-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Trennung von
Aluminiumschrott. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung
eine Vorrichtung zur Trennung und Sortierung von Aluminiumschrott
anhand der Aluminiumlegierungszusammensetzung.
-
Nichteisenmetalle
(NE-Metalle) wie insbesondere Aluminium werden heutzutage im Rahmen
des Rohstoffrecyclings gesammelt und der Wiederverwertung zugeführt. Eine
solche Zuführung
zur Wiederverwertung erfolgt in der Regel durch Altmetallgroßhändler, welche
aus entsprechenden Sammelquellen Schrott beziehen und diesen dann
aufbereiten. Bei der Schrottaufbereitung ist jedoch die Sortenreinheit
des aufbereiteten Schrotts ein ausschlaggebender Faktor für den mit
dem aufbereiteten Schrott zu erzielenden Preis.
-
Während aus
Gießerei-
und Hüttenbetrieben
sowie in Verarbeitungsstätten
wie Press- oder Stanzwerken gewonnener Schrott in der Regel sortenrein
anfällt
und so direkt einer neuen Metallschmelze zugeführt werden kann, ist der aus
unterschiedlichen Quellen gesammelte Schrott in der Regel nicht
sortenrein. Während
die Trennung des Schrottes in NE-Metalle und Eisenmetalle in zufriedenstellender
Weise auf mechanischem Wege, wie beispielsweise mittels Überbandmagneten,
erfolgen kann, ist die sortenreine Aufbereitung einzelner NE-Metallfraktionen
nicht möglich.
Es können
nur unterschiedliche Schrotte chargiert und in einem Schmelzprozess
wieder zu einer Legierung zusammengeführt werden.
-
Sortenrein
sortierte NE-Metallfraktionen erzielen jedoch auf dem Markt deutlich
höhere
Verkaufspreise, da diese ohne weiteres wieder zur Herstellung spezifischer
Legierungen eingesetzt werden können,
warum es ein Bestreben der Recycling-Industrie ist, auch NE-Metallfraktionen,
wie beispielsweise Aluminiumfraktionen, sortenrein als Recyclingmaterial
bereitzustellen. Die sortenreine Aufbereitung der NE-Metallfraktionen durch
Umschmelzen ist jedoch äußerst kostenintensiv,
umweltbelastend und erfordert in der Regel anlagentechnische Bedingungen,
welche in den Recyclingunternehmen so nicht zu realisieren sind.
-
Im
Falle des Aluminiums beispielsweise werden ca. 40 unterschiedliche
Aluminiumlegierungen am Markt in großen Mengen gehandelt, welche
sich hinsichtlich ihres Aluminiumgehaltes sowie ihrer Legierungsmetalle
unterscheiden. Werden diese Legierungen, bzw. die aus diesen Legierungen
hergestellten Güter,
nach Ablauf ihrer technischen Nutzung einem Recycling zugeführt, ist
die Trennung dieser Legierungen bisher lediglich durch äußerst kostenintensive
chemische Behandlungsverfahren oder Umschmelzen möglich. Hierbei werden
dann die einzelnen Legierungsbestandteile zurückgewonnen, welche dann wieder
als Rohstoffe eingesetzt werden können. Eine solche Vorgehensweise
ist ökonomisch
und ökologisch
ineffektiv.
-
Dies
berücksichtigend
ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung
anzugeben, mit welcher sich insbesondere Aluminiumschrott sortenrein
trennen lässt.
Hierbei ist unter Sortenreinheit eine im Wesentlichen legierungsspezifische
Sortierung des Aluminiumschrottes zu verstehen.
-
Gelöst wird
diese Aufgabe durch eine Vorrichtung zur Trennung von Aluminiumschrott,
aufweisend eine Einrichtung zur Zerkleinerung des Aluminiumschrottes,
eine Einrichtung zur mechanischen Entlackung des zerkleinerten Aluminiumschrottes,
eine Einrichtung zur röntgenfluoreszenzspektroskopischen
Bestimmung des Anteils wenigstens eines chemischen Elementes in
dem zerkleinerten und entlackten Aluminiumschrott, eine Sortiereinrichtung
sowie eine Steuerungseinrichtung, wobei die Einrichtungen so zueinander
angeordnet sind, dass der zu trennende Aluminiumschrott erst zerkleinert
und entlackt wird, dann der Einrichtung zur röntgenfluoreszenzspektroskopischen
Bestimmung des Anteils wenigstens eines chemischen Elementes in
den zerkleinerten Aluminiumschrott zugeführt wird und anschließend der
Sortiereinrichtung zugeführt
wird, wobei die Steuerungseinrichtung die Sortiereinrichtung in
Abhängigkeit
des durch die Einrichtung zur röntgenfluoreszenzspektroskopischen
Bestimmung ermittelten Anteils wenigstens eines chemischen Elementes
in dem Aluminiumschrott steuert, wobei die Vorrichtung eine Einrichtung
zur Umformung von im Wesentlichen runden Aluminiumpartikeln in scheibenförmige Partikel
aufweist.
-
Hierbei
weist die erfindungsgemäße Vorrichtung
als Einrichtung zur Zerkleinerung des Aluminiumschrottes einen Metallschredder
oder ein vergleichbares Metallzerkleinerungssystem auf. Die Einrichtung
zur Zerkleinerung des Aluminiumschrottes ist über geeignete Verbindungsmittel
wie beispielsweise Förderbänder oder
Rutschen mit einer Einrichtung zur Entlackung des zerkleinerten
Aluminiumschrottes verbunden. In der Einrichtung zur Entlackung
wird der Aluminiumschrott durch mechanische Krafteinwirkung verrundet,
wobei sich an dem Aluminiumschrott anhaftende Farb-, Lack-, Kunststoff-
oder Schmutzreste von dem Metall lösen und separat ausgetragen
werden. Die ausgetragenen Farb-, Lack-, Kunststoff- und Schmelzreste
können
in einem nachgeschalteten Prozess getrennt werden. Der nach der
Entlackung erhaltene Aluminiumschrott ist im Wesentlichen kohlenstofffrei,
wobei unter kohlenstofffrei im Sinne dieser Erfindung frei von legierungsfremdem Kohlenstoff
zu verstehen ist. Die Einrichtung zur Entlackung des zerkleinerten
Schrottes ist über
geeignete Mittel wie Förderbänder, Rüttelbänder oder
Rutschen mit der Einrichtung zur röntgenfluoreszenzspektroskopischen
Bestimmung des Anteils wenigstens eines chemischen Elementes in
dem zerkleinerten Aluminiumschrott verbunden. Hierbei werden die
arrondierten Aluminiumschrottpartikel der Einrichtung zur röntgenfluoreszenzspektroskopischen
Bestimmung einzeln zugeführt.
Erfindungsgemäß kann es
vorgesehen sein, dass eine Mehrzahl von Röntgenfluoreszenzspektroskopen
nebeneinander angeordnet sind, um einen höheren Durchsatz an Aluminiumschrott
zu erzielen.
-
In
einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vor und/oder
nach der Einrichtung zur Entlackung eine Einrichtung zur Abtrennung
von Fremdbestandteilen, wie z. B. Kunststoffen, organischen Bestandteilen
oder Nichteisenmetallen vorgesehen sein.
-
Die
Einrichtung zur röntgenfluoreszenzspektroskopischen
Bestimmung kann erfindungsgemäß ein wellenlängendispersives
Röntgenfluoreszenzspektrometer
oder ein energiedispersives Röntgenfluoreszenzspektrometer
sein, wobei aufgrund der höheren
mechanischen Belastbarkeit und des geringeren Preises energiedispersive
Röntgenfluoreszenzspektrometer
bevorzugt sind.
-
Zur
Verbesserung der röntgenfluoreszenzspektroskopischen
Untersuchbarkeit des Aluminiumschrottes ist vor dem Röntgenfluoreszenzspektrometer
eine Einrichtung zur Umformung der nach dem Entlacken im Wesentlichen
runden Aluminiumschrottpartikel vorgesehen. Eine solche Vorrichtung
kann beispielsweise eine Walzeinrichtung sein, in welcher die runden
Aluminiumschrottpartikel in scheibenförmige Aluminiumschrottpartikel
umgeformt werden. Hierdurch wird eine größere röntgenfluoreszenzspektroskopisch
zu detektierende Fläche
der Aluminiumschrottpartikel erzielt, was zu einem verbesserten
und schnelleren Ergebnis bei der röntgenfluoreszenzspektroskopischen
Bestimmung wenigstens eines chemischen Elementes im Aluminiumschrott
führt.
-
Das
bei der röntgenfluoreszenzspektroskopischen
Analyse erhaltene Spektrum wird an eine Steuerungseinrichtung übermittelt,
welches das erhaltene Analyseergebnis mit hinterlegten Werten vergleicht,
welche repräsentativ
für spezifische
Aluminiumlegierungen stehen. In Abhängigkeit des bei der röntgenfluoreszenzspektroskopischen
Untersuchung erhaltenen Analyseergebnisses steuert die Steuerungseinrichtung
eine der Einrichtung zur röntgenfluoreszenzspektroskopischen
Bestimmung nachgeordnete Sortiereinrichtung, in welcher der Aluminiumschrott
legierungsspezifisch sortiert wird. Die Sortiereinrichtung kann
hierbei eine pneumatische und/oder hydraulische oder auch mechanische
Sortiereinrichtung sein.
-
In
der Sortiereinrichtung werden dann die unterschiedlichen Aluminiumlegierungen
in getrennten Sammelbehältern
aufgefangen, so dass am Ende der Trennung des Aluminiumschrottes
im Wesentlichen sortenreine Legierungen erhalten werden, welche
dann einen entsprechend hohen Marktpreis erzielen können.
-
In
einer Ausgestaltung des mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführten Verfahrens
wird Aluminiumschrott zur Zerkleinerung in einem ersten Verfahrensschritt
geschreddert, um Aluminiumschrottpartikel zu erhalten, welche in
einem anschließenden
Verfahrensschritt granuliert werden können. Hierbei erfolgt das Schreddern
des Aluminiumschrottes in einem üblichen
Metallschrottschredder, wie zum Beispiel in einem Hammerbrecher,
welcher dazu dient, den Aluminiumschrott durch Zerhauen grob zu
zerkleinern, so dass grobe Brocken entstehen, die circa faustgroß sind.
Das Granulieren des geschredderten Aluminiumschrottes kann beispielsweise
in einem Schneidgranulator oder anderen geeigneten Granulatoren
erfolgen. Unter Granulieren im Sinne der Erfindung ist das Zerkleinern
der geschredderten Aluminiumschrottfraktion in Partikel mit einem Durchmesser
bis zu 100 mm zu verstehen. Das Granulat kann dabei in Form und
Größe je nach
eingesetztem Granulator variieren und beispielsweise kugelförmig, aber
auch plättchenartig
ausgebildet sein. Bevorzugterweise erfolgt die Zerkleinerung des
Aluminiumschrotts also mehrstufig, wobei in einem ersten Schritt
ein grobes Zerhauen mittels eines Hammerbrechers und in einem zweiten
Schritt ein Zerkleinern mittels Schneiden erfolgt. Je nach Aluminiumschrott
können
auch weitere Zwischenschritte vorgesehen sein, das Zerkleinern also
drei- oder vierstufig durchgeführt
werden.
-
Das
mechanische Entlacken kann in einer zentrifugenartig aufgebauten
Vorrichtung erfolgen, in welche die zerkleinerten, vorzugsweise
granulierten Aluminiumschrottpartikel mittels eines Luftstroms in
eine Flügelkammer
eingebracht werden, in welcher die Aluminiumschrottpartikel zwischen
einer Gehäusewand
und Flügelblättern mit
sehr hoher Geschwindigkeit hin und her geschleudert werden. Bei
den Stößen gegen
die Gehäusewand
und die Flügelblätter werden
die Aluminiumschrottpartikel mechanisch beansprucht, wobei sich etwaig
anhaftende Fremdstoffe wie Farben und Lacke, Kunststoffe, Verschmutzungen
und dergleichen von dem Aluminiummaterial trennen, so dass am Ende
der Entlackung nahezu kohlenstofffreie, blanke Aluminiumpartikel
erhalten werden. In Folge der mechanischen Beanspruchung werden
die Aluminiumschrottpartikel zu den Aluminiumpartikeln verrundet,
die insofern auch als arrondierte Aluminiumpartikel bezeichnet werden
können.
-
In
einer Ausgestaltung eines solchen Verfahrens kann es vorgesehen
sein, dass nach der mechanischen Entlackung z. B. durch Arrondierung
des granulierten Aluminiumschrottes eine Trennung der in der granulierten
Fraktion noch enthaltenen Fremdbestandteile wie z. B. Kunststoffe,
organische Bestandteile und/oder Schwermetalle und der Aluminiumpartikel
vorgesehen ist.
-
In
einer weiteren Ausgestaltung eines solchen Verfahrens kann ein Schritt
zur Abtrennung von Nichteisenmetallen aus der granulierten Fraktion
und/oder aus der entlackten Fraktion vorgesehen sein. Eine solche
Abtrennung von Nichteisenmetallen kann beispielsweise durch ein
in einer Bandstrecke vorgesehenes rotierendes Permanentmagnetsystem
erfolgen, durch welches ein hochfrequentes magnetisches Wechselfeld erzeugt
wird. Das magnetische Wechselfeld induziert ein Gegenfeld in den
Nichteisenmetallpartikeln, wodurch diese aus dem Massenstrom der
granulierten und/oder entlackten Fraktion abgelenkt werden und beispielsweise
mittels einer Flugbahnsichtung abgetrennt werden können.
-
Die
nach dem Entlacken erhaltenden kugelförmigen Aluminiumpartikel werden
dann erfindungsgemäß einer
röntgenfluoreszenzspektroskopischen
Analyse zugeführt.
Hierbei wird die spezifische Zusammensetzung der jeweiligen Aluminiumpartikel
anhand des erhaltenen Röntgenfluoreszenzspektrums
bestimmt. Erfindungsgemäß kann es
dabei vorgesehen sein, dass nicht sämtliche in den kugelförmigen Aluminiumpartikeln enthaltenden
und mittels Röntgenfluoreszenzspektroskopie
detektierbaren chemische Elemente qualitativ und quantitativ bestimmt
werden, sondern lediglich ein oder einige wenige chemische Elemente,
anhand welchen sich ein Großteil
von im Markt befindlichen Aluminiumlegierungen charakterisieren
lassen.
-
Beispielsweise
kann es vorgesehen sein, dass lediglich der Aluminiumanteil und/oder
der Siliziumanteil in den Aluminiumpartikeln bestimmt werden.
-
In
einer Ausgestaltung eines solchen Verfahrens wird die Zusammensetzung
eines Aluminiumschrottpartikels anhand einer Art Fingerabdruck der
chemischen Legierung charakterisiert, wobei zur Erstellung des Fingerabdruckes
der Anteil an Aluminium, Silizium, Kupfer, Nickel und Blei berücksichtigt
wird. Hierbei steht die zuvor genannte Elementauswahl zur Erstellung
des Fingerabdruckes nur beispielhaft für eine Vielzahl unterschiedlicher
Kombinationen von Elementen, welche zur Erstellung eines Fingerabdruckes
herangezogen werden können.
-
Die
nachfolgende Tabelle 1 gibt eine Übersicht über die wichtigsten, im Handel
befindlichen Aluminiumlegierungen und ihre chemische Zusammensetzung.
Die Legierungsmetalle sind hierbei in Gew.-% anzugeben.
-
-
-
-
Zur
röntgenfluoreszenzspektroskopischen
Analyse der entlackten Aluminiumpartikel können sowohl wellenlängendispersive
Röntgenfluoreszenzspektrometer
(VDXFA), als auch energiedispersive Röntgenfluoreszenzspektrometer
(EDXFA) eingesetzt werden, wobei energiedispersive Röntgenfluoreszenzspektrometer bevorzugt
sind, da diese in der Regel im Vergleich zu wellenlängendispersiven
Röntgenfluoreszenzspektrometern
deutlich kostengünstiger
sind. Darüber
hinaus sind wellenlängendispersive
Röntgenfluoreszenzspektrometer
(EDXRF-Systeme) mechanisch deutlich unempfindlicher im Vergleich
zu wellenlängendispersiven
Röntgenfluoreszenzspektrometern
(VDXRF-Systeme).
-
In
Abhängigkeit
der mittels der Röntgenfluoreszenzspektroskopie
ermittelten Aluminiumlegierungszusammensetzungen, bzw. des ermittelten
Legierungs-Fingerabdruckes, erfolgt dann erfindungsgemäß eine Sortierung
der Aluminiumpartikel. Eine solche Sortierung kann pneumatisch,
beispielsweise mittels Druckluftdüsen, mechanisch, beispielsweise
mittels Fallklappen, Sortierfingern oder Roboterarmen, oder auch
hydraulisch mittels Wasserdüsen
erfolgen.
-
Zur
Optimierung der röntgenfluoreszenzspektroskopischen
Bestimmung der Aluminiumpartikelzusammensetzungen kann es erfindungsgemäß vorgesehen
sein, dass die Aluminiumpartikel nach dem Entlacken und vor der
röntgenfluoreszenzspektroskopischen
Analyse größenklassifiziert
werden, so dass nur Aluminiumpartikel einer bestimmten Größe der Röntgenfluoreszenzspektroskopischen
Bestimmung zugeführt
werden. Zu große
und/oder zu kleine Aluminiumpartikel können durch Sieben, Sichten
oder Sortieren ausgesondert werden, so dass sie beispielsweise bei Überschreiten
einer festgelegten Maximalgröße einem
weiteren Granulierschritt und/oder mechanischen Entlackung zugeführt werden.
-
Darüber hinaus
kann es zur Verbesserung der röntgenfluoreszenzspektroskopischen
Bestimmbarkeit der Legierungszusammensetzung der Aluminiumpartikel
vorgesehen sein, dass die nach dem Entlacken erhaltenen im Wesentlichen
runden Aluminiumpartikel vor der röntgenfluoreszenzspektroskopischen
Analyse in scheibenförmige
Partikel umgeformt werden. Eine solche Umformung kann beispielsweise
mittels Walzen der im Wesentlichen runden Aluminiumpartikel erfolgen.
-
Durch
die hierdurch erhaltenen scheibenförmigen Aluminiumpartikel wird
die röntgenfluoreszenzspektroskopische
Analyse der Legierungsbestandteile der Aluminiumpartikel deutlich
vereinfacht.
-
Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles beschrieben,
wobei sich der Gegenstand der Erfindung nicht auf das wiedergegebene
Ausführungsbeispiel
beschränken
lässt.
-
1 zeigt
eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur
Trennung von Aluminiumschrott, in welcher Aluminiumschrott 2 einer
Zerkleinerungseinrichtung 3 zugeführt wird. In der Zerkleinerungseinrichtung 3 wird
der Aluminiumschrott 2 geschreddert und/oder granuliert.
Die Zerkleinerungseinrichtung 3 zerkleinert den Aluminiumschrott 2 zu
Partikeln 4, welche anschließend einer mechanischen Entlackungseinrichtung 5 zugeführt werden.
In der Entlackungseinrichtung 5 werden die zerkleinerten
Aluminiumschrottpartikel 4 verrundet und die an den Aluminiummaterial
anhaftenden und bei der Entlackung von diesen getrennten Fremdstoffe 7 ausgesondert.
Die entlackten Aluminiumpartikel 6 werden anschließend einer
Einrichtung 8 zur Größenklassifizierung
zugeführt.
Hierbei kann die Einrichtung 8 beispielsweise als Siebbodenkaskade
ausgebildet sein. In der Einrichtung 8 zur Größenklassifizierung
werden zu große
entlackte Aluminiumschrottpartikel 6 über eine Rückführleitung 10 wieder
der Zerkleinerungseinrichtung 3 zugeführt. Zu kleine entlackte Aluminiumschrottpartikel werden
als Mischfraktion 11 ausgesondert. Die größenklassifizierten
entlackten Aluminiumschrottpartikel 9 werden anschließend einer
Umformeinrichtung 12 zugeführt, in welcher die im Wesentlichen
kugelförmigen Aluminiumschrottpartikel 9 in
scheibenförmige
Aluminiumschrottpartikel 13 umgeformt werden. Die Umformeinrichtung 12 weist
zu diesem Zweck Walzen auf, zwischen welchen die im Wesentlichen
runden Aluminiumschrottpartikel 9 umgeformt werden. Die
umgeformten Aluminiumschrottpartikel 13 werden dann einer
Einrichtung 14 zur röntgenfluoreszenzspektroskopischen
Analyse zugeführt.
Nach der röntgenfluoreszenzspektroskopischen
Analyse gelangen die Aluminiumschrottpartikel 13 in eine
Sortiereinrichtung 15, welche mit der Einrichtung 14 zur
röntgenfluoreszenzspektroskopischen
Analyse in derart verbunden ist, dass die Sortiereinrichtung die
Aluminiumschrottpartikel 13 in Abhängigkeit des bei der röntgenfluoreszenzspektroskopischen
Analyse erhaltenen Analyseergebnisses unterschiedlichen Sammelcontainern 16a bis 16e zuführen kann.
