principle particularly suitable for determining the composition of a piece of raw material within a very short period of time, but at the time of measurement it requires a sufficiently deep penetration into the surface of the material and, for this, a steady position of the piece of raw material on the conveyor unit.

Hinzu kommt, dass viele Rohstoffstücke mit einer Oberflächenbeschichtung versehen sind. So ist beispielsweise ein großer Teil des recycelten Stahlschrotts verzinkt. Eine LIBS-Messung auf dem unbehandelten Rohstoffstück würde daher zu einem verfälschten Ergebnis führen, weshalb der eigentlichen Bestimmung der Zusammensetzung häufig ein Ablationsschritt vorgeschaltet werden muss, bei dem zumindest in den Bereichen des Rohstoffstücks, in denen schließlich die Bestimmung der Zusammensetzung durchgeführt werden soll, zunächst eine Ablösung der Oberflächenbeschichtung stattfindet. Die Ablation, d. h. die Ablösung der Oberflächenbeschichtung durch Verdampfung, erfolgt mithilfe eines Lasers, entweder mithilfe des gleichen Lasers, der für die Bestimmung der Zusammensetzung eingesetzt wird, oder mithilfe eines separaten Lasers. Die ablatierten Bereiche sind sehr klein. Sie bewegen sich im Bereich weniger Zehntel Quadratmillimeter. Zur Koordination eines getrennten Ablationsvorgangs und der anschließenden LIBS-Messung mit zwei Lasern oder zur Ablation und anschließenden integrierten LIBS-Messung in der ablatierten Fläche mit einem Laser muss daher die Bewegung des Schrottstücks relativ zur Fördereinrichtung quasi Null sein. Hier ist von großer Bedeutung, dass das Rohstoffstück zwischen dem Ablationsschritt und dem Messschritt seine Lage relativ zur Fördereinheit nicht verändert, da anderenfalls nicht sichergestellt werden kann, dass die Messung nicht durch Oberflächenbeläge, die zuvor nicht ablatiert wurden, negativ beeinflusst wird.In addition, many pieces of raw material are provided with a surface coating. For example, a large part of the recycled steel scrap is galvanized. A LIBS measurement on the untreated piece of raw material would therefore lead to a falsified result, which is why the actual determination of the composition often has to be preceded by an ablation step in which, at least in the areas of the raw material piece, in which the composition is ultimately to be determined, first a detachment of the surface coating takes place. The ablation, i.e. H. The removal of the surface coating by evaporation is carried out using a laser, either using the same laser that is used to determine the composition, or using a separate laser. The ablated areas are very small. They move in the range of a few tenths of a square millimeter. In order to coordinate a separate ablation process and the subsequent LIBS measurement with two lasers or for ablation and subsequent integrated LIBS measurement in the ablated area with a laser, the movement of the scrap piece relative to the conveyor must therefore be virtually zero. Here it is of great importance that the piece of raw material does not change its position relative to the conveyor unit between the ablation step and the measuring step, since otherwise it cannot be ensured that the measurement is not negatively influenced by surface deposits that have not been ablated beforehand.

Um einen hinreichend großen Durchsatz sicherzustellen, ist es sinnvoll, die Rohstoffstücke über ein Förderband laufen zu lassen, auf denen zunächst eine sensorische Analyse der Zusammensetzung und in Abhängigkeit vom ermittelten Ergebnis eine Zusortierung der Rohstoffstücke zu einzelnen Zielfraktionen in einem einzigen Durchlauf stattfindet. Für den eigentlichen Sortierungsschritt bieten sich insbesondere von der Seite des Förderbandes auf die Rohstoffstücke aufgebrachte Gasdruckimpulse, normalerweise Luftdruckimpulse an, die durch einen gezielten Gasstoß dafür sorgen, dass das Rohstoffstück seitlich vom Förderband heruntergeschossen und von einer Auffangvorrichtung für die jeweilige Zielfraktion aufgefangen wird. Derartige Verfahren sind grundsätzlich aus weitgehend senkrecht zur Förderrichtung angebrachten Luftimpulsvorrichtungen bekannt, bislang lassen sich jedoch in der Praxis nur zwei unterschiedliche Zielfraktionen auf diese Weise auffangen, schon bei drei Zielfraktionen kommt es zu unverhältnismäßig vielen Fehlsortierungen.In order to ensure a sufficiently high throughput, it makes sense to run the raw material pieces over a conveyor belt, on which a sensory analysis of the composition and, depending on the result determined, the raw material pieces are sorted into individual target fractions in a single pass. For the actual sorting step, gas pressure pulses applied to the raw material pieces from the side of the conveyor belt, usually air pressure pulses, are particularly suitable, which ensure that the raw material piece is shot down from the side of the conveyor belt and caught by a collecting device for the respective target fraction. Such methods are basically known from air pulse devices installed largely perpendicular to the conveying direction, but so far only two different target fractions can be captured in this way in practice; even with three target fractions, there is a disproportionate number of incorrect sortings.

Aus der EP 0 345 949 A2 ist ein Verfahren zur Identifizierung und Sortierung von Edelsteinen bekannt, wobei eine spektroskopische Analyse mittels Raman-Spektroskopie erfolgt. Die Stücke werden in diesem Zusammenhang zwecks Sortierung durch Luftdruckimpulse abgelenkt, wobei die Ablenkung entsprechend der Längsrichtung des verwendeten Förderbandes erfolgt.From the EP 0 345 949 A2 a method for identifying and sorting gemstones is known, a spectroscopic analysis being carried out by means of Raman spectroscopy. In this context, the pieces are deflected for sorting by air pressure pulses, the deflection taking place in accordance with the longitudinal direction of the conveyor belt used.

Die US 5 628 410 A beschreibt eine Weiterentwicklung dieses Verfahrens zur Abtrennung der Edelsteine von Gangart. Die der Erfindung u. a. zu Grunde liegende Problematik, dass Schrottstücke häufig Oberflächenbeschichtungen aufweisen, tritt hier jedoch nicht auf.the U.S. 5,628,410 A describes a further development of this process for separating the gemstones from gangue. The problem underlying the invention, among other things, that scrap pieces often have surface coatings, does not arise here, however.

Eine Vorrichtung zur Schrott-Trennung wird in der DE 35 24 860 A1 beschrieben. Dabei werden Schrottteile über ein Förderband transportiert, das kurzzeitig in eine V-Form gebracht wird, um die Schrottteile in die Bandmitte zu rücken. Bei der Sortierung werden insbesondere nichtmetallische Bestandteile ausgesondert.A device for scrap separation is in the DE 35 24 860 A1 described. Scrap parts are transported on a conveyor belt, which is briefly brought into a V-shape in order to move the scrap parts into the middle of the belt. In the sorting process, non-metallic components in particular are separated out.

Die US 2003 / 0 034 281 A1 zeigt die Verwendung von LIBS zur Sortierung von Metallschrotten. Die Applikation von Laser-Reinigungspulsen ist Gegenstand der US 5 042 947 A .US 2003/034 281 A1 shows the use of LIBS for sorting metal scrap. The application of laser cleaning pulses is the subject of U.S. 5 042 947 A .

Unterschiedliche Möglichkeiten zur Anordnung von Luftdüsen können der FR 2 429 624 A1 entnommen werden.Different options for the arrangement of air nozzles can be of the FR 2 429 624 A1 can be removed.

Es stellt sich somit die Aufgabe, ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass die Rohstoffstücke in einem Durchlauf deutlich mehr unterschiedlichen Zielfraktionen, theoretisch in nahezu unbegrenzter Zahl, zusortiert werden können, ohne dass es zu einer unverhältnismäßig hohen Zahl an Fehlsortierungen kommt.The task is thus to develop a method of the type mentioned at the outset so that the raw material pieces can be sorted into significantly more different target fractions in one pass, theoretically in an almost unlimited number, without a disproportionately high number of incorrect sorting occurring.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Sortierung von Rohstoffstücken, welche einer spektroskopischen Analyse der Zusammensetzung unterzogen werden, mit folgenden Schritten:

  • - Aufbringen der Rohstoffstücke auf ein sich in Förderrichtung bewegendes Förderband
  • - Applikation von Reinigungspulsen durch einen Laser auf die Oberfläche der Rohstoffstücke zur Entfernung von Beschichtungen und Verunreinigungen
  • - spektroskopische Analyse der Zusammensetzung der Rohstoffstücke, wobei die Applikation der Reinigungspulse zeitlich vor der spektroskopischen Analyse erfolgt
  • - Zusortierung der Rohstoffstücke zu einzelnen Zielfraktionen in Abhängigkeit von der ermittelten Zusammensetzung der Rohstoffstücke durch Beaufschlagung der Rohstoffstücke mit Gasdruckimpulsen oder mechanischen Impulsen quer zur Förderrichtung des Förderbandes, wobei das Förderband in den Abschnitten, in denen die Applikation von Reinigungspulsen und die spektroskopische Analyse vorgenommen werden, im Querschnitt betrachtet eine V- oder U-Form mit zwei seitlichen Flanken aufweist, die einen Winkel zur Horizontalen ausbilden, wobei die Rohstoffstücke zwischen den beiden Flanken des Förderbandes lateral fixiert werden, wobei das Förderband in dem Abschnitt, in dem die Rohstoffstücke mit Gasdruckimpulsen oder mechanischen Impulsen beaufschlagt werden, auf der den Zielfraktionen zugewandten Flanke einseitig abgeflacht wird.
This object is achieved according to the invention by a method for sorting pieces of raw material, which are subjected to a spectroscopic analysis of the composition, with the following steps:
  • - Placing the raw material pieces on a conveyor belt moving in the conveying direction
  • - Application of cleaning pulses by a laser on the surface of the raw material pieces Removal of coatings and contaminants
  • - Spectroscopic analysis of the composition of the raw material pieces, with the application of the cleaning pulses occurring before the spectroscopic analysis
  • - Sorting the raw material pieces into individual target fractions depending on the determined composition of the raw material pieces by applying gas pressure pulses or mechanical pulses to the raw material pieces transversely to the conveying direction of the conveyor belt, the conveyor belt in the sections in which the application of cleaning pulses and the spectroscopic analysis are carried out When viewed in cross section, has a V or U shape with two lateral flanks which form an angle to the horizontal, the raw material pieces being fixed laterally between the two flanks of the conveyor belt, the conveyor belt in the section in which the raw material pieces with gas pressure pulses or mechanical impulses are applied, on the flank facing the target fractions is flattened on one side.

Der Erfindung liegen die Gedanken zugrunde, einerseits Bewegungen der Rohstoffstücke auf dem Förderband insbesondere in seitlicher Richtung (lateral) so weit wie möglich einzuschränken, und andererseits die Rohstoffstücke in Bezug auf die spektroskopische Analyse, insbesondere den hierfür zumeist verwendeten Laser, so zu fixieren, dass jedes Rohstoffstück erreicht wird (Schrottstück zum Laser) und so auf ein scannendes Lasersystem (Laser zum Schrottstück) im Regelfall verzichtet werden kann. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass das spektroskopische Verfahren nicht verfälscht wird, die so ermittelten Zusammensetzungen der Rohstoffstücke jeweils dem korrekten Rohstoffstück zugeordnet werden und dieses an der richtigen Stelle durch einen Impuls, zumeist einen Gasdruckimpuls erfasst wird, um es in die richtige Zielfraktion zu bringen. Würde sich nämlich das Rohstoffstück während der Analyse der Zusammensetzung und dem Zeitpunkt der Erfassung durch einen Gasdruck- oder mechanischen Impuls relativ zum umlaufenden Förderband bewegen, wäre nicht sichergestellt, dass das Zusammenspiel zwischen Ablation und LIBS-Messung ausreichend genau erfolgt, dass das richtige Rohstoffstück durch den Impuls erfasst wird, und zum anderen nicht, dass der Impuls das Rohstoffstück in die korrekte Zielfraktion einbringt. Größe, Form und Position des Rohstoffstücks einerseits und Impuls müssen nämlich so aufeinander abgestimmt sein, dass das Rohstoffstück nicht versehentlich in die falsche Zielfraktion gelangt. Sofern vor dem spektroskopischen Analyseschritt auch eine Ablösung von Oberflächenbeschichtung oder Verunreinigungen z. B. mithilfe eines Lasers stattfindet, ist darüber hinaus von Bedeutung, dass sich zwischen diesem Ablationsschritt und dem Messschritt die Lage des Rohstoffstücks relativ zur Fördereinheit ebenfalls nicht oder allenfalls unwesentlich verändert, damit sichergestellt ist, dass der Messimpuls an eine Stelle gelangt, die zuvor von der Oberflächenbeschichtung befreit wurde. Würde nämlich der Messimpuls auf einen Bereich des Rohstoffstücks treffen, der weiterhin die Oberflächenbeschichtung trägt, hätte dies eine fehlerhaft bestimmte Zusammensetzung zur Folge.The invention is based on the idea, on the one hand, to restrict movements of the raw material pieces on the conveyor belt, in particular in the lateral direction, as far as possible, and on the other hand, to fix the raw material pieces in relation to the spectroscopic analysis, in particular the laser mostly used for this, in such a way that every piece of raw material is reached (scrap piece to the laser) and a scanning laser system (laser to the scrap piece) can usually be dispensed with. This ensures that the spectroscopic method is not falsified, the compositions of the raw material pieces determined in this way are assigned to the correct raw material piece and this is detected at the right place by a pulse, usually a gas pressure pulse, in order to bring it into the correct target fraction . If the piece of raw material were to move relative to the circulating conveyor belt during the analysis of the composition and the time of detection by a gas pressure or mechanical impulse, it would not be ensured that the interplay between ablation and LIBS measurement is sufficiently accurate that the correct piece of raw material passes through the impulse is detected, and on the other hand not that the impulse brings the piece of raw material into the correct target fraction. The size, shape and position of the piece of raw material, on the one hand, and the impulse must be coordinated in such a way that the piece of raw material does not accidentally end up in the wrong target fraction. If, prior to the spectroscopic analysis step, the surface coating or impurities z. B. takes place with the help of a laser, it is also important that between this ablation step and the measuring step, the position of the piece of raw material relative to the conveyor unit also does not change or at most insignificantly, so that it is ensured that the measuring pulse arrives at a point that was previously the surface coating has been freed. If the measuring pulse were to hit an area of the piece of raw material that continues to have the surface coating, this would result in an incorrectly determined composition.

Unter Zusammensetzung der Rohstoffstücke wird im Sinne der Erfindung die chemische Zusammensetzung verstanden.In the context of the invention, the composition of the raw material pieces is understood to mean the chemical composition.

Die laterale Fixierung der Rohstoffstücke ist so zu verstehen, dass die Bewegung der Rohstoffstücke auf dem Förderband quer zur Förderrichtung so weit wie möglich eingeschränkt wird. Es muss sich jedoch nicht in jedem Fall um eine absolute Fixierung handeln, insbesondere handelt es sich nicht um eine dauerhafte Fixierung.The lateral fixation of the raw material pieces is to be understood in such a way that the movement of the raw material pieces on the conveyor belt transversely to the conveying direction is restricted as much as possible. However, it does not have to be an absolute fixation in every case; in particular, it is not a permanent fixation.

Dadurch, dass das Förderband zumindest in dem Abschnitt, in dem die spektroskopische Analyse vorgenommen wird, im Querschnitt betrachtet, d. h. quer zur Förderrichtung, eine V-oder U-Form aufweist, werden insbesondere seitliche bzw. laterale Bewegungen der Rohstoffstücke wirkungsvoll verhindert. Das Rohstoffstück hat durch die V-oder U-Form die Tendenz, im tiefsten Punkt des Förderbandes zu verharren, typischerweise in der Mitte des Förderbandes. Dies gilt insbesondere auch dann, wenn das Rohstoffstück beispielsweise eine runde oder zylindrische Form aufweist, mit anderen Worten bei einer flachen Ausgestaltung des Förderbandes stark dazu neigen würde, seitlich wegzurollen.In that the conveyor belt is viewed in cross section at least in the section in which the spectroscopic analysis is carried out, i. H. transversely to the conveying direction, has a V or U shape, in particular lateral or lateral movements of the raw material pieces are effectively prevented. Due to its V or U shape, the piece of raw material has the tendency to remain at the lowest point of the conveyor belt, typically in the middle of the conveyor belt. This also applies in particular when the piece of raw material has, for example, a round or cylindrical shape, in other words, if the conveyor belt were designed to be flat, it would tend to roll away to the side.

Aufgrund der V-oder U-Form des Förderbandes weist dieses zwei seitliche Flanken auf, die zur Horizontalen einen Winkel ausbilden. Zwischen den beiden Flanken werden die Rohstoffstücke auf dem Förderband transportiert. Die V-/U-Form des Förderbandes ist so zu verstehen, dass in dem Bereich, in dem die Rohstoffstücke zu liegen kommen, eine V-oder U-Form vorliegen muss, so dass die Rohstoffstücke zwischen den beiden Flanken positioniert sind; die V-oder U-Form schließt prinzipiell nicht aus, dass im Querschnitt betrachtet seitlich des V oder U abweichende Formen vorliegen und sich beispielsweise insgesamt eine W-Form ergibt.Due to the V or U shape of the conveyor belt, it has two lateral flanks which form an angle to the horizontal. The pieces of raw material are transported on the conveyor belt between the two flanks. The V / U shape of the conveyor belt is to be understood as meaning that a V or U shape must be present in the area in which the raw material pieces come to lie, so that the raw material pieces are positioned between the two flanks; the V-shape or U-shape does not in principle rule out the fact that, viewed in cross section, there are different shapes to the side of the V or U and, for example, a W-shape overall results.

Die Flanken des Förderbandes bilden in dem Abschnitt, in dem die spektroskopische Analyse vorgenommen wird, zur Horizontalen vorzugsweise einen Winkel von 10 - 70°, vorzugsweise 20 - 60°, weiter bevorzugt 30 - 50°. Diese Winkel haben sich als geeignet erwiesen, die Rohstoffstücke zwischen den Flanken lateral jedenfalls so weitgehend zu fixieren, dass eine fehlerhafte Zuordnung der Messergebnisse oder eine fehlerhafte Zusortierung der Rohstoffstücke zu Zielfraktionen weitgehend ausgeschlossen wird.In the section in which the spectroscopic analysis is carried out, the flanks of the conveyor belt preferably form an angle of 10-70 °, preferably 20-60 °, more preferably 30-50 ° to the horizontal. These angles have proven to be suitable for laterally fixing the pieces of raw material between the flanks to the extent that that an incorrect assignment of the measurement results or an incorrect allocation of the raw material pieces to target fractions is largely excluded.

Die Beaufschlagung der Rohstoffstücke mit Gasdruckimpulsen quer zur Förderrichtung des Förderbandes ist so zu verstehen, dass die Gasdruckstöße zumindest eine Komponente quer zur Förderrichtung aufweisen, jedoch nicht unbedingt in der Horizontalen verlaufen müssen. Insbesondere wenn die Flanke des Förderbandes, über die der Gasdruckimpuls ausgeübt wird, einen Winkel zur Horizontalen bildet, verläuft der Gasdruckimpuls typischerweise entlang der Oberfläche der Flanke des Förderbandes, d. h. in einem Winkel zur Horizontalen, der zumindest ungefähr dem Winkel der Flanke des Förderbandes entspricht.The application of gas pressure pulses to the raw material pieces transversely to the conveying direction of the conveyor belt is to be understood as meaning that the gas pressure pulses have at least one component transverse to the conveying direction, but do not necessarily have to run horizontally. In particular, if the flank of the conveyor belt over which the gas pressure pulse is exerted forms an angle to the horizontal, the gas pressure pulse typically runs along the surface of the flank of the conveyor belt, i. H. at an angle to the horizontal which at least approximately corresponds to the angle of the edge of the conveyor belt.

Alternativ zur Anwendung von Gasdruckimpulsen ist auch die Anwendung von mechanischen Impulsen denkbar. In diesem Fall werden die Rohstoffstücke quasi mit mechanischen Mitteln vom Förderband geschoben. Im Übrigen gilt für die Beaufschlagung der Rohstoffstücke mit mechanischen Impulsen das zu Gasdruckimpulsen gesagte entsprechend.As an alternative to the use of gas pressure pulses, the use of mechanical pulses is also conceivable. In this case, the pieces of raw material are pushed from the conveyor belt by mechanical means. In addition, what has been said about gas pressure pulses applies accordingly to the application of mechanical pulses to the pieces of raw material.

Eine Flanke des Förderbandes wird in dem Abschnitt, in dem die Rohstoffstücke mit Gasdruckimpulsen/mechanischen Impulsen beaufschlagt werden, abgeflacht. Dies erfolgt auf der Seite des Förderbandes, die den Zielfraktionen zugewandt ist. Die Abflachung des Förderbandes weist den Vorteil auf, dass das Rohstoffstück hier einfacher mittels eines Gasdruck- oder mechanischen Impulses vom Förderband herunterbewegt und in eine Zielfraktion eingebracht werden kann.A flank of the conveyor belt is flattened in the section in which the pieces of raw material are subjected to gas pressure pulses / mechanical pulses. This takes place on the side of the conveyor belt that faces the target fractions. The flattening of the conveyor belt has the advantage that the piece of raw material can be moved down from the conveyor belt more easily by means of a gas pressure or mechanical impulse and introduced into a target fraction.

In diesem Zusammenhang ist es nicht erforderlich, eine vollständige Abflachung der der Zielfraktion zugewandten Flanke vorzunehmen, allerdings sollte die Flanke im eben angesprochenen Bereich zur Horizontalen einen Winkel von max. 20°, vorzugsweise max. 10° aufweisen, um eine „Bergaufförderung“ des Rohstoffstücks zu vermeiden und ein problemloses Einbringen in die Zielfraktion zu gewährleisten.In this context, it is not necessary to completely flatten the flank facing the target fraction, but the flank in the area just mentioned should have an angle of max. 20 °, preferably max. 10 °, to allow the piece of raw material to be "transported uphill" to be avoided and to ensure problem-free introduction into the target fraction.

Zweckmäßigerweise kann das Förderband auch bereichsweise vollständig abgeflacht werden, mit anderen Worten planar verlaufen, insbesondere dort, wo weder eine Bestimmung der Zusammensetzung, eine Ablation oder eine Zusortierung zu Zielfraktionen erfolgt. Besonders das zurücklaufende Förderband kann flach/plan ausgebildet sein.Expediently, the conveyor belt can also be completely flattened in certain areas, in other words run in a planar manner, in particular where there is neither a determination of the composition, an ablation or a sorting into target fractions. In particular, the returning conveyor belt can be designed to be flat / planar.

Das erfindungsgemäß verwendete Förderband muss so beschaffen sein, dass eine gewisse Verformbarkeit gegeben ist, es insbesondere bereichsweise eine V- oder U-Form annehmen kann. Es weist typischerweise eine Dicke von 3 bis 10 mm, bevorzugt 5 bis 6 mm auf. Geeignet zur Herstellung des Förderbandes sind insbesondere Polyestergewebe, Polyamidgewebe oder Polyester-/Polyamidmischgewebe. Als Polyamid können auch aromatische Polyamide (Aramide) zum Einsatz kommen.The conveyor belt used according to the invention must be designed in such a way that a certain deformability is given, in particular it can assume a V or U shape in certain areas. It typically has a thickness of 3 to 10 mm, preferably 5 to 6 mm. Polyester fabrics, polyamide fabrics or polyester / polyamide mixed fabrics are particularly suitable for producing the conveyor belt. Aromatic polyamides (aramids) can also be used as polyamides.

Die Einstellung der Winkel des Förderbandes zur Horizontalen erfolgt bevorzugt durch in entsprechenden Winkeln angeordnete Leitbleche oder auch Walzen, über die das Förderband geführt wird. Dem Förderband wird somit an den entsprechenden Stellen jeweils ein bestimmter Winkel aufgeprägt, den die Flanken des Förderbandes zur Horizontalen ausbilden. Um keine zu starken Belastungen des Förderbandes herbeizuführen, erfolgt die Einstellung der Winkel vorzugsweise nicht abrupt, sondern stetig oder schrittweise innerhalb eines Längenabschnitts des Förderbandes.The adjustment of the angle of the conveyor belt to the horizontal is preferably carried out by means of guide plates arranged at appropriate angles or else rollers over which the conveyor belt is guided. A certain angle, which the flanks of the conveyor belt form relative to the horizontal, is thus impressed on the conveyor belt at the corresponding points. In order not to cause excessive loads on the conveyor belt, the angle is preferably not set abruptly, but rather continuously or gradually within a length of the conveyor belt.

Sinnvollerweise sind in dem Abschnitt, in dem die Rohstoffstücke mit Gasdruck- oder mechanischen Impulsen beaufschlagt werden, seitlich des Förderbandes mehrere Auffangbehälter für verschiedene Zielfraktionen angeordnet. Die Auffangbehälter können unmittelbar seitlich des Förderbandes positioniert sein oder auch mit einem gewissen Abstand, wobei im letzteren Fall Mittel zum Auffangen der einzelnen Rohstoffstücke vorgesehen sein sollten. Von diesen gelangen die Rohstoffstücke dann beispielsweise durch einfaches Rutschen in die jeweiligen Auffangbehälter. Die Auffangbehälter bzw. die Mittel zum Auffangen der Rohstoffstücke sollten jeweils eine seitliche Begrenzung haben, um eine klare Trennung von benachbarten Auffangbehältern/Auffangmitteln zu gewährleisten und eine Vermischung der Rohstoffstücke zu vermeiden. Sinnvoll ist in diesem Zusammenhang auch das Vorsehen einer Restfraktion, in welche solche Rohstoffstücke einsortiert werden, für die keine weitere sinnvolle Verwendung möglich ist oder die keine Analyse der Zusammensetzung zulassen. Die Restfraktion kann auch am Ende des Förderbandes angeordnet sein, d.h. sämtliche Rohstoffstücke, die nicht zuvor durch einen Impuls vom Förderband bewegt wurden, gelangen am Ende automatisch in die Restfraktion.In the section in which the pieces of raw material are subjected to gas pressure or mechanical impulses, several collecting containers for different target fractions are expediently arranged to the side of the conveyor belt. The collecting containers can be positioned directly to the side of the conveyor belt or at a certain distance, in which case means for collecting the individual raw material pieces should be provided. From these, the pieces of raw material then pass into the respective collecting container, for example by simply sliding. The collecting containers or the means for collecting the pieces of raw material should each have a lateral boundary in order to ensure a clear separation from neighboring collecting containers / collecting means and to avoid mixing of the pieces of raw material. In this context, it is also sensible to provide a residual fraction into which such pieces of raw material are sorted, for which no further sensible use is possible or which do not allow an analysis of the composition. The remaining fraction can also be arranged at the end of the conveyor belt, i.e. all pieces of raw material that were not previously moved by an impulse from the conveyor belt automatically end up in the remaining fraction.

Die einzelnen Fraktionen können in den Auffangbehältern gesammelt oder kontinuierlich durch Förderbänder abgezogen werden.The individual fractions can be collected in the collecting containers or continuously withdrawn by conveyor belts.

Die Gasdruckimpulse, vorzugsweise Luftdruckimpulse, werden bevorzugt mithilfe von Düsen appliziert, die einen Gasdruck zwischen 4 und 15 bar, vorzugsweise 6 bis 10 bar erzeugen. Der Gasdruck ist von der Beschaffenheit der Rohstoffstücke in Form und (spezifischem) Gewicht abhängig. Die Düsen können beispielsweise in eine Luftleiste integriert sein. Gerade für relativ kleine Rohstoffstücke bieten sich sog. Bulletvalves (z. B. von der Firma MAC) an; hier handelt es sich um sehr kleine Ventile mit hoher Taktfrequenz. Für größere Teile hingegen sind größere Düsen/Ventile von Vorteil, die allerdings einen höheren Gas-/Luftverbrauch und eine höhere Kompressorleistung notwendig machen. Ventile, die in einer Luftleiste integriert sind, benötigen häufig zum einen Steuerluft zum Öffnen/Schließen des Ventils (der Düse) und zum anderen Sortierluft zum Ausschleusen des Rohstoffstücks mittels eines gezielten Luftstoßes. Ggf können auch unterschiedliche Düsen miteinander kombiniert werden, beispielsweise kleine Düsen zur Ausschleusung kleiner Rohstoffstücke und größere Düsen zur Applikation größerer Gasmengen auf größere Rohstoffstücke.The gas pressure pulses, preferably air pressure pulses, are preferably applied with the aid of nozzles which generate a gas pressure between 4 and 15 bar, preferably 6 to 10 bar. The gas pressure depends on the nature of the raw material pieces in terms of shape and (specific) weight. The nozzles can, for example, be integrated into an air bar. Especially for relatively small pieces of raw material So-called bullet valves (e.g. from MAC) are ideal; these are very small valves with a high clock frequency. For larger parts, on the other hand, larger nozzles / valves are advantageous, but they require higher gas / air consumption and higher compressor performance. Valves that are integrated in an air bar often require, on the one hand, control air to open / close the valve (the nozzle) and, on the other hand, sorting air to discharge the piece of raw material by means of a targeted blast of air. If necessary, different nozzles can also be combined with one another, for example small nozzles for discharging small pieces of raw material and larger nozzles for applying larger amounts of gas to larger pieces of raw material.

Bevorzugt erfolgt die Analyse der Zusammensetzung der Rohstoffstücke und die Zuordnung zu einzelnen Zielfraktionen automatisiert. Das System erkennt somit aufgrund der spektroskopischen Analyse der Zusammensetzung eines bestimmten Rohstoffstücks, in welche Zielfraktion das jeweilige Rohstoffstück einsortiert werden soll. Die in diesem Zusammenhang wichtigen Parameter, beispielsweise Minimal- oder Maximalgehalt verschiedener Elemente, werden vorab in das System eingegeben. Je nachdem, welcher Zielfraktion ein bestimmtes Rohstoffstück sodann zugeordnet werden muss, werden sodann die Gasdruck- oder mechanischen Impulse entsprechend ausgeübt. Bevorzugt weist das System hierfür eine Einrichtung zur Datenverarbeitung (Steuereinheit) auf, die automatisiert errechnet, welche Düsen zur Erzeugung der Gasdruckimpulse über welchen Zeitraum zur korrekten Zusortierung zu einzelnen Zielfraktionen geöffnet werden müssen. Hierbei kann neben der Position und der Zusammensetzung des jeweiligen Rohstoffstücks auch die Form und ggf. die Masse Berücksichtigung finden. Zur Ausschleusung eines besonders großen Rohstoffstücks kann es nämlich erforderlich sein, dass mehrere Düsen ggf. mit erhöhtem Druck eingesetzt werden müssen.The analysis of the composition of the raw material pieces and the assignment to individual target fractions is preferably carried out in an automated manner. Based on the spectroscopic analysis of the composition of a certain piece of raw material, the system recognizes into which target fraction the respective piece of raw material should be sorted. The parameters that are important in this context, for example the minimum or maximum content of various elements, are entered into the system in advance. Depending on which target fraction a certain piece of raw material must then be assigned to, the gas pressure or mechanical impulses are then applied accordingly. For this purpose, the system preferably has a device for data processing (control unit) which automatically calculates which nozzles have to be opened to generate the gas pressure pulses over which period for correct allocation to individual target fractions. In addition to the position and composition of the respective piece of raw material, the shape and possibly the mass can also be taken into account. In order to discharge a particularly large piece of raw material, it may be necessary to use several nozzles, possibly with increased pressure.

Bei der sensorischen Analyse der Zusammensetzung der Rohstoffstücke handelt es sich um ein spektroskopisches Verfahren. Dabei kann die Analyse auch in der Kombination von verschiedenen, bezüglich der Aufgabenstellung aufeinander abgestimmten sensorischen und spektroskopischen Verfahren vorgenommen werden.The sensory analysis of the composition of the pieces of raw material is a spectroscopic method. The analysis can also be carried out in a combination of different sensory and spectroscopic methods that are coordinated with one another with regard to the task at hand.

Bevorzugt wird das beschriebene Verfahren in Kombination mit Laserspektroskopie, insbesondere der laserinduzierten Plasmaspektroskopie (LIBS) durchgeführt. Hierbei wird ein sehr kurzer, energiereicher Laserpuls auf die zu untersuchende Oberfläche fokussiert. Die dort stattfindende lokale starke Erhitzung des Materials führt zur Ausbildung eines lichtemittierenden Plasmas, wobei die Emission charakteristisch für das jeweilige Material ist. Dieses Verfahren eignet sich in besonderem Maße zur Analyse der Zusammensetzung von Sekundärrohstoffstücken. Gleichzeitig sind die genaue Zuführung, Vereinzelung und Erfassung der einzelnen Rohstoffstücke bei Anwendung von LIBS besonders wichtig, weil die einzelnen Rohstoffstücke in den Strahlengang des Lasers eingebracht werden müssen, um eine belastbare Aussage über die Zusammensetzung zu erhalten.The method described is preferably carried out in combination with laser spectroscopy, in particular laser-induced plasma spectroscopy (LIBS). A very short, high-energy laser pulse is focused on the surface to be examined. The local strong heating of the material that takes place there leads to the formation of a light-emitting plasma, the emission being characteristic of the respective material. This method is particularly suitable for analyzing the composition of pieces of secondary raw material. At the same time, the precise feeding, separation and recording of the individual pieces of raw material are particularly important when using LIBS, because the individual pieces of raw material have to be introduced into the beam path of the laser in order to obtain reliable information about the composition.

Zur Erfassung der einzelnen Rohstoffstücke kann ein Scanvorgang des Lasers vorgenommen werden. Der Laserstrahl verfolgt dabei das Rohstoffstück während des Fördervorgangs und tastet vorher lichtoptisch festgelegte Bereiche des zu analysierenden Rohstoffstücks ab. Um eine hinreichend hohe Messgenauigkeit zu erreichen und auch kleine Legierungswerkstoffmengen < 500 ppm ermitteln zu können bzw. zur Limitierung des Fehlers auf diese Größenordnung darf dabei jedoch die Auslenkung des Laserstrahls aus der Hauptrichtung nicht zu groß werden und sollte nicht mehr als 250 mm, vorzugsweise nicht mehr als 150 mm betragen. Bei noch größeren Ablenkungen besteht die Gefahr, dass das emittierte Licht zu sehr streut und daher Fehlmessungen auftreten.The laser can be used to scan the individual pieces of raw material. The laser beam tracks the piece of raw material during the conveying process and scans previously light-optically defined areas of the piece of raw material to be analyzed. In order to achieve a sufficiently high measurement accuracy and also to be able to determine small amounts of alloy material <500 ppm or to limit the error to this order of magnitude, however, the deflection of the laser beam from the main direction must not be too great and should not be more than 250 mm, preferably not be more than 150 mm. If the deflections are even greater, there is a risk that the emitted light will scatter too much and therefore incorrect measurements will occur.

Da das Messergebnis bei der spektroskopischen Analyse durch Oberflächenbeschichtungen, An- bzw. Abreicherungen von Legierungselementen an der Oberfläche, Verunreinigungen auf der Oberfläche, anhaftende Ölschichten etc. verfälscht werden kann, lässt man darüber hinaus vor der eigentlichen Analyse der Zusammensetzung durch einen Laser Reinigungspulse zur Ablation auf die Rohstoffstücke einwirken. Mit Hilfe der Reinigungspulse können Beschichtungen und Verunreinigungen der Oberfläche entfernt werden, sodass anschließend eine unverfälschte Analyse der Zusammensetzung möglich ist.Since the measurement result in the spectroscopic analysis can be falsified by surface coatings, enrichment or depletion of alloy elements on the surface, impurities on the surface, adhering oil layers, etc., cleaning pulses for ablation are also allowed before the actual analysis of the composition by a laser act on the pieces of raw material. With the help of the cleaning pulses, coatings and impurities can be removed from the surface, so that an unadulterated analysis of the composition is then possible.

Um die Aussagekraft der durchgeführten Analyse zu erhöhen, können auch pro Rohstoffstück mehrere Stellen auf ihre Zusammensetzung analysiert werden, d. h. es muss an mehreren Stellen zunächst eine Einwirkung von Reinigungspulsen und anschließend eine Einwirkung von Analysepulsen erfolgen, um die jeweilige Zusammensetzung bestimmen zu können. Die Ergebnisse werden statistisch ausgewertet, anschließend wird in Abhängigkeit von der statistisch ermittelten Zusammensetzung die Sortierung durchgeführt.In order to increase the informative value of the analysis carried out, several locations can be analyzed for their composition per piece of raw material, i. H. cleaning pulses must first be applied at several points and then analysis pulses must be applied in order to be able to determine the respective composition. The results are statistically evaluated, then the sorting is carried out depending on the statistically determined composition.

Um die Stellen zu ermitteln, an denen eine spektroskopische Analyse der Zusammensetzung möglich ist, kann eine Bestimmung der Position der Rohstoffstücke sowie eine Bestimmung von räumlichen Informationen bezüglich der Rohstoffstücke durchgeführt werden. Als Ermittlung von räumlichen Informationen wird insbesondere die teilweise oder vollständige Ermittlung der Form der Rohstoffstücke verstanden. Dies dient der Vorbereitung der Analyse, insbesondere im Hinblick auf die Ermittlung geeigneter Messpunkte. Bei der Position handelt es sich um die Position des Rohstoffstücks auf dem Förderband.In order to determine the points at which a spectroscopic analysis of the composition is possible, the position of the pieces of raw material and spatial information relating to the pieces of raw material can be determined. In particular, the partial or understood complete determination of the shape of the raw material pieces. This is used to prepare the analysis, especially with regard to the determination of suitable measuring points. The position is the position of the piece of raw material on the conveyor belt.

Die Form, die Position und/oder die Topographie der einzelnen Rohstoffstücke können mit Hilfe einer der eigentlichen spektroskopischen Analyse vorgeschalteten Laserschnittkamera/Lichtschnittsensors bestimmt werden. Ist dabei nur die Information über eine Höhenlinie des Rohstoffstücks erforderlich, um den Laser für die LIBS-Messung zu fokussieren, kann diese auch durch eine vorgeschaltete Lasertriangulation gewonnen werden. Die Gewinnung von räumlichen Informationen zu den Rohstoffstücken ist auch über einen (gepulsten) Laser möglich, der parallel zur Transportrichtung eine Höhenlinie jedes Rohstoffstücks über die Lichtlaufzeit ermittelt. Dies dient dazu, bei Rohstoffstücken, die in sich oder von Stück zu Stück eine starke Höhendifferenz aufweisen, den nachfolgenden Analysevorgang so vorzubereiten, dass ein lichtoptisches Verfahren sich zur eigentlichen Messung genügend präzise fokussieren kann. Die erhaltenen räumlichen Informationen werden dazu verwendet, die Stellen festzulegen, an denen eine Analyse der Zusammensetzung im Folgeschritt stattfindet. Durch die Ermittlung der Höhenlinie wird die Taktzeit der Messvorgänge erhöht und die Messgenauigkeit gesteigert. Zudem wird so der Einfluss etwaiger Relativbewegungen der Rohstoffstücke relativ zum Förderband messtechnisch weitgehend eliminiert. The shape, the position and / or the topography of the individual raw material pieces can be determined with the aid of a laser cutting camera / light cutting sensor connected upstream of the actual spectroscopic analysis. If only the information about a contour line of the piece of raw material is required in order to focus the laser for the LIBS measurement, this can also be obtained by an upstream laser triangulation. Spatial information about the pieces of raw material can also be obtained using a (pulsed) laser, which determines a contour line of each piece of raw material over the time of flight parallel to the direction of transport. This is used to prepare the subsequent analysis process in the case of raw material pieces that have a large height difference in themselves or from piece to piece in such a way that a light-optical method can focus with sufficient precision for the actual measurement. The spatial information obtained is used to determine the points at which an analysis of the composition takes place in the subsequent step. By determining the contour line, the cycle time of the measuring processes is increased and the measuring accuracy is increased. In addition, the influence of any relative movements of the pieces of raw material relative to the conveyor belt is largely eliminated in terms of measurement technology.

Die Bestimmung der Position der Rohstoffstücke ist auch mit Hilfe eines 3D-Scanning-Schritts möglich, der auch dazu dienen kann, räumliche Informationen zu den Rohstoffstücken zu gewinnen. Es ist somit möglich, die Form der Rohstoffstücke zu erfassen. Die räumlichen Informationen zu den Rohstoffstücken, insbesondere die Form, wird automatisch daraufhin ausgewertet, an welchen Positionen eine spektroskopische Analyse problemlos möglich ist. Auf diese Weise kann die Analyse deutlich beschleunigt werden, da die Zahl nicht erfolgreicher Analyseschritte minimiert wird. 3D-Scanning-Technologien, zumeist mit Hilfe eines Lasers ausgeführt, sind dem Fachmann aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt und werden vielfältig eingesetzt, beispielsweise zur Bestimmung der Form von Zahnbögen, beim Rapid Prototyping etc. Lediglich beispielhaft wird auf den Übersichtsartikel von W. R. Scott, G. Roth, ACM Computing Surveys, Vol. 35, 2003, S. 64 - 96 „View Planning for Automated Three-Dimensional Object Reconstruction and Inspection“ verwiesen.The position of the pieces of raw material can also be determined with the aid of a 3D scanning step, which can also be used to obtain spatial information about the pieces of raw material. It is thus possible to grasp the shape of the pieces of raw material. The spatial information on the pieces of raw material, in particular the shape, is automatically evaluated to determine the positions at which a spectroscopic analysis can be carried out without any problems. In this way, the analysis can be significantly accelerated, since the number of unsuccessful analysis steps is minimized. 3D scanning technologies, mostly carried out with the aid of a laser, are well known to those skilled in the art and are used in a variety of ways, for example to determine the shape of dental arches, in rapid prototyping, etc. The review article by WR Scott is only an example , G. Roth, ACM Computing Surveys, Vol. 35, 2003, pp. 64-96 “View Planning for Automated Three-Dimensional Object Reconstruction and Inspection”.

Anstatt Position und Form mit Hilfe von 3D-Scanning zu erfassen, sind auch andere Möglichkeiten denkbar. Beispielsweise kann die Position des Rohstoffstücks im Falle von Metallen durch elektromagnetische Induktion bestimmt werden. Hierzu können Spulen vorgesehen sein, beispielsweise unterhalb des Förderbandes, die zusammen mit einem Kondensator einen Schwingkreis bilden, so dass die Position eines metallischen Rohstoffstücks elektronisch erfasst wird. Vorrichtungen, bei denen mit Hilfe von elektromagnetischer Induktion die Gegenwart eines metallischen Gegenstandes erfasst werden kann, sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt.Instead of capturing position and shape with the help of 3D scanning, other options are also conceivable. For example, in the case of metals, the position of the piece of raw material can be determined by electromagnetic induction. For this purpose, coils can be provided, for example below the conveyor belt, which together with a capacitor form an oscillating circuit so that the position of a metallic piece of raw material is electronically recorded. Devices in which the presence of a metallic object can be detected with the aid of electromagnetic induction are known in principle to the person skilled in the art.

Die Rohstoffstücke sollten bevorzugt einzeln und mit Abstand voneinander auf dem Förderband liegen, damit Falschzuordnungen vermieden werden. Auch bei der Ausschleusung mittels Gasdruck- oder mechanischen Impulsen ist es sinnvoll, wenn die Rohstoffstücke einzeln auf dem Förderband liegen, damit sich diese nicht gegenseitig behindern und der falschen Zielfraktion zugeführt werden. Entsprechende Vereinzelungstechniken sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise mithilfe eines Schwingförderers.The raw material pieces should preferably lie individually and at a distance from one another on the conveyor belt so that incorrect assignments are avoided. Even when discharging by means of gas pressure or mechanical impulses, it makes sense if the raw material pieces lie individually on the conveyor belt so that they do not interfere with one another and are fed to the wrong target fraction. Corresponding separation techniques are basically known from the prior art, for example with the aid of a vibratory conveyor.

Bei den Rohstoffstücken handelt es sich bevorzugt um Sekundärrohstoffstücke, d. h. Teile, die einem Recycling zugeführt werden sollen. Dies schließt allerdings nicht aus, dass zumindest teilweise auch Primärrohstoffstücke zum Einsatz kommen können, um bestimmte Zusammensetzungen zu erzeugen. In der Regel handelt es sich um einschmelzbare Rohstoffe; idealerweise müssen diese nur noch eingeschmolzen werden, um eine Zielschmelze der gewünschten Zusammensetzung zu erhalten, sodass eine Beimischung weiterer Stoffe oder eine Entfernung von Stoffen aus der Schmelze nicht mehr oder allenfalls noch in sehr geringem Umfang notwendig ist, um einen neuen Werkstoff zu erzeugen.The raw material pieces are preferably secondary raw material pieces, i. H. Parts that are to be sent for recycling. However, this does not rule out that at least some of the primary raw material pieces can also be used to produce certain compositions. As a rule, these are meltable raw materials; ideally, these only have to be melted down in order to obtain a target melt of the desired composition, so that the addition of further substances or the removal of substances from the melt is no longer necessary, or at most only to a very small extent, in order to produce a new material.

Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich für unterschiedliche Arten von Rohstoffstücken einsetzen, nämlich metallische, organische und anorganische Rohstoffstücke als auch für Kombinationen hieraus. Besondere Bedeutung hat die Sortierung von metallischen Rohstoffstücken, Eisenmetallen ebenso wie Nicht-Eisenmetallen. Ein Einsatzzweck ist etwa die Sortierung unterschiedlicher Stahlschrotte, ebenso gut ist jedoch das Verfahren für Kupfer, Messing, Aluminium, Zink, Titan oder andere Metalle einsetzbar. Typische Legierungssysteme sind beispielsweise Mangan, Chrom und Nickel in Eisen oder Magnesium und Silizium in Aluminium.The method according to the invention can be used for different types of raw material pieces, namely metallic, organic and inorganic raw material pieces and also for combinations thereof. The sorting of metallic raw material pieces, ferrous metals as well as non-ferrous metals is of particular importance. One application is, for example, the sorting of different steel scrap, but the process can be used just as well for copper, brass, aluminum, zinc, titanium or other metals. Typical alloy systems are, for example, manganese, chromium and nickel in iron or magnesium and silicon in aluminum.

Die Größe der Rohstoffstücke kann über weite Bereiche variieren. Sie ist im Wesentlichen von der Bauform der Anlage abhängig. Diese richtet sich nach dem Einsatzzweck. Als Untergrenze müssen die Rohstoffstücke eine Größe aufweisen, die eine spektroskopische Analyse erlaubt; diese ist auch von der Fördergeschwindigkeit abhängig. Bei Fördergeschwindigkeiten < 1 m/s können auch Rohstoffstücke mit einer Länge von weniger als 1 cm analysiert werden. Ob dies wirtschaftlich erfolgen kann, muss von Fall zu Fall geprüft werden. Bezüglich der Obergrenze sollten die Rohstoffstücke nur so groß sein, dass eine Ausschleusung mittels Gasdruckimpulsen oder mechanischer Vorrichtungen in eine einzelne Zielfraktion möglich ist. Die Länge der Rohstoffstücke sollte daher nach Möglichkeit 1 m nicht übersteigen, bevorzugt sind Längen bis ca. 600 mm. Unter Länge des Rohstoffstücks wird in diesem Zusammenhang die größte Dimension des Rohstoffstücks verstanden. Je nach Größe der Rohstoffstücke kann es sinnvoll sein, diese vor der Analyse der Zusammensetzung zu zerkleinern, um sie besser handhabbar zu machen.The size of the pieces of raw material can vary over a wide range. It essentially depends on the design of the system. This depends on the intended use. As a lower limit, the pieces of raw material must have a size that allows spectroscopic analysis; this is also dependent on the conveying speed. at Conveyor speeds <1 m / s can also be used to analyze pieces of raw material with a length of less than 1 cm. Whether this can be done economically must be checked on a case-by-case basis. With regard to the upper limit, the pieces of raw material should only be so large that they can be discharged into a single target fraction by means of gas pressure pulses or mechanical devices. The length of the pieces of raw material should therefore if possible 1 Do not exceed m, lengths of up to approx. 600 mm are preferred. In this context, the length of the piece of raw material is understood to mean the largest dimension of the piece of raw material. Depending on the size of the pieces of raw material, it can make sense to shred them before analyzing the composition in order to make them easier to handle.

Bei den Sekundärrohstoffen unterscheidet man darüber hinaus zwischen Neuschrotten und Altschrotten. Altschrotte sind solche, die bereits unter Umständen über lange Zeiträume verwendet wurden, beispielsweise aufzuarbeitende Autokarosserien bzw. der entsprechende Scheren- oder Schredderschrott. Neuschrotte sind solche, die bei der Herstellung von Bauteilen entstehen, beispielsweise die Reste eines Blechs, aus dem eine bestimmte Form ausgestanzt wurde. Denkbar ist auch der Einsatz beim Recycling von Kunststoffteilen oder Glas. Das erfindungsgemäße Verfahren kann im Rahmen einer Schrottaufarbeitung, wie in der DE 10 2012 015 812 A1 beschrieben, oder im Rahmen eines Assortierverfahrens ( DE 10 2012 024 816 A1 ) verwendet werden, bei dem Zielfraktionen wiederverwertbarer Rohstoffe mit bestimmten gewünschten Zusammensetzungen erzeugt werden. Auf die genannten Dokumente wird insofern Bezug genommen.In the case of secondary raw materials, a distinction is also made between new scrap and old scrap. Old scrap is that which has been used under certain circumstances for long periods of time, for example car bodies to be reconditioned or the corresponding shear or shredder scrap. New scraps are those that arise during the manufacture of components, for example the remains of a sheet metal from which a certain shape was punched. It is also conceivable to use it for recycling plastic parts or glass. The inventive method can in the context of a scrap processing, as in the DE 10 2012 015 812 A1 described, or as part of an assortment process ( DE 10 2012 024 816 A1 ) can be used, in which target fractions of recyclable raw materials with certain desired compositions are produced. In this respect, reference is made to the documents mentioned.

Hilfreich ist es, wenn die Rohstoffstücke hinsichtlich ihrer Grundzusammensetzung, beispielsweise hinsichtlich des Basismaterials oder des Schichtsystems, oder auch hinsichtlich der Größe zumindest grob vorsortiert sind. Bei bekannter Grundzusammensetzung kann entschieden werden, ob eine Behandlung der Rohstoffstücke mit mechanischen Verfahren oder mit einer oder mehreren Flüssigkeiten zur Reinigung der Oberfläche und/oder zur Ablösung von Oberflächenbeschichtungen, d. h. Strahlen oder ein Abbeizen notwendig ist, bevor das eigentliche erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird. Hier können unterschiedliche Vorgehensweisen sinnvoll sein, je nachdem, ob es sich z. B. um verzinkten, emaillierten oder mit einer Kunststoffbeschichtung versehenen Schrott oder um Kunststoffreste handelt. Beispielsweise können als Abbeizmittel zur Entfernung von organischen Beschichtungen organische Lösungsmittel wie aliphatische oder aromatische Kohlenwasserstoffe, Chlorkohlenwasserstoffe, Alkohole, Glykolether, Dicarbonsäureester, Aceton usw. verwendet werden. Besonders häufig verwendet wird Methylenchlorid. Zur Entfernung einer Zinkschicht können Säuren oder Basen eingesetzt werden. Entsprechende Verfahren sind dem Fachmann bekannt. Zur weiteren Erhöhung der Effizienz können die zu behandelnden Rohstoffstücke zweckmäßigerweise vor Inkontaktbringen mit der Flüssigkeit mechanisch vorbehandelt, insbesondere zerkleinert, zerschreddert, aufgeraut und/oder in anderer Weise deformiert werden, um die Kontaktflächen zur Flüssigkeit zu vergrößern. Ggf. kann vor der Analyse noch eine Trocknung der mit der Flüssigkeit behandelten Stücke durchgeführt werden, um anhaftende Flüssigkeitsreste zu entfernen.It is helpful if the raw material pieces are at least roughly pre-sorted with regard to their basic composition, for example with regard to the base material or the layer system, or also with regard to the size. If the basic composition is known, it can be decided whether to treat the pieces of raw material with mechanical processes or with one or more liquids to clean the surface and / or to remove surface coatings, i. H. Blasting or stripping is necessary before the actual method according to the invention is carried out. Different approaches can be useful here, depending on whether it is z. B. is galvanized, enamelled or provided with a plastic coating scrap or plastic residues. For example, organic solvents such as aliphatic or aromatic hydrocarbons, chlorinated hydrocarbons, alcohols, glycol ethers, dicarboxylic acid esters, acetone, etc. can be used as stripping agents for removing organic coatings. Methylene chloride is used particularly frequently. Acids or bases can be used to remove a zinc layer. Corresponding methods are known to the person skilled in the art. To further increase efficiency, the pieces of raw material to be treated can expediently be mechanically pretreated before being brought into contact with the liquid, in particular crushed, shredded, roughened and / or deformed in some other way in order to enlarge the contact surfaces with the liquid. If necessary, the pieces treated with the liquid can be dried before the analysis in order to remove adhering liquid residues.

Um einen hohen Durchsatz zu gewährleisten, gleichzeitig jedoch eine aussagekräftige Analyse der Zusammensetzung und eine Sortierung vornehmen zu können, hat sich für das Förderband eine geeignete Fördergeschwindigkeit von 0,5 bis 6 m/s, vorzugsweise 1 bis 5 m/s, weiter bevorzugt 2 bis 4 m/s herausgestellt.In order to ensure a high throughput, but at the same time to be able to carry out a meaningful analysis of the composition and sorting, a suitable conveying speed of 0.5 to 6 m / s, preferably 1 to 5 m / s, more preferably 2, has been found for the conveyor belt exposed to 4 m / s.

Neben dem erfindungsgemäßen Verfahren betrifft die Erfindung auch eine Vorrichtung zur Sortierung von Rohstoffstücken mit einem Förderband, welches geeignet ist, die Rohstoffstücke in einer Förderrichtung zu bewegen, Mitteln zur Applikation von Reinigungspulsen durch einen Laser auf die Oberfläche der Rohstoffstücke zur Entfernung von Beschichtungen und Verunreinigungen, einem spektroskopischen Messverfahren zur Analyse der Zusammensetzung der Rohstoffstücke nach der Applikation der Reinigungspulse und Gasdruckdüsen zur Beaufschlagung der Rohstoffstücke mit Gasdruck oder mechanischen Vorrichtungen zur mechanischen Beaufschlagung der Rohstoffstücke quer zur Förderrichtung des Förderbandes, wobei das Förderband in den Abschnitten, in denen die Applikation von Reinigungspulsen erfolgt und das Spektrometer die Zusammensetzung der Rohstoffstücke ermittelt, eine V- oder U-Form mit zwei seitlichen Flanken aufweist, die einen Winkel zur Horizontalen ausbilden. Das Förderband ist in dem Abschnitt, in dem die Rohstoffstücke mit Gasdruck- oder mechanischen Impulsen beaufschlagbar sind, auf der den Zielfraktionen zugewandten Flanke einseitig abgeflacht.In addition to the method according to the invention, the invention also relates to a device for sorting pieces of raw material with a conveyor belt which is suitable for moving the pieces of raw material in a conveying direction, means for applying cleaning pulses by a laser to the surface of the pieces of raw material to remove coatings and impurities, a spectroscopic measuring method for analyzing the composition of the raw material pieces after the application of the cleaning pulses and gas pressure nozzles for applying the raw material pieces with gas pressure or mechanical devices for mechanically applying the raw material pieces transversely to the conveying direction of the conveyor belt, the conveyor belt in the sections in which the application of cleaning pulses takes place and the spectrometer determines the composition of the raw material pieces, has a V or U shape with two lateral flanks which form an angle to the horizontal. In the section in which the pieces of raw material can be acted upon by gas pressure or mechanical pulses, the conveyor belt is flattened on one side on the flank facing the target fractions.

Sämtliche Ausführungen, die im Rahmen der Erfindung zum Verfahren gemacht werden, gelten in gleicher Weise auch für die Vorrichtungen. Dies gilt insbesondere für sämtliche in Zusammenhang mit dem Verfahren beschriebenen Merkmale und umgekehrt.All statements made in connection with the method in the context of the invention also apply in the same way to the devices. This applies in particular to all features described in connection with the method and vice versa.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

  • 1 Eine erfindungsgemäße Vorrichtung in der Seitenansicht;
  • 2 einen Querschnitt durch das Förderband in dem Abschnitt, in dem die spektroskopische Analyse vorgenommen wird, und
  • 3 einen Querschnitt durch das Förderband in dem Abschnitt, in dem die Rohstoffstücke mit Gasdruckimpulsen beaufschlagt werden.
The invention is explained in more detail by way of example with the aid of the accompanying figures. Show it:
  • 1 A device according to the invention in side view;
  • 2 a cross section through the conveyor belt in the section in which the spectroscopic analysis is carried out, and
  • 3 a cross section through the conveyor belt in the section in which the raw material pieces are acted upon with gas pressure pulses.

1 zeigt ein Förderband 1, auf dem eine Vielzahl von Rohstoffstücken 5 in Förderrichtung 2 bewegt wird. Zur Vereinfachung der Darstellung sind die Rohstoffstücke 5 hier verhältnismäßig regelmäßig auf dem Förderband 1 angeordnet, in der Praxis ist dies aber meist nicht der Fall. Das Förderband 1 wird durch Rollen 4 angetrieben und ist hier aus zeichnerischen Gründen flach dargestellt, tatsächlich weist es, jedenfalls abschnittsweise, eine V-Form auf, wie in den 2 und 3 gezeigt. Am Ende des Förderbandes 1 befindet sich ein Reststoffsammelbehälter 8, in dem solche Rohstoffstücke 5 aufgefangen werden, die einer weiteren Verwendung nicht zugänglich sind oder bei denen keine Analyse der Zusammensetzung möglich war. 1 shows a conveyor belt 1 on which a variety of raw material pieces 5 in conveying direction 2 is moved. To simplify the illustration, the raw material pieces are 5 here relatively regularly on the conveyor belt 1 arranged, but in practice this is usually not the case. The conveyor belt 1 is by rolling 4th driven and is shown here flat for graphic reasons, in fact it has, at least in sections, a V-shape, as in the 2 and 3 shown. At the end of the conveyor belt 1 there is a waste collection container 8th in which such pieces of raw material 5 are collected, which are not accessible for further use or for which no analysis of the composition was possible.

Die Analyse der Zusammensetzung der Rohstoffstücke 5 erfolgt mit Hilfe eines Lasers 3, der Laserpulse erzeugt, wobei zwischen Reinigungspulsen 6 und Analysepulsen 7 unterschieden werden muss. Auf ein bestimmtes Rohstoffstück 5 wirken jeweils zunächst Reinigungspulse 6 und anschließend Analysepulse 7 ein. Die Steuereinheit sorgt dafür, dass die Analysepulse 7 auf die Stellen der Rohstoffstücke 5 gerichtet werden, an denen zuvor ein Materialabtrag durch Reinigungspulse 6 erfolgt ist. Hierfür berücksichtigt die Steuereinheit die Lage der Rohstoffstücke 5, die Geschwindigkeit des Förderbandes 1 sowie die Lenkung der Reinigungspulse 6 und der Analysepulse 7. Die Lage und Form der Rohstoffstücke 5 wurde bereits zuvor durch die Laserschnittkamera 9 erfasst, sodass die Steuereinheit Reinigungs- 6 und Analysepulse 7 an die richtigen Positionen lenkt.Analysis of the composition of the pieces of raw material 5 is done with the help of a laser 3 , which generates laser pulses, with cleaning pulses between 6th and analysis pulses 7th must be distinguished. On a specific piece of raw material 5 Cleaning pulses act first 6th and then analysis pulses 7th on. The control unit ensures that the analysis pulses 7th on the places of the raw material pieces 5 are directed at which material removal was previously carried out by cleaning pulses 6th is done. For this purpose, the control unit takes into account the position of the pieces of raw material 5 , the speed of the conveyor belt 1 as well as the control of the cleaning pulses 6th and the analysis pulse 7th . The location and shape of the pieces of raw material 5 was already done before by the laser cutting camera 9 detected so that the control unit cleaning 6th and analysis pulses 7th steers to the right positions.

Im hinteren Bereich des Förderbandes 1 sind schließlich Gasdruckdüsen 10 angeordnet, die die Rohstoffstücke 5, die einer bestimmten, hier nicht dargestellten Zielfraktion zugeordnet werden sollen, von der Seite des Förderbandes 1 aus mit Gasdruckimpulsen beaufschlagt. Die Steuereinheit sorgt somit dafür, dass, je nach ermittelter Zusammensetzung eines bestimmten Rohstoffstücks 5, dieses durch Gasdruck-, normalerweise Luftdruckstöße vom Förderband 1 gestoßen wird.In the rear area of the conveyor belt 1 are, after all, gas pressure nozzles 10 arranged the the raw material pieces 5 that are to be assigned to a specific target fraction, not shown here, from the side of the conveyor belt 1 off with gas pressure pulses. The control unit thus ensures that, depending on the determined composition of a certain piece of raw material 5 , this by gas pressure, usually air pressure surges from the conveyor belt 1 is bumped.

In 2 ist ein Querschnitt durch das Förderband 1 in dem Abschnitt dargestellt, in dem die spektroskopische Analyse vorgenommen wird. Das Förderband 1 ist in der Mitte in der Weise geknickt, dass sich zwei Flanken 14 ergeben, die jeweils einen Winkel α zur Horizontalen 15 bilden. Durch die V-Form des Förderbandes 1 werden die Rohstoffstücke 5 seitlich in der Bewegungsfreiheit so weitgehend eingeschränkt, dass eine Veränderung der Position relativ zum Förderband 1 zwischen der Bestimmung der Lage und Form durch die Laserschnittkamera 9, der Applikation von Reinigungspulsen 6 und Analysepulsen 7 durch den Laser 3 und schließlich der Ausschleusung durch Gasdruckdüsen 10 praktisch ausgeschlossen ist.In 2 is a cross section through the conveyor belt 1 shown in the section where the spectroscopic analysis is performed. The conveyor belt 1 is bent in the middle in such a way that there are two flanks 14th result, each at an angle α to the horizontal 15th form. Due to the V-shape of the conveyor belt 1 become the raw material pieces 5 laterally in the freedom of movement so largely restricted that a change in position relative to the conveyor belt 1 between the determination of the position and shape by the laser cutting camera 9 , the application of cleaning pulses 6th and analysis pulses 7th through the laser 3 and finally the discharge through gas pressure nozzles 10 is practically impossible.

In 3 ist schließlich ein Querschnitt durch das Förderband 1 in dem Abschnitt gezeigt, in dem die Rohstoffstücke 5 mit Gasdruckimpulsen 11 beaufschlagt werden. Eine der beiden Flanken 14, nämlich die der Auffangvorrichtung 12 mit einzelnen Zielfraktionen 13 zugewandte Flanke 14, ist hier abgeflacht, d.h. der Winkel β ist erheblich kleiner als der Winkel α, den die Flanke 14 des Förderbands zuvor in 2 ausgebildet hat. Durch die Gasdruckdüsen 10 werden Gasdruckimpulse 11 zielgerichtet auf die Rohstoffstücke 5 ausgeübt, sodass diese seitlich vom Förderband 1 in eine bestimmte Zielfraktion 13 eingebracht werden. Durch die Flachstellung der den Zielfraktionen zugewandten Flanke 14 erleichtert sich die Ausschleusung der Rohstoffstücke 5 mittels Druckluft deutlich.In 3 is finally a cross-section through the conveyor belt 1 Shown in the section where the raw material pieces 5 with gas pressure pulses 11 be applied. One of the two flanks 14th , namely that of the collecting device 12th with individual target groups 13th facing flank 14th , is flattened here, ie the angle β is considerably smaller than the angle α formed by the flank 14th of the conveyor belt beforehand in 2 has trained. Through the gas pressure nozzles 10 are gas pressure pulses 11 targeted at the pieces of raw material 5 exercised so that this is to the side of the conveyor belt 1 in a certain target faction 13th be introduced. By flattening the flank facing the target fractions 14th The discharge of the raw material pieces is made easier 5 clearly using compressed air.

Claims (12)

Verfahren zur Sortierung von Rohstoffstücken (5), welche einer spektroskopischen Analyse der Zusammensetzung unterzogen werden, mit folgenden Schritten: - Aufbringen der Rohstoffstücke (5) auf ein sich in Förderrichtung (2) bewegendes Förderband (1) - Applikation von Reinigungspulsen (6) durch einen Laser (3) auf die Oberfläche der Rohstoffstücke (5) zur Entfernung von Beschichtungen und Verunreinigungen - spektroskopische Analyse der Zusammensetzung der Rohstoffstücke (5), wobei die Applikation der Reinigungspulse (6) zeitlich vor der spektroskopischen Analyse erfolgt - Zusortierung der Rohstoffstücke (5) zu einzelnen Zielfraktionen (13) in Abhängigkeit von der ermittelten Zusammensetzung der Rohstoffstücke (5) durch Beaufschlagung der Rohstoffstücke (5) mit Gasdruckimpulsen (11) oder mechanischen Impulsen quer zur Förderrichtung (2) des Förderbandes (1), wobei das Förderband (1) in den Abschnitten, in denen die Applikation von Reinigungspulsen und die spektroskopische Analyse vorgenommen werden, im Querschnitt betrachtet eine V- oder U-Form mit zwei seitlichen Flanken (14) aufweist, die einen Winkel (a) zur Horizontalen (15) ausbilden, und die Rohstoffstücke (5) zwischen den beiden Flanken (14) des Förderbandes (1) lateral fixiert werden, wobei das Förderband (1) in dem Abschnitt, in dem die Rohstoffstücke (5) mit Gasdruckimpulsen (11) oder mechanischen Impulsen beaufschlagt werden, auf der den Zielfraktionen (13) zugewandten Flanke (14) einseitig abgeflacht wird.Method for sorting raw material pieces (5), which are subjected to a spectroscopic analysis of the composition, with the following steps: - applying the raw material pieces (5) to a conveyor belt (1) moving in the conveying direction (2) - application of cleaning pulses (6) a laser (3) on the surface of the raw material pieces (5) to remove coatings and impurities - spectroscopic analysis of the composition of the raw material pieces (5), the application of the cleaning pulses (6) taking place before the spectroscopic analysis - sorting of the raw material pieces (5 ) to individual target fractions (13) depending on the determined composition of the raw material pieces (5) by applying gas pressure pulses (11) or mechanical pulses transversely to the conveying direction (2) of the conveyor belt (1), the conveyor belt (1 ) in the sections in which the application of cleaning pulses and the spectroscopic analysis are carried out mmen, viewed in cross section, has a V or U shape with two lateral flanks (14) which form an angle (a) to the horizontal (15), and the raw material pieces (5) between the two flanks (14) of the conveyor belt (1) are fixed laterally, the conveyor belt (1) in the section in which the raw material pieces (5) with gas pressure pulses (11) or mechanical Pulses are applied, on which the target fractions (13) facing flank (14) is flattened on one side. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanken (14) des Förderbandes (1) in dem Abschnitt, in dem die spektroskopische Analyse vorgenommen wird, zur Horizontalen (15) einen Winkel (a) von 10 bis 70°, vorzugsweise 20 bis 60°, weiter bevorzugt 30 bis 50° aufweisen.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the flanks (14) of the conveyor belt (1) in the section in which the spectroscopic analysis is carried out, to the horizontal (15) an angle (a) of 10 to 70 °, preferably 20 to 60 °, further preferably have 30 to 50 °. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die den Zielfraktionen (13) zugewandte Flanke (14) des Förderbandes (1) in dem Abschnitt, in dem die Rohstoffstücke (5) mit Gasdruckimpulsen (11) oder mechanischen Impulsen beaufschlagt werden, zur Horizontalen (15) einen Winkel (β) von max. 20°, vorzugsweise max. 10° aufweist.Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that the flank (14) of the conveyor belt (1) facing the target fractions (13) in the section in which the raw material pieces (5) are subjected to gas pressure pulses (11) or mechanical pulses, an angle to the horizontal (15) (β) of max. 20 °, preferably max. 10 °. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Förderband (1) bereichsweise planar verläuft.Method according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the conveyor belt (1) is planar in areas. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung der Winkel (α,β) des Förderbandes (1) zur Horizontalen (15) durch in entsprechenden Winkeln angeordnete Leitbleche oder Walzen erfolgt.Method according to one of the Claims 1 until 4th , characterized in that the adjustment of the angles (α, β) of the conveyor belt (1) to the horizontal (15) takes place by means of guide plates or rollers arranged at corresponding angles. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Abschnitt, in dem die Rohstoffstücke (5) mit Gasdruckimpulsen (11) oder mechanischen Impulsen beaufschlagt werden, seitlich des Förderbandes (1) mehrere Auffangbehälter für verschiedene Zielfraktionen (13) angeordnet sind.Method according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that in the section in which the raw material pieces (5) are acted upon with gas pressure pulses (11) or mechanical pulses, several collecting containers for different target fractions (13) are arranged to the side of the conveyor belt (1). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasdruckimpulse (11) mit Hilfe von Gasdruckdüsen (10) appliziert werden, die einen Druck zwischen 4 und 15 bar, vorzugsweise zwischen 6 und 10 bar erzeugen.Method according to one of the Claims 1 until 6th , characterized in that the gas pressure pulses (11) are applied with the aid of gas pressure nozzles (10) which generate a pressure between 4 and 15 bar, preferably between 6 and 10 bar. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Analyse der Zusammensetzung der Rohstoffstücke (5) und die Zuordnung zu einzelnen Zielfraktionen (13) automatisiert erfolgen.Method according to one of the Claims 1 until 7th , characterized in that the analysis of the composition of the raw material pieces (5) and the assignment to individual target fractions (13) take place automatically. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit, die automatisiert errechnet, welche Gasdruckdüsen (10) zur Erzeugung der Gasdruckimpulse (11) über welchen Zeitraum zur korrekten Zusortierung zu einzelnen Zielfraktionen (13) geöffnet werden müssen.Procedure according to Claim 8 , characterized by a control unit which automatically calculates which gas pressure nozzles (10) must be opened to generate the gas pressure pulses (11) over which period for correct sorting to individual target fractions (13). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Analyse der Zusammensetzung der Rohstoffstücke (5) mit Hilfe der laserinduzierten Plasmaspektroskopie (LIBS) erfolgt.Method according to one of the Claims 1 until 9 , characterized in that the analysis of the composition of the raw material pieces (5) takes place with the aid of laser-induced plasma spectroscopy (LIBS). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Analyse der Zusammensetzung eine Bestimmung der Position und/oder räumlicher Informationen der Rohstoffstücke (5) erfolgt.Method according to one of the Claims 1 until 10 , characterized in that the position and / or spatial information of the raw material pieces (5) is determined prior to the analysis of the composition. Vorrichtung zur Sortierung von Rohstoffstücken (5) mit einem Förderband (1), welches geeignet ist, die Rohstoffstücke (5) in einer Förderrichtung (2) zu bewegen, Mitteln zur Applikation von Reinigungspulsen (6) durch einen Laser (3) auf die Oberfläche der Rohstoffstücke (5) zur Entfernung von Beschichtungen und Verunreinigungen, einem spektroskopischen Messverfahren zur Analyse der Zusammensetzung der Rohstoffstücke (5) nach der Applikation der Reinigungspulse (6) und Gasdruckdüsen (10) zur Beaufschlagung der Rohstoffstücke (5) mit Gasdruck oder mechanischen Vorrichtungen zur mechanischen Beaufschlagung der Rohstoffstücke quer zur Förderrichtung (2) des Förderbandes (1), wobei das Förderband (1) in den Abschnitten, in denen die Applikation von Reinigungspulsen erfolgt und das Spektrometer die Zusammensetzung der Rohstoffstücke (5) ermittelt, eine V-oder U-Form mit zwei seitlichen Flanken (14) aufweist, die einen Winkel (a) zur Horizontalen (15) ausbilden, wobei das Förderband (1) in dem Abschnitt, in dem die Rohstoffstücke (5) mit Gasdruckimpulsen (11) oder mechanischen Impulsen beaufschlagt werden, auf der den Zielfraktionen (13) zugewandten Flanke (14) einseitig abgeflacht ist.Device for sorting raw material pieces (5) with a conveyor belt (1) which is suitable for moving the raw material pieces (5) in a conveying direction (2), means for applying cleaning pulses (6) by a laser (3) to the surface the raw material pieces (5) to remove coatings and impurities, a spectroscopic measuring method to analyze the composition of the raw material pieces (5) after the application of the cleaning pulses (6) and gas pressure nozzles (10) to apply gas pressure or mechanical devices to the raw material pieces (5) mechanical loading of the raw material pieces transversely to the conveying direction (2) of the conveyor belt (1), the conveyor belt (1) having a V or U in the sections in which the application of cleaning pulses takes place and the spectrometer determines the composition of the raw material pieces (5) -Form with two lateral flanks (14) which form an angle (a) to the horizontal (15), the conveyor belt (1) in de m section in which the raw material pieces (5) are acted upon with gas pressure pulses (11) or mechanical pulses, on which the flank (14) facing the target fractions (13) is flattened on one side.
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