DE3418019A1

DE3418019A1 - Kontinuierliches verfahren zum rueckgewinnen, schmelzen und -giessen von al-material aus aluminiumschrott

Info

Publication number: DE3418019A1
Application number: DE3418019A
Authority: DE
Inventors: Marvin E. Ligonier Pa. Gantz Jr.
Original assignee: Aluminum Company of America
Current assignee: Howmet Aerospace Inc
Priority date: 1983-05-12
Filing date: 1984-05-11
Publication date: 1984-12-20
Also published as: US4498523A; CA1220346A; JPS6036629A; JPS6036630A; DE3418019C2; JPH0372689B2

Description

Kontinuierliches Verfahren zum-Rückgewinnen, Schmelzen und Gießen von Al-Material aus Aluminiumschrott

Die Erfindung betrifft ein kontinuierliches Verfahren zur Rückgewinnung unter Aufschmelzen und Gießen gebrauchter Behälter, die mindestens teilweise aus unterschiedlichen Metallen oder Legierungen hergestellt wurden. Insbesondere betrifft die Erfindung ein kontinuierliches Verfahren zur Behandlung gebrauchter Behälter - beispielsweise Getränkedosen auf eine Art, die eine Wiedergewinnung und Abtrennung der Behälterbestandteile im wesentlichen entsprechend beispielsweise ihrer Zusammensetzung oder Zusammensetzungsart gestattet. Weiterhin betrifft die Erfindung die Rückgewinnung der Bestandteile entsprechend der Zusammensetzung, das Aufschmelzen, Vergießen derselben und die Herstellung beispielsweise eines Be-

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hälters aus ihnen im Rahmen eines kontinuierlichen Prozesses zur Einsparung von Energie.

Auf dem Gebiet der Verpackungen und Behälter wie beispielsweise der Getränkedosen, bei denen mindestens ein oder mehrere Bestandteile aus Aluminiumlegierung besteht, wächst seit einiger Zeit das Interesse an Verfahren zur Rückgewinnung der Aluminiumbestandteile, und man hat hierzu einen erheblichen Forschungsaufwand getrieben- Dieses Interesse hat sich verschärft durch die Wichtigkeit, mit Ressourcen sparsam umzugehen und auch Umweltprobleme in Betracht zu ziehen. In der Vergangenheit wurde die Aufbereitung derartiger Stoffe jedoch durch das Fehlen eines wirtschaftlich attraktiven Verfahrens behindert. Beispielsweise erhält man beim Recycling von Getränkedosen, deren Körper aus einer und deren Deckel aus einer anderen Al-Legierung bestehen, eine Al-Schmelze einer Zusammensetzung, die keiner der beiden Al-Legierungen entspricht. Die Möglichkeit der Nutzung einer derartigen Schmelze sind beschränkt, da sie ohne wesentliche Zusätze, Reinigungs- oder Umlegierungsbehandlungen oder dergl. für den erneuten Einsatz bei der Herstellung von Dosen bzw. Dosendeckeln nicht geeignet ist. Es ist also einzusehen, daß ein erheblicher Bedarf besteht an einem Verfahren zum Recycling beispielsweise von Behältern der beschriebenen Art, bei dem deren Bestandteile rückgewonnen und nach Legierung bzw. Lagierungsart voneinander getrennt werden können.

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Das Problem der Trennung unterschiedlicher Legierungen ist in der US-PS 3 736 896 angesprochen, die die Trennung von Al-Legierungsdeckeln von Dosenkörpern aus Stahl lehrt, indem man ein schmales Band Aluminium am Rand des Dosenkörpers schmilzt, um einen Trennungsbereich herzustellen, der die Trennung des Aluminiumdeckels vom zylindrischen Stahlkörper erlaubt. In dieser Druckschrift wird die Verwendung der Induktionsbeheizung zum Schmelzen des Bandes vorgeschlagen, wobei ein an eine hochfrequente Leistungsquelle angeschlossener Leiterring um die Naht herumgelegt wird. Dabei scheint vorausgesetzt zu werden, daß eine gebrauchte Getränkedose nicht zerdrückt vorliegt und ihr oberes Ende noch perfekt kreisrund ist. Weiterhin scheint es nicht wirtschaftlich, die Deckel auf diese Weise abzuschmelzen, da sie trotzdem einzeln entfernt werden müssen.

Nach der US-PS 4 016 003 werden Behälter mit Körpern und Dekkeln aus Al-Legierung im Shredder zu Teilchen im Bereich von 25,4 mm bis 38,1 mm (1 bis 1,5 in.) zerkleinert und dann bei Temperaturen von etwa 370⁰C (700⁰F) von Farbaufträgen und Lakken befreit. Weiterhin stellt die US-PS 4 269 632 fest, daß, da die üblichen Legierungen für Dosendeckel (beifjpielsweise Normlegierung AA5182, 5082 oder 5052 tier Aluminium Association) und für Dosenkörper (beispielsweise ΛΛ3ΟΟ4 oder ΛΛ3003) sich in der Zusammensetzung erheblich voneinander unterscheiden und an der zusammengesetzten Dose der Docke] und der Körper im

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wesentlichen untrennbar sind, ein wirtschafliches Recyclingverfahrcn die gesamte Dose erfassen müsse. Die US-PS 4 269 632 merkt hierzu an, daß das Recycling der Dose cine Schmelze mit einer Zusammensetzung ergibt, die sich erheblich von denen sowohl der herkömmlichen Legierungen für Dosenenden einerseits und Dosendeckel andererseits unterscheidet. Die Patentschrift schlägt daher vor, den Körper und den Deckel der Dose aus der gleichen Legierung herzustellen, um das Recyclingproblem zu entschärfen. Bezüglich Dosenenden und -deckein aus den Legierungen AA5182 und AA3004 ist festgestellt, daß man unabhängig von der hergestellten Legierung normalerweise reines Aluminium zugeben muß.

Angesichts dieser Probleme beim Recycling von Metallbehältern wie beispielsweise Aluminium-Getränkedosen, deren Bestandteile aus verschiedenen Legierungen bestehen, wäre es von Vorteil ein Verfahren bereitzuhaben, das eine Rückgewinnung unter kontinuierlicher Trennung der Bestandteile nach Legierungen oder Legierungsarten gestattet. Weiterhin wäre von Vorteil, die getrennten Bestandteile kontinuierlich schmelzen und gießen und erneut der Fertigung nach normalen Verfahrensweisen zuführen zu können, ohne dabei u.a. teuere Zumisch- oder Reinigungsschritte einschalten zu müssen.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Ausgangsmaterial aus den angegebenen Metall-Bestandteilen bereitzustel-

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len, wobei die Legierungen unterschiedliche Schmelzanfangstemperaturen haben.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein kontinuierliches Verfahren für die Rückgewinnung von Al-Legierung aus mehr als eine Al-Legierung enthaltendem Al-Schrott anzugeben.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein kontinuierliches Verfahren zur Rückgewinnung einer Al-Legierung aus Aluminiumschrott auf energiesparendc Weise anzugeben.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, das Ausgangsmaterial zu zerkleinern und danach zu sieben, um aus ihm Teilchen zu entfernen, deren Größe mindestens im Größenbereich des fragmentierten Bestandteils liegt.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, das Ausgangsmaterial zu erwärmen, um den Bestandteil mit der niedrigsten Schmelzanfangstemperatur anzuschmelzen, und stark genug in Bewegung zu halten, daß der Bestandteil mit der niedrigsten Schmelzanfangstemperatur fragmentiert.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, die fragmentierten Bestandteile vom nichtfragmenLierten Ausgangsmaterial zu trennen.

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Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, das Schmelzen eines der Bestandteile in einem kontinuierlich ablaufenden Vorgang zu ermöglichen.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, die erschmolzene Komponente ohne wesentliche Aufbereitung der Zusammensetzung strangzugießen.

Entsprechend diesen Zielen lehrt die Anmeldung ein kontinuierliches Verfahren für die Rückgewinnung einer Al-Legierung aus Aluminiumschrott, der mehr als eine Legierung enthält. Die Rückgewinnung erfolgt dabei auf energiesparende Weise. Nach diesem Verfahren stellt man ein Ausgangsmaterial bereit, das mindestens zwei Komponenten aus unterschiedlichen Aluminiumlegierungen aufweist, die mindestens teilweise aneinandergefügt sind. Das Ausgangsmaterial wird zur Trennung der zusammengefügten Bestandteile behandelt. Einer der getrennten Bestandteile wird vom Rest des Ausgangsmaterials getrennt, geschmolzen und danach stranggegossen ohne wesentliche Aufbereitung der Zusammensetzung, um eine Gußlegierung zu erstellen, deren Zusammensetzung im wesentlichen gleich der ist, aus der der abgetrennte Bestandteil hergestellt wurde. Die Behandlung kann durch Erwärmen des Ausgangsmaterials auf eine Temperatur erfolgen, die hoch genug ist, um den Bestandteil mit der niedrigsten Schmelzanfangstemperatur ("incipient melting temperatur") bruchempfindlich ("fracture sensitive") zu machen.

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Der gegossene Bestandteil läßt sich bearbeiten und umarbeiten und dann erneut für einen Behälterbeslandtci] wie den verwenden, aus dem er zurückgewonnen worden ist.

Die Fig. 1 zeigt als Flußdiagramm die

Schritte in einem Verfahren zum Recycling gebrauchter Aluminiumbehälter, in dem bestimmte Bestandteile derselben rückgewonnen, geschmolzen, vergossen und ohne wesentliche Aufarbeitung der Legierung erneut zu Behälterbestandteilen verarbeitet werden können;

Fig. 2 ist ein Stabdiagramm der Teilchengrößenverteilung des Materials, das in den Ofen bei einer Temperatur von ca. 57O⁰C (1060⁰F) eintritt bzw. ihm verläßt;

Fig. 3 ist ein Stabdiagramm der Teilchengrößenverteilung des den Ofen mit einer Temperatur von ca. 580⁰C (1080⁰F) betretenden und ihn verlassenden Materials;

Fig. 4 ist ein Stabdiagramm der Tci .1 chcncjrößenverteilung des Ein- und Ausgangsmatcrials bei einer Ofentemporatur von ca. 590⁰C (1100⁰F);

Fig. 5 ist ein Stabdiagramm der Tcilchen-

größeverteilung des Materials am Ein- und Ausgang dos Ofens bei einer Temperatur von ca. 60 4⁰C (1120⁰F).

Wie das Flußdiagramm zeigt, kann es sich bei den gebrauchten Gegenständen, aus denen die Al-Legierungsbestandteile rückgewonnen werden sollen, um Behälter wie Nahrungsmittelbehälter oder Getränkedosen handeln. Behälter, für die das Verfahren geeignet ist, sind gebrauchte Getränkebehälter bzw. -dosen, die zwei unterschiedliche Al-Legierungen enthalten. Wie das Flußdiagramm zeigt, können die der Rückgewinnungsbehandlung zu unterziehenden Gegenstände vorsortiert werden, um Stoffe zu entfernen, die die herzustellende Al-Legierung verunreinigen könnten. Beispielsweise sollte man Glasflaschen und Stahlblechdosen entfernen, wie sie zum Verp^icken von Nahrungsmitteln dienen. Weiterhin ist erwünscht, andere Stoffe wie Schmutz, Sand und dergleichen zu entfernen, um die in der rückgewonnenen Legierung vorliegende Menge beispielsweise an Silizium gering zu halten. Das Entfernen dieser Stoffe erlaubt dann, die erfindungsgemäß rückgewonnene Legierung ohne weitere Reinigungsbehandlung weiterzuverwenden. Das Entfernen von Stahl (beispielsweise aus Behältern, Dosen oder anderen Quellen) trägt dazu bei, den Eisenanteil in der rückgewonnenen Legierung so gering zu halten, daß deren Eigenschaften nicht leiden.

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Handelt es sich bei dem Ausgangsmatcrial um Nahrungsmittel- und Getränkebehälter, werden diese normalerweise zum Versand zu Ballen verpreßt; vor dem Sortieren muß man die Ballen aufbrechen, um Fremdstoffe entfernen zu können.

Hierzu kann man die Ballen beispielsweise~im Shredder auflösen. Nach dieser Zerkleinerungsbehandlung siebt man das Ausgangsmaterial, um Feinteilchen zu entfernen zu einem Zweck, der unten ausführlicher erläutert ist. Wie die Fig. 1 zeigt, können die Feinteilchen einer Lackentfernungsbehumd]ung unterzogen, dann mit einer geeigneten Fraktion des crfindungsgemäßen Ausgangsmaterials zusammengeführt und schließlich aufgeschmolzen werden.

Nach dem Zerkleinern und Sieben kann das zerkleinerte Ausgangsmaterial einer Lackentfernungsbehandlung unterzogen verden, und zwar beispielsweise durch Wärme oder ein Lösungsmittel. Bei der Lackentfernung werden organische Beschichtungen - beispielsweise Zier- oder Schutzlackierungen - entfernt, die, wenn man sie nicht vor dem Schmelzen entfernt, zu Schmelzenverlusten führen können. Entfernt man sie mit einem Lösungsmittel, ist es üblicherweise erwünscht, die Behälter zu zerkleinern oder zu durchstoßen, damit das Lösungsmitte.] aus ihnen abfließen kann. Im Fall einer Wärmebehandlung zum Entfernen der Lackbcschichtung liegt die BehandlungstomperaLur üblicherweise im Bereich von 31!3°C (600⁰F) bis 538"C (1000⁰J-¹).

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Im nächsten Schritt des Verfahrens werden (insbesondere, wenn es sich um gebrauchte Getränkedosen mit Dosenkörpern aus der Legierung AA3004 und Deckeln beispielsweise aus der Legierung AA5182 handelt) die Behälter auf eine Temperatur erwärmt, bei der der Deckel aus der Legierung AA5182 bruchempfindlich wird. Wie sich herausgestellt hat, steht diese Temperatur in engem Zusammenhang mit der Schmelzanfangstemperatur ("incipient melting temperatur") bzw. der Korngrenzenschmelztemperatur ("grain boundary melting temperature") der Legierung. In Bezug auf gebrauchte Getränkedosen ist also diese Temperatur die Schmelzanfangstemperatur der Legierung ΛΑ5182. Dabei soll die Schmelzanfangs- oder die Krongrenzenschmelztemperatur hier diejenige untere Temperatur des Schmelz- bzw. Phasenschmelzbereichs sein, die geringfügig unter derjenigen Temperatur liegt, bei der die Legierung eine Bruchempfindlichkeit ("fracture sensitivity") entwickelt oder diese signifikant zunimmt oder bei der sich eine Fragmentierung der Legierung ohne wesentlichen Kraftaufwand erreichen läßt. D.h., daß im bruchempfindlichen Zustand eine Fragmentierung sich durch Umwälzen ("tumbling") oder eine Sturz- bzw. Fallbehandlung erreichen läßt; die Anwendung hoher Kräfte wie in einer Hammermühle oder Backenquetschanlagen ist dabei nicht erforderlich. Die Verwendung von Kräften, wie sie bei einer Hammermühle oder einer Backenquetschanlage auftreten, ist schädlich, da hierbei die Behälter zusammengedrückt werden und Material, das eigentlich abgeson-

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dert werden soll, einschließen. Es ist einzusehen, daß die vielen Legierungen unterschiedliche Schmelzanfangstemperaturen haben. Beispielsweise ist die Schmclzanfangstemperatur der Legierung AA3004 bzw. 629°C (1165°F), die der Legierung AA5182 liegt bei 580⁰C (1077⁰F); letztere hat einen Phasenschmelzbereich von etwa 580⁰C (1077^üF) bis 637°C (1178°F). Es ist jedoch einzusehen, daß der Bereich stark von der genauen Zusammensetzung der jeweils vorliegenden Legierung abhängt. Der Schmelzbeginn bzw. das Korngrenzenschmelzen der Legierung verringert deren Festigkeit und begründet den Bruchzustand. Daher lassen sich AA5182-Deckel von AA3004-Dosenkörpern lösen, wenn man die Deckel in einen Zustand bringt, in dem sie gegenüber Bruch und Fragmentierung sehr empfindlich sind. In diesem Zustand kann man Energie - d.h. mit einer Sturzbehandlung ("tumbling") - aufbringen, um den Deckel vom Dosenkörper zu trennen. Das Ablösen des Deckels vom Rest des Behälters ergibt sich dabei hauptsächlich durch Aufbrechen und Fragmentieren des Deckels zu Teilchen, die nicht nur kleiner als der Dösenkörper, sondern allgemein auch kleiner als der Deckel sind.

Nach dem Ablöseschritt erhält man also eine Charge oder Masse aus Dosenkörpern und fragmentierten Deckeln, wobei die Dosenkörper aus einem anderen Material als die fragmentierten Dekkel bestehen, und letztere weiterehin eine wesentlich andere Teilchengrößenverteilung zeigen als die Dosenkörper. Es ist

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also wichtig, nicht nur den Deckel vom Dosenkörper zu lösen; auch müssen die Deckelfragmente eine Teilchengröße haben, die sich von der des Dosenkörpers wesentlich unterscheidet. Um ein Produkt bzw. eine Legierung zu erreichen, das von der Legierung, mit der es bzw. sie vermischt ist, nicht verunreinigt, wird, wird die Charge zwecks Klassierung und Trennung der Teilchen behandelt. Dabei erhält man Deckelfragmente bzw. -werte, die aus im wesentlichen den gleichen Legierungen bestehen, die von den Dosenkörpern getrennt worden sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist oben allgemein anhand der Verarbeitung von gebrauchten Getränkedosen beschrieben. Es ist jedoch einzusehen, daß das Ausgangsmaterial nicht auf diese beschränkt ist. Man kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auch Al-Legierungen und insbesondere Knetlegierungen ("wrought alloys") klassieren, indem man eine der Legierungen bruchempfindlich machen bzw. in einen Zustand bringen kann, in dem eine der Legierungen bevorzugt fragmentiert werden kann, um eine Teilchengrößenverteilung zu erreichen, die sich von der der anderen Legierungen unterscheidet. Auf diese Weise lassen die Legierungen sich voneinander trennen. Beispielsweise kann es sich bei dem Ausgangsmaterial für die Rückgewinnungsbehandlung um gebrauchte Getränkebehälter mit Körpern aus der Legierung AA3004 und Deckeln aus der Legierung AA5182 handeln. Andere Legierungen, aus denen Deckel bestehen können, sind

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AA5082, AA5052 und ΑΛ5042 (Tabelle X). Die Körper von Nahrungsmittel- oder Getränkebehältern können aber auch aus den Legierungen AA3003, AA3104, AA5042 und ΛΑ5052 (Tabelle IX) bestehen. Ist bei diesen Legierungen beispielsweise der Magnesiumanteil hoch, müssen sie so stark fragmentiert werden, daß sie zusammen mit den Deckellegierungen (beispielsweise AA5182) klassiert werden können. Das erfindungsgemäße Verfahren ist also nicht nur in der Lage, Deckel von Dosenkörpern zu entfernen und zu klassieren, wie oben ausgeführt; vielmehr erlaubt es auch, die Legierungen in den Dosenkörpern zusammen mit den Deckeln zu klassieren, wenn die Legierungen ähnlich zusammengesetzt sind und ein ähnliches Bruch- bzw. Fragmentierungsverhalten zeigen, wie hier erläutert.

Bestehen bei den Behältern die Körper wie auch die Deckel aus der gleichen Legierung, läßt diese sich erfindungsgemäß ebenfalls durch Klassieren rückgewinnen. Sind beispielsweise der Dosenkörper und der Deckel aus Blech einer Zusammensetzung von 0,1 - 1,0 Gew.-% Si, 0,01 bis 0,9 CJew.-% Fe, 0,05 bis 0,4 Gew.-% Cu, 0,4 bis 1,0 Gew.-* Mn, 1,3 bis 2,5 Gew.-% Mq und 0 bis 0,2 Gew.-% Ti, Rest Aluminium, hergestellt, würde diese Legierung erfindungsgemäß klassiert werden. Besteht also das zu verarbeitende Ausgangsmateria.l aus qebrauchten Behältern aus vermischten Legierungen wie ΛΛ3004, ΛΛ5148 oder ΛΑ5042 sowie der oben erwähnten Dosenkörper- und Deckollegierung,

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würde diese Legierung zusammen mit der Legierung ΛΑ3004 des Dosenkörpers klassiert werden, da bei einer Temperatur, die hoch genug ist, um ein Aufbrechen von ΛΛ5182 oder AA5042 zu ermöglichen, diese Legierung noch nicht anschmilzt.

Enthält das Ausgangsmaterial weiterhin Stahlbehälter mit einem Deckel aus AA5182, lassen die Deckel sich erfindungsgemäß klassieren, und die Stahlkörper würden mit den Dosenkörpern aus AA3004 rückgewonnen werden. Die Stahl-Behälterkörper lassen sich von den Al-Legierungen, mit denen zusammen sie klassiert werden, beispielsweise nach dem Entfernen der Deckel magnetisch trennen. Fragmentieren die Deckel der Stahlbehälter bei Temperaturen innerhalb des Schmelzanfangsbereichs der Legierung AA3004, wäre es erforderlich, die Behälter auf eine höhere Temperatur als die Legierung AA5182 zu erwärmen, damit der Deckel sich vom Stahlkörper lösen kann, wonach man die Stahlkörper beispielsweise magnetisch abtrennen würde.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist also gegenüber dem verarbeiteten Ausgangsmaterial verhältnismäßig unempfindlich. Das Verfahren ist in der Lage, verschiedene Arten von Al-Legierungen zu behandeln, und ist insbesondere geeignet zur Aufbereitung und Klassierung von Produkten aus Knetlegierungen, wie sie bei gebrauchten Behältern auftreten. Besteht der Schrott aus Al-Legierungen, wie sie im Kfz-Bau Verwendung finden, wie beispielsweise die Normlegierungen AA6 009 und AA6010, wie in

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der US-PS 4 082 578 beschrieben, wobei es sich um Motor- oder Kofferraumhauben, Türen und dergleichen handeln kann, kann es wünschenswert sein, derartige Gegenstände zunächst beispielsweise im Shredder zu zerkleinern, damit man eine fließfähige Masse erhält. Bei der Aufbereitung der Legierungen AA2036 und AA5182 aus Kraftfahrzeugen kann es erwünscht sein, derartige Produkte zunächst beispielsweise im Shredder zu zerkleinern und dann zu trennen, wie hier erläutert.

Was das Korngrenzenschmelzen bzw. das Anschmelzen einer der Al-Legierungen zum Erzeugen einer Bruchempfindlichkeit oder zur Fragmentierung anbetrifft, ist einzusehen, daß es sich hier um einen wichtigen Schritt des Verfahrens handelt, der eine gewisse Sorgfalt erfordert. Verarbeitet man beispielsweise die oben erwähnten Getränkedosen, ist in diesem Schritt die Temperaturführung wichtig. Läßt man die Temperatur zu hoch ansteigen, kann ein Deckel aus ΑΛ5182 sehr weit durchschmelzen, so daß man Aluminium- und Magnesiumverluste durch Oxidation hinnehmen muß. Temperaturen, die das Metall durchschmelzen, sollten normalerweise aus dem weiteren Grund vermieden werden, daß sie zum Verklumpen von Teilchen mit der Al-Schmelze zu einer Masse führen können, die im Vergleich zu kleineren diskreten Teilchen weniger gut fließt. Auch kann eine Al-fJchmclzc an den Ofenwänden haften und zur Bildung einer Metallschicht mit Teilcheneinschlüssen führen, die natür]ich den Wirkungsgrad des Verfahrens insgesamt beeinträchtigt. Weiterhin wird das Klas-

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sieren der zusammenhängenden Masse dann schwieriger, wenn nicht unmöglich. Schließlich werden beim Schmelzen fcinteilige Stoffe wie Sand, Glas, Schmutz und Pigmente oder Verunreinigungen wie Silizium-, Titan- und Eisenoxid in die Schmelze eingebettet, so daß deren Abtrennung ebenfalls schwieriger wird. Es ist also einzusehen, daß' Temperaturen, die zum Durchschmelzen einer der Al-Legierungskomponenten führen, vermieden werden sollten.

Analog sinkt bei zu niedrigen Temperaturen die Bruchempfindlichkeit der Deckel stark ab und der Widerstand gegen eine Fragmentierung steigt, so daß die Trennung äußerst schwierig werden kann und dann oft nicht mehr möglich ist. Es is;t einzusehen, daß es wichtig ist, die Temperatur hoch genug zu halten, daß der Deckel sich vom Dosenkörper löst. Für Deckel aus der Legierung AA5182 entspricht diese Temperatur etwa der Schmelzanfangstemperatur und beträgt etwa 581°C (1077⁰F). Der Schmelzbereich für AA51S2 beträgt etwa 581⁰C (1077⁰F) bis 637°C (1178°F). Erwärmt man die Getränkebehälter auf 593⁰C (1100⁰F), liegt diese Temperatur weit genug unter dem Schmelzbereich von AA3004 (etwa 629°C (1165°F) bis 654°C (1210⁰F)) und lassen die Deckel sich ohne Aufbrechen der Dosenkörper entfernen.

Was das Korngrenzenschmelzen bzw. den Schmelzanfang anbetrifft, ' ist weiterhin einzusehen, daß, da das Blech/aus dem die Deckel hergestellt worden sind, sehr dünn ausgewalzt wurde, die Kör- ; per nicht sehr gut definiert sind. Vermutlich tritt jedoch eine ■

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Rekristallisation auf, wenn die Getränkebehälter auf beispielsweise etwa 454°C (850⁰F) erwärmt worden, um Lacke zu entfernen. Es kann so ein Anschmelzen an den Korngrenzen erfolgen.

Als gebrauchte Getränkebehälter auf etwa 593⁰C (1100⁰F) oder eine etwas höher liegende Temperatur erwärmt wurden, stellte sich heraus, daß die Dosenenden aus ΛΑ5182 auf dem Dosenkörper aus AA3004 durchhingen. Wurden den Behältern jedoch bei etwa dieser Temperatur Bewegung erteilt, indem man sie beispielsweise auf einen Fördergurt fallen ließ, lösten die
Deckel sich von den Dosenkörpern und teilten sich zu kleinen Teilchen auf, während die Dosenkörper sich im wesentlichen
nicht veränderten.

Eine zum Ablösen der Dosenenden ausreichende Bewegung kann
auch in einem Drehofen erfolgen, in dem die gebrauchten Dosen auf eine Temperatur im Bereich von 581⁰C (1077⁰F) bis etwa
624⁰C (1155⁰F) erwärmt werden; ein bevorzugter Bereich ist
581°C (1077⁰F) bis 610⁰C (113O⁰F), aber typischerweise nicht mehr als 604⁰C (112O⁰F). Die Bewegung, die ausreicht, um die Enden im Drehofen abzulösen, kann diejenige sein, die bei
diesen Temperaturen auftritt, wenn die Dosen im Ofen umgewälzt werden. Wie bereits erwähnt, sollten Kräfte, wie sie beim Hämmern oder Zerdrücken auftreten, vermieden werden; sie drücken die Dosen flach, so daß die fragmentierten Dosenenden in die

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Dosenkörper eingeschlossen werden. Bei Temperaturen im oberen Schmelzbereich kann sich zu viel Schmelze bilden; es treten dann die erwähnten Schwierigkeiten auf. Das Schmelzproblem verschärft sich, wenn man die gebrauchten Getränkedosen lange Zeit bei Temperaturen im oberen Schmelzbereich vorhält. Bei Temperaturen im Bereich von 581°C (1077⁰F) bis 610⁰C (113O⁰F) kann die Verweilzeit bei dieser Temperatur 30 Sekunden bis weniger als 10 Minuten betragen.

Im Klassierschritt lassen die ΑΛ5182-Fragmente sich von den vollständigen oder zerkleinerten Dosenkörpern durch Sieben trennen. Es ist jedoch einzusehen, daß andere Trennverfahren verwendet werden können, die allesamt im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegen.

Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung hat sich herausgestellt, daß es wichtig ist, metallische Feinteile ("fines") aus dem Verfahren zu entfernen. Zerkleinert man die Aluminiumgegenstände (beispielsweise gebrauchte Aluminiumgegenstände wie gebrauchte Behälter) beispielsweise im Shredder, entstehen feine Metallteilchen in erheblichen Mengen. Normalerweise stellen diese Feinteilchen kein signifikantes Problem dar. Bearbeitet man Getränkebehälter, um die Deckel von den Behälterkörpern zu trennen, werden die Deckel zu Teilchen fragmentiert, die erheblich kleiner sind als die Körper, so daß eine Trennung möglich ist. Werden jedoch die Ausgangs-

stoffe wie beispielsweise gebrauchte Getränkebehälter vor der Trennbehandlung zerkleinert, erhält man Feinteilchen im Größenbereich der Deckelfragmente. In der Tat ]äßt sich sagen, daß die beim Shredden entstehenden Feinteilchen den fragmentierten Anteil verunreinigen. Besteht die Getränkedose beispielsweise aus 75 Gew.-% AA3004 und 25 Gew.-t AA5182~7 können die beim Shredden eines aus diesen Behältern Ix.'stehenden Ausgangsmaterials entstehenden Feinteilchen zu 93 Gew.-% aus AA3004 und zu nur 7 Gew.-% aus AA5182 bestehen. Es ist also einzusehen, daß diese Art einer Verschmutzung im erfindungsgemäßen Verfahren vermieden werden muß. Läßt man den Schritt der Entfernung der Feinteilchen entfallen, wird der fragmentierte AA5182-Anteil von AA3004-Feinteilchen aus den Dosenkörpern verunreinigt. Es hat sich ergeben, daß das Entfernen von Feinteilchen in einem Größenbereich entsprechend dem des fragmentierten Anteils aus dem Dosenkorperanteil dazu führt, daß im wesentlichen fragmentierte Anteile von Feinteilchen frei sind. Die Feinteilchen sollten nach dem Shredden und vor dem Fragmentieren entfernt werden. Geeignet hierzu ist der Einsatz von Sieben, obgleich andere Techniken - beispielsweise die Lufttrennung und dergl. - ebenfalls im Rahmen der vor]legenden Erfindung liegen.

Handelt es sich bei dem Ausgangsmatcria.l beispielsweise um Getränkebehälter mit Körpern aus AA3004 und Deckeln aus ΛΛ5182, können die Feinteilchen 1 bis 15 Gew.-¹* oder mehr des zerkleinerten Ausgangsmaterials ausmachen.

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In einem Test unter Verwendung vollständiger Dosen wurden die gebrauchten Getränkebehälter in einer Probevorrichtung bei etwa 599°C (1110⁰F) behandelt. Der Körperanteil betrug 74,7 %. Dies weist darauf hin, daß die Trennung zu fast 100 % erfolgte. Die beiden Anteile wurden geschmolzen und analysiert. Die spektrographischen Ergebnisse sind in Tabelle VIII zusammengefaßt und lassen sich mit ΛΛ5182 und AA3004 (Tabellen IX und X) vergleichen. Die Analysen belegen weiter, daß eine 100%ige Trennung der beiden Legierungen möglich ist, wenn es sich bei dem Ausgangsmaterial um vollständige Dosen handelt.

Im folgenden ist ein Beispiel für die Verunreinigung ausgeführt, die sich durch die beim Shredden erzeugten Feinteilchen ergibt. Wie die Tabelle X zeigt, enthält die Legierung ΛΑ5182 Mangan zu 0,20 bis 0,50 Gew.-%. Normalerweise halten die Hersteller von AA5182 den Mangananteil nahe der Mitte dieses Bereichs. Für die folgenden Beispiele sei angenommen, daß ein Mangananteil von 0,3 8 % erwünscht ist.

Führt man das Verfahren des Zerkleinerns bzw. Shreddens und nachfolgenden Fragmentierens an 100 gebrauchten Getränkebehältern durch, hat sich in einem FaI] ergeben, daß fünf Einheiten von beim Zerkleinern erzeugten Feinteilchen einen Mangananteil von 1,10 % aufweisen. Sie bestehen daher fast vollständig aus AA3004. Der Fragmentierungsschritt ergab 20

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Einheiten AA5182 mit einem Mangananteil von. 0,38 %. Diese Einheiten ergeben nicht getrennt, sondern zusammengefaßt rechnerisch einen Mangananteil von 0,52 1; er erfordert eine erhebliche Verdünnung, um ein Metall mit einem Mangananteil von 0,3 8 % 2TU erreichen.

Ergibt - in einem weiteren Beispiel - das Verfahren ein zerkleinertes Produkt bzw. ein Ausgangsmaterial mit etwa 9 Gew.-% Feinteilchen, beträgt der Mangananteil dieses Materials 1,05 Gew.-%. Paßt man diese 9 Einheiten im fragmentierten Anteil mit den 20 Einheiten ΛΑ5182 zusammen, haben die insgesamt 29 Einheiten einen Mangananteil von 0,59 Gew.-%. Auch hier muß mit reinem Aluminium erheblich verdünnt werden, um AA5182 mit einem Mangananteil von 0,38 Gew.-3 zu erreichen. Es ist also zu ersehen, daß man die Feinteilchen entfernen muß, bevor sie sich mit den fragmentierten Anteilen vermischen können.

Handelt es sich bei den Behältern um Getränkebehälter mit AA3004-Körpern und ΛΑ5182-Enden und klassiert man sie (vergl. Fig. 1) erfindungsgemäß zu fragmentierten und nichtfragmentierten Anteilen, kann der nichtfragmentierte Anteil, d.h. die Behälterkörper, geschmolzen werden. Entfernt man die Deckel, wie erwähnt, durch Erwärmen auf den Schmal zanf anqspunkt, werden vorzugsweise die Dosenkörper unmittelbar beim Verlassen des Ofens geschmolzen bzw. so, daß die Temperatur der Dosonkörper

nicht wesentlich abfallen kann. Es ist einzusehen, daß, indem man die Dosen- bzw. Behälterkörper auf oder nahe bei der Temperatur hält, bei der die Deckel entfernt wurden, sich erhebliche Energieeinsparungen im Recyclingprozeß ergeben. Daher können erfindungsgemäß die Dosenkörper in einer Aluminiumschmelze mit im wesentlichen der gleichen Zusammensetzung wie die Dosenkörper aufgeschmolzen werden. Die resultierende Schmelze braucht dann vor dem erneuten Gießen nicht mehr wesentlich aufbereitet zu werden. "Wesentliche Aufbereitung" soll hier bedeuten, daß die Zusammensetzung keine wesentliche Verdünnung (beispielsweise 50 %)mit reinerem Aluminium oder die Zugabe größerer Mengen von Legierungsbestandteilen (beispielsweise 50 % oder mehr des geforderten Legierungselements) benötigt, um die Zusammensetzung der Schmelze vor dem Gießen in die von der Aluminium Association angegebenen Grenzwerte für die Al-Legierung zu bringen, die für die unfragmentierten Anteile bzw. die Dosenkörper verwendet wird. Weiterhin bedeutet "wesentliche Aufbereitung" erfindungsgemäß, daß die sich durch das Aufschmelzen des getrennten Schrotts ergebende Zusammensetzung normalerweise keine Verdünnung bezüglich der Ilauptlegierungsbestandteile erfordert, um die Dosenkörper bspw. aus ΛΑ3004 innerhalb die von der Aluminum Association angegebenen Grenzwerte zu bringen; auch in Extremfällen ist keine höhere Verdünnung als 10 Gew.-% mit reinerem Aluminium erforderlich. Weiterhin brauchen, was die "wesentliche Aufbereitung" anbetrifft, normalerweise wesentliche Legierungselemente nicht hin-

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zugegeben zu werden. Beispielsweise erfordern normalerweise AA3004-Dosenkörper keine Zugabe von Lcgierungselementen, wenn sie erfindungsgemäß bearbeitet werden. Erfolgt die Bearbeitung jedoch einer Legierung mit einem Element, das geringfügige Oxidationsverluste erfährt oder bei den Schmelztemperaturen verflüchtigt (beispielsweise Magnesium in den Legierungen der 5000er Reihe), lassen sich Einstellungen oder Zugaben durchführen, um diese Elemente in die gewünschten Grenzen zu bringen. Beispielsweise sind bei der Bearbeitung von AA5182-Dekkeln von Getränkedosen erfindungsgemäß Zugaben von bis zu 1,0 Gew.-% Magnesium möglich, um die Schmelzenzusammensetzung in die Grenzwerte der Aluminium Association zu bringen; derartige Zugaben werden als im Rahmen der Erfindung liegend betrachtet.

Es ist also einzusehen, daß bezüglich der kontinuierlichen Bearbeitung von AA30 04-Getränkedosenkörpern das Verfahren das Abtrennen und Schmelzen der Dosenkörper ohne wesentliche Aufbereitung, mit der die Zusammensetzung in die Grenzenwerte der Aluminum Association gebracht worden müßte, erlaubt. Die Schmelze und das Blechprodukt, die sich aus derartigen erschmolzenen Körpern ergeben, haben im wesentlichen die gleiche Zusammensetzung wie die ursprünglichen üosenkörper, und zwar insbesondere hinsichtlich der Ilauptlcgiorungsbos tandteilo der Legierungen AA3004, beispielsweise Mn und Mq. Ei: ist jedoch einzusehen, daß die Schmelze nachgestellt werden kann, um die

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Zusammensetzung bezüglich des gegossenen Produkts gleichförmig zu machen. Auch lassen sich innerhalb dieser Grenzen derartige Nachstellungen durchführen, falls der Kunde bzw. Erzeuger des Endprodukts (Blech) es wünscht. Alle derartigen Ein- bzw. Nachstellungen werden als im Rahmen der Erfindung liegend betrachtet.

Gebrauchte Getränkebehälter werden zwecks Trennung der Legierungen nach der vorliegenden Erfindung behandelt; dabei hatte die Charge ein Gewicht von 22,7 t (500,000 pounds) und bestand hauptsächlich aus Behälterkörpern aus der Legierung AA3004 und aus Deckeln aus der Legierung AA5182 auf diesen. Die Trennung erfolgt zur Gewinnung von im wesentlichen normgerechten 3004- und 5182-Materialien. Beispielsweise wurde das 3004-Material analysiert; die Hauptlegierungsbestandteile Mangan und Magnesium ergaben sich zu 1,02 Gew.-% Mn und 1,11 Gew.-% Mg, die anderen Bestandteile, d.h. Si, Fe und Cu zu 0,21 Gew.-%, 0,41 Gew.-% bzw. 0,13 Gew.-%. Eine Probe der 5182-Fragmente wurde geschmolzen und analysiert und wies 0,34 Gew.-% bzw. 3,05 Gew.-% der Ilauptlegierungsbestandteile Mangan und Magnesium auf; weiterhin lagen Silizium, Eisen und Kupfer zu 0,12 Gew.-%, 0,25 Gew.-% bzw. 0,03 Gew.-% vor. Die Hauptlegierungsbestandteile des 3004-Materials lagen also gut in den von der Aluminium Association für die Legierung AA3004 angegebenen Grenzen. Das gleiche galt für die Analyse des5182-Materials, wobei der Magnesiumanteil mit

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0,15 Gew.-% auf die AA-Untergrenze von 4,0 gebracht werden
mußte. Es ist also zu ersehen, daß sich das erfindungsgemäße Verfahren durchführen läßt ohne die Notwendigkeit einer Verdünnung oder Zugabe bezüglich eines der Hauptlegierungsbestandteile im 30 04-Legierungssystem-. Weiterhin kann das Verfahren für das 5182-Legierungssystem ohne Verdünnung durchgeführt werden. Wie bereits erwähnt, sind nur 0,15 Gew.-%
Magnesium erforderlich, um den Mg-AnLoil in den Sollbereich
zu bringen, was natürlich weit wirtschaftlicher ist und weit mehr Energie spart als bei einem System, bei dem wesentliche Verdünnungen oder Zugaben erforderlich sind.

Bezüglich des Wiedereinschmelzens ist einzusehen, daß die
Dosenkörper in die Metallschmelze wirkungsvoll eingehen müssen, um die Schaummenge gering zu haiton, die bei cfen Schmelztemperaturen des Aluminiums entstehen kann. Für diesen Zweck sehr gut geeignete Schmelzsysteme sind in den US-PSn 3 984 234, 4 128 415 und 4 286 985 offenbart, auf die hier Bezug genommen wird.

Nach dem Abschäumen kann die Schmelze in Barrenform zur Herstellung eines geeigneten Knetprodukts gebracht werden, wobei dem Strangguß der Vorzug gegeben wird. Der Gußbarren kann
vorbearbeitet bzw. vorgeformt werden zu einem für die nachfolgende Bearbeitung geeigneten Rohmaterial. Vor den Ilauptbearbeitungsschritten kann die Legierung homogenisiert werden. Handelt

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es sich beispielsweise um eine Legierung des Typs AA3004_/ kann diese 3 bis 24 Stunden im Bereich von 427°C (800⁰F) bis 593°C (1100⁰F) homogenisiert werden; handelt es sich um eine Legierung vom Typ AA5182, kann 2 bis 20 Stunden im Bereich von 316°C (600⁰F) bis 538°C (1000⁰F) homogenisiert werden.

Nach dem Homogenisieren kann der Barren zu einem Blechprodukt gewalzt oder sonstwie bearbeitet werden, das zur Weiterverarbeitung zu Behältern wie beispielsweise Getränkebehältern oder Deckeln für solche geeignet ist. Handelt es sich um AA3004-Blech für die Weiterverarbeitung zu Behältern, kann der Barren zu einer Blechdicke im Bereich von 0,254 mm (0,01 in.) bis 0,762mm (0,03 in.) ausgewalzt werden.

Die Schmelze bzw. geschmolzene Legierung kann auch zu Blech oder Band kontinuierlich gegossen werden. Bei diesem Verfahren ist ein Paar Gießrollen vorgesehen, die die Schmelze zwischen sich aufnehmen. Die Schmelze wird den Rollen durch einen Ausguß zugeführt, der in den konvergierenden Spalt zwischen den Rollen auf einer Seite derselben eingepaßt ist. Die Rollen werden dabei so gedreht, daß sie die Schmelze vom Ausguß weg in den Raum zwischen sich führen und gleichzeitig Wärme aus der Schmelze abführen, damit sie sich zu einem flächigen Produkt verfestigt. Ein solches Verfahren ist in der US-PS 4 054 173 angegeben. Handelt es sich bei der Legierung um AA3004, läßt sie sich typischerweise zu einem 6,35 mm (0,25 in.)

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dicken Band bei einer Schmelzentemperatur von etwa 702⁰C (1295⁰F) gießen. Typische Gießgeschwindigkeiten des Bandes liegen bei 0,762 m/min (30 in./min.) bis 1,016 m/min. (40 in./-min.). Es ist einzusehen, daß dieses Band sich dann weiter zu einem Blech auswalzen läßt, das zur Herstellung von Behältern geeignet ist. ~

Alternativ kann die Schmelze zu einer Platte von etwa 25,4 mm (1 in.) Dicke stranggegossen werden. Dies läßt sich mit sogenannten Bandgießmaschinen erreichen, wie sie in der US-PS 4 002 197 vorgeschlagen sind. Typische Gießqeschwindigkeiten derartige Maschinen liegen bei 3,05 m/min (10 ft./min) bis 9,15 m/min (30 ft./min.). Die resultierende Platte läßt sich bei einer Tempratur von 316°C (600⁰F) bis 538°C (1000⁰F) auf eine Dicke von 3,175 mm (0,125 gauge) warmwalzen; dieses Blech walzt man zu der für die gewünschte Anwendung erforderlichen Dicke kalt aus.

Um weitere Herstellungsschritte einzusparen, wie beispielsweise das Warm- oder Kaltwalzen, kann man eine Schmelze der rückgewonnenen Legierung zu Bändern oder Blechen der endgültigen Dicke gießen. Diese Bänder oder Bleche erfordern keine weitere Walzbehandlung, bevor man sie beispielsweise zu Behältern oder Deckeln weiterverarbeiten. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung kann die Legiorungsschnolze also un-

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mittelbar zu einer Dicke im Bereich von 0,102.mm (0,004 in.) bis 0,762 mm (0,03 in.) gegossen werden; der für die Weiterverarbeitung zu Behältern geeignete Bereich reicht von 0,254 mm (0,01 in.) bis 0,762 mm (0,03 in.). Es ist einzusehen, daß das Gießen der Schmelze unmittelbar zu der erforderlichen Dicke die wirtschaftliche Produktion beispielsweise von Behältern im Recycling-Verfahren erheblich vereinfacht.

Ein Vorteil des vorliegenden, kontinuierlich arbeitenden Systems liegt in der Tatsache, daß die Möglichkeit für Fehler im wesentlichen beseitigt ist. Nach der erfindungsgemäßen Trennung ist die Wahrscheinlichkeit, daß die getrennten Ströme sich wieder vermischen, äußerst gering. In einem chargenweise arbeitenden System, bei dem die getrennten Komponenten zuweilen zwischengelagert werden müssen, besteht immer die Möglichkeit, daß ein Bestandteil bzw. eine Legierung in den falschen Schmelzofen gefüllt wird. Die vorliegende Erfindung eliminiert diesen Fall vollständig.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt in der verhältnismäßig gedrängten Verfahrensführung im Vergleich zu herkömmlichen Prozessen für die Herstellung von Knetlegierungs- ■ produkten wie Blechen. So ist das vorgeschlagene System für eine Regelung auf äußerst hohe Wirkungsfähigkeit - insbesondere hinsichtlich der Energieeinsparung - gut geeignet. Es ist

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hierzu einzusehen, daß zum Schmelzen die Behälterkörper bis zum oder über den Schmelzpunkt hinaus desjenigen Metalls erwärmt werden müssen, aus dem sie hergestellt sind. Das direkte Schmelzen von Getränkebehältern gilt jedoch normalerweise wegen der Verunreinigungen in oder auf den Dosen sowie deswegen nicht als machbar, weil die Dosen aus zwei unterschiedlichen Legierungen bestehen, wie bereits erläutert. Die vorliegende Erfindung erfordert lediglich, die Behä]tor einmal zu erwärmen, so daß die Lackbeschichtung entfernt wird, dann den Deckel von der Dose zu entfernen und dabei andere Verunreinigungen zu beseitigen. Indem man die Körper und den Deckel nach der Trennung kontinuierlich' schmilzt und sie nicht abkühlen läßt, kann man erhebliche Energiemengen in Form der zum Schmelzen benötigten Wärme einsparen.

Ein weiterer Vorteil der gedrängten Verfahrensführung liegt in der Tatsache, daß sich zur Steuerung jedes Verfahrensschrittes - von der Anfahrt des Dosenschrotts bis zum Aufwikkeln des Blechprodukts - ein Rechner einsetzen läßt. Diese Rechnersteuerung erlaubt es, das Durchlaufverfahren im Wirkungsgrad zu maximieren, so daß es äußerst konsteneffektiv arbeitet.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wurden gebrauchte Getränkedosen mit AA3004-Körpern und ΛΛ5182-Deckeln in einem Drehofen behandelt. Von den ein- und den ablaufenden Mato-

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rialien wurden Proben bei vier verschiedenen Einstelltemperaturen des Ofens, d.h. 571⁰C (1060⁰F) , 582°C (1080⁰F), 593°C (1100⁰F) und 604⁰C (1120⁰F) genommen. Die Eingangsproben wogen jeweils etwa 15 kg (35 lbs.). Etwa sechs Minuten später, entsprechend der Verweilzeit der Getränkedosen im Ofen, wurden etwa 45 kg (100 lbs) des abgehenden Materials geprüft.

Vor dem Eingeben in den Ofen wurden Ballon gebrauchter Getränkedosen durch einen Shredder geschickt. Im Verlauf des teilweisen Zerkleinerns der meisten Dosen erzeugt der Shredder einige Feinteilchen. In den Figuren sind die Siebanalysen der Eingangs- und der Ausgangsmaterialien bei jeder Ofen-Einstelltemperatur verglichen, um zu bestimmen, in welchem Ausmaß eine Deckelfragmentierung im Ofen erfolgt. Dies läßt sich an einer Gewichtsabnahme der gröberen Fraktionen und einer Gewichtszunahme der feinteiligeren Fraktionen erkennen.

Die zum Fraktionieren der Proben verwendeten Siebgrößen der "US-Standard"-Siebreihe sind zusammen mit den äquivalenten Siebgrößen der Tyler-Siebreihe in der Tabelle 1 zusammengefaßt.

Proben jeder Größenfraktion wurden geschmolzen und analysiert, um die Legierungsaufteilung zu überwachen und auf die Aufnahme von Verunreinigungen ("tramp impurities") zu messen.

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Die chemische Zusammensetzung einer Probe ermöglicht, die vorliegenden Anteile von ΛΛ3004 und AAS 182 zu berechnen. Dies erfolgt unter der Annahme, daß der Mangananteil in der ΑΛ3004-Legierung 1,10 % und in der AA5182-Legierung 0,38 % beträgt. Es läßt-sich zeigen, daß eine Schmelze aus gebrauchten Getränkedosen mit 0,92 % Mangan 75 % AA3004-Legierung und 25 % AA5182-Legierung enthält. Diese Berechnung wurde für jede Ausgangsfraktion bei vier Ofentemperaturen des Tests durchgeführt. Der als vorliegend berechnete AA5182-Anteil erscheint in den Stabdiagrammen der Fig. 2 bis 5 jeweils punktiert.

Die Fig. 2 zeigt die Teilchengrößenverteilung des Eingangsund des Ausgangsmaterials bei einer Ofen-Einstelltemperatur von 571°C (1060⁰F). Die Verteilung von AA5182 im Ausgangsmaterial ist ebenfalls gezeigt. Die während des Probenintervalls aufgezeichnete Temperatur reichte von 554°C (1030⁰F) bis 571°C (1060⁰F). Die wesentliche Besonderheit in der Figur ist, daß in den Größenverteilungen des Eingangs- und des Ausgangsmaterials kaum ein Unterschied auftritt. Weiterhin zeigt sich, daß die Mischung aus AA5182 und AA3004 in der größeren Ausgangsfraktion etwa 25 % bzw. 75 % beträgt, was zeigt, daß bei diesen Temperaturen eine Deckelfragrnenticrung nicht aufzutreten scheint.

Tabelle II zeigt die spektrographisehe Amilysc des in joder Größenfraktion gefundenen Metalls für das Min- und das Aus-

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gangsmaterial. Auch hier scheinen das Ein- und das Ausgangsina terial für eine gegebene Größenfraktion sehr ähnlich zu sein (mit Ausnahme von Magnesium).

Es scheint jedoch eine Änderung der Zusammensetzung aufzutreten, die von der Größenfraktion abhängt. Dies weist darauf hin, daß beim Zerstoßen ("crushing") vor der Lackentfernung mehr Feinteilchen des Körpermetalls erzeugt werden als Feinteilchen des Deckelmetalls. Die feineren Fraktionen zeigen im Vergleich zu den gröberen höhere Mangananteile und geringere Magnesiumanteile. Diese feinteiligeren Fraktionen scheinen daher reicher an AA3004 zu sein als die gröberen. Da der Dosenkörper dünner ist und stärker zur Oberflächengröße der Dose beiträgt als der Deckel, läßt sich erwarten, daß beim Shredden gebrauchter Getränkedosen der Körper mehr Feinteilchen abgibt als der Deckel. Der geringere Magnesiumanteil bei abnehmender Teilchengröße kann auch die verstärkte Magnesiumoxidation widerspiegeln, die beim Schmelzen des feinerteiligen Materials für die Analyse auftrat. Das -1 Omesh-Material (sowohl am Eingang als auch am Ausgang) enthielt nicht genug Metallanteil, um eine Probe für die spektrographische Analyse herstellen und schmelzen zu können.

Die Daten von Proben, die am auf Temperaturen von 582°C (1080⁰F) und 593°C (1100⁰F) eingestellten Ofen genommen wurden,

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sind in den Fig. 3 und 4 dargestellt, sowie in den Tabellen III bzw. IV zusammengefaßt. Diese Probon zeigen die Fragmentierung von ΑΛ5182-Deckeln im Drehofen. Insbesondere nimmt die Materialmenge in den feinerteiligen Fraktionen des Ausgangsmaterials gegenüber dem Eingangsmaterial zu; diese Feinteilchen haben
Zusammensetzungen, die eine Anreicherung an AA5128 zeigen. Dieser Trend ist bei 593°C (1100⁰F) ausgeprägter als bei 582°C
(1080⁰F).

Die bei 604⁰C (1120⁰F) genommenen Proben weisen am stärksten auf eine Fragmentierung des AA5182-Matcrials im Ofen hin. Die beiden gröbsten Fraktionen haben nach dem Durchlauf durch den Ofen eine erhebliche Gewichtsreduzierung erfahren, während
alle vier feinerteiligen Fraktionen eine erhebliche Gewichtszunahme zeigen (Fig. 5). Die Zusammensetzungen der Fraktionen (Tabelle V) zeigen, daß die gröbereren Fraktionen fast der
handelsüblichen Legierung AA3004 entsprechen, das feinerteilige Material fast der handelsüblichen Legierung AA5182. Ein Vergleich der Daten für die Experimente bei 571⁰C (1060⁰F) und 604⁰C (1120⁰F) zeigt eine Wanderung der Legierung ΛΑ5182 von dem gröberen zu den feinerteiligen Fraktionen.

Die Tabelle V zeigt, daß das Metall aus der -1Omesh-Fraktion der 604°C-Probe 0,50 % Silizium enthält. Dieses Ergebnis ist wesentlich, da diese Fraktion etwa 30 % des ΛΛ5182 im System

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ausmacht. Das Material wurde weiter abgesiebt, um die Möglichkeit des Aussiebens der Silizium-Verunreinigungen zu prüfen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle VI zusammengefaßt. Diese Silizium-Störanteile ("tramp silicon") wandern offenbar in die -20mesh-Fraktionen. Die -25mesh-Fraktion enthielt einen so hohen Anteil an nichtmetallischem Material, daß sie sich nicht zu einer Probe für die spektrographische Analyse schmelzen ließ. Die visuelle Prüfung ergab signifikante Anteile von Glas und Sand. Die Tabelle zeigt die chemische Analyse des -2"5mesh-Materials. Diese Fraktion enthält nur etwa 56 % metallisches Aluminium. Der Sand- und Glasanteil beträgt etwa 23 Gew.-%, der Eisen-Störanteil etwa 1,7 Gew.-%. Beseitigt man das gesamte -20mesh-Material, um die Aufnahme von unerwünschtem Silizium und Eisen gering zu halten, muß man 2,2 % der Systemverluste in Kauf nehmen. Dieses Material trägt jedoch wesentlich zur Schaumbildung bei und sollte daher vor dem Schmelzen entfernt werden.

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Tabelle I - Zur Fraktionierung der Proben verwendete Siebgrößen

US Standard-Siebreihe 2 inches 1 inch 0,5 inch 0,265 inch No. 4
No. 7
No. 10 No. 14 No. 18 No. 20 No. 25 Äquivalente Ty.ler-Siebreihe

2 inches 1 inch 0,5 inch

3 mesh

4 mesh 7 mesh 9 me ξ h

mesh mesh mesh mesh

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Tabelle II - Chemische Analysen der Eingangs- und Ausgangsmaterialien (EIN bzw. AUS) für jede Größenfraktion.
Ofen-Einstelltemperatur: 571⁰C (1060⁰F)

US-Siebreihe ' Si Fe Cu Mn Mc

+ 2"	■ o,	17	o,	41	0,	—	11	0	,90	1	,19
EIN	0,	17	o,	41	0,	11	0	,91	1	,23
AUS-

EIN 0,17 0,41 0,11 0,92 1,22

AUS 0,18 0,40 0,10 0,86 1,20

1"+1/2"	0, 16	0	,38	0	,10	0,85	1,72
EIN	0, 16	0	,39	0	,11	0,86	1,02
AUS
1/2"+0,265"	0,17	0	,41	0	,11	0,91	1,19
EIN	0,17	0	,40	0	,11	0,92	0,78
AUS
0,265"+4	0,21	0	,41	0	,12	1 ,00	0,73
EIN	0,24	0	,42	0	,12	1 ,01	0,78
AUS
4 + 7	0,37	0	,45	0	,14	1 ,06	0,35
EIN	0,26	0	,45	0	,13	1 ,05	0,68
AUS
7 + 10	0,24	0	,44	0	,13	1 ,06	0,26
EIN	0,24	0	,48	0	,13	1,03	0,54
AUS
10*	-		—		—	-	-
EIN					—	_	_
AUS

Enthielt nicht genug Metall für eine Quantometeranalyse,

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Tabelle III - Chemische Analyse der Ausgangs-Größenfraktionen

	Ofen-Einstelltemperatur:	Fe	Cu	582°C (1080	⁰F)	Mg
US-Standard- Siebgrößen	Si	0,39	0, 11	Mn	0,96
+ 2"	0,17	0,39	0, 10	0,95	1 ,05
-2"+1"-	0,18	0,39	0,11	0,91	1,10
-1"+1/2"	0,17	0,39	0, 10	0,90	1 ,03
-1/2"+0,265"	0, 17	0,38	0, 10	0,87	1 ,63
-0,265"+4	0,22	0,36	0,09	0,83	2,08 .
-4 + 7	0,18	0,32	0, 07	0,73	2,70
-7 + 10	0,17	0,32	0, 1 1	0,60	1,54
-10	0,23	0,55

Tabelle IV - Chemische Analysen der Ausgangs-Größenfraktionen Ofen-Einstelltemperatur: 593⁰C (1100⁰F)

US-Standard-	Si	Fe	Cu	Mn	Mg
Siebgrößen	0,17	0,41	0, 12	0,94	0,48
+ 2"	0, 18	0,42	0,12	0,97	0,66
-2"+1"	0,19	0,42	0, 12	0,98	0,64
-1 " + 1/2"	0,18	0,41	0, 12	0,94	0,56
-1/2"+0,265"	0,17	0,35	0,09	0,73	1 ,36
-0,265"+4	0,15	0,30	0, 19	0,56	2,57
-4 + 7	0, 15	0,29	0,06	0,46	2,15
-7 + 10	—		_	_	_
-10*

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Tabelle V - Chemische Analysen der Ausgangs-Größenfraktionen Ofen-Einstelltemperatur : 606⁰C (1120⁰F)

US-Standard	Si	0	Fe	0	Cu	Mn	05	Mg	58
Siebgrößen	0,19	0	,44	0	,13	1,	02	ο,	66
+ 2"	0,18	0	,43	0	,12	1,	03	ο,	67
-2"+1"	0,18	0	,44	0	,12	1,	02	ο,	57
-1"+1/2"	0,18	0	,43	0	,12	1,	82	0,	61
-1/2"+0,26S"	0,21	0	,37	0	,10	0,	52	1,	97
-0,265"+4	0,17	0	,30	0	,07	0,	36	2,	43
-4+7	0,18	0	,25	0	,05	0,	36	3,	35
-7 + 10	0,50		,29		,07	0,		3,
-10

Tabelle VI - Chemische Analysen der Fraktionen nach weiterer Fraktionierung des -1O-Materials am Ofenausgang Ofen-Einstelltempratur: (604⁰C (1120⁰F)

US-Standard- Siebgrößen	Gew.-%	0	Si	0	Fe	0	Cu	Mn	M	2_
-10+14	2,6	0	,15	0	,27	0	,04	0,38	3,	67
-14+18	1,9	0	,16	0	,28	0	,04	0,38	3,	82
-18+20	0,5	0	,21	0	,26	0	,04	0,35	3,	64
-20+25	0,4		,35 ·		,21		,05	0,33	3,	74
-25*	1,8	—	—	—	—	—

Enthielt nicht genug Metall für die Quantometeranalyse.

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Tabelle VII - Analyse des -25-Materials am Ofenausgang Einstelltemperatur: 604⁰C (1120⁰F)

Aluminium durch H-Bildung 56,2 ■

Chemische Analyse: Al " 5 6,7 ^!

Fe 1,74

Si _ 10,8 ^!

berechnet: SiO₂ 23,1 '■

% Magnetisches Material - 1,87

Röntgen-Diffraktion: Aluminium >10 %

Quarz >10 %

MgO <10 %

nicht identifiziert OO %

Tabelle VIII - Chemische Analysen aus dem Experiment mit vollständigen Dosen
Körper: AA3004 Enden AA5182

Fe Cu Mn Mg Cr Ni Zn Ti

Deckelfragmente	Körperteile
0,10	0, 19
0,25	0/40
0,03	0,14
0,36	1,09
3,69	0,7
0,02	0,01
0,00	0,00
0,02	0,04
0,01	0,02

	Silizium	,6	Eisen	7	0,	Kupfer	Tabelle IX	5	Magnesium Chrom	Zink	10	341	801	9	05	insqes	1	5
	O	,30	0,	70		05 - 0,2		5		0,	25				05	0,	1	5
	O	,6	0,	8	o,	0,25		4	0,8 - 1,3	0,	25				05	o,	1	5
Legierung	O		0,			05 - 0,25	Mangan		0,1-1,3	0,	Titan			o,
AA3003					1,0 -				Andere
AA3004					" 1,0 -			-	jeweils
AA3104			0,8 -		0,10	0,
		- 1,		0,
		- 1,		0,
	- 1,

Anm.: In der Tabelle IX ist der Rest jeweils Al;

Anteile in Gew.-% max., sofern nicht als
Bereich angegeben.

	Legierung	Silizium	_r20	Eisen	Kupfer	Tabelle	X	50	Magnesium	0 -	0	Chrom	Zink	,25	Titan	10	j	Andere eweils i	0	ί	η?
	AA5182	0	_r02	0,35	0,15	Mangan			4,	0 -	0	0,10	0	,25	0,	10	0	,05	0		,a
	AA5082	0	45	0,35	0,15	0,20 -	o,		4,	2 -	8	0,15	0	,10	0,		0	,05	0	,1
	AA5052	0,	20	Si-Fe	0, 10	0,1	5	50	2,	0 -	0	0,15-0,35	0	,25	-	10	0	,05	0	,·1
	AA5042	0	Anm.: In der Tabelle	0,35	0,15	0,1	0		3,			0,10	0		o,		0	,05	,:i
	X ist der	0,20 -	o,												ι >
m	Anteile in Gew.-% max., als Bereich angegeben.	Rest, jeweils Al;			- 5,
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Claims

8000 München 80 Tuition- (0 89) 38 03 24, 98 72 58. 98 86 00 Telecopy Gr Il (0 89)222 0G6 Kabel: Quadratur München Telex 522 767quamd

BERLIN Kuilursliindiinun lüV/!B:i 1000 Builln 1ί> lolüton (030) 8Ο37Ο78//Π Kabel- Quadratur üerlin

RUSCHKE &.-R ANWALTS-SOZI¹ETaJ.

München, den 11. Mai 1984

Dipl.-ing. Olaf Ruschke* ' ö'pl.-lng. Jürgen Rost *

bipl.-Chem. Dr. Ulrich Rotter /V Patentanwälte

Zugelassen boini Furonäischon Palenlamt * Admitted Io lh« ΐ urnrtean putertl OIIicu

* in Hcrlin

Rainer Schulenberg
Rechtsanwalt

/uqelaüsen bei rlen LCi Mtinchen I und II. Imun OLG München und dem El.iyer. Obersten l.andesgenchl

A 1984 AO

ALUMINUM COMPANY OF AMERICA,

Pittsburgh, Pennsylvania, V.St.A.

Patentansprüche

/1.J Verfahren zur Trennung von aus verschiedenen Aluminium-Knetlegierungen ("wrought alloys") hergestellten Metallbestandteilen, dadurch gekennzeichnet, daß man

(a) ein Ausgangsmaterial nimmt, das mindestens zwei Arten von Bestandteilen aufweist, die aus unterschiedlichen Aluminium-Knetlegierungen mit unterschiedlichen Schmelzanfangstemperaturen bestehen,

das Ausgangsmaterial auf eine Temperatur erwärmt, die ausreicht,um die Bruchempfindlichkeit mindestens eines der Bestandteile so weit anzuheben, daß mindestens einer

(b)

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der Bestandteile bei Bewegung des erwärmten Ausgangsmaterials fragmentiert,

(c) das erwärmte Ausgangsmaterial so stark in Bewegung versetzt, daß das mindestens eine Bestandteil fragmentiert,

(d) die fragmentierten Bestandteile vom restlichen Ausgangsmaterial trennt, ~

(e) mindestens einer der abgetrennten Bestandteile schmilzt und

(f) den geschmolzenen Bestandteil ohne wesentliche Aufbereitung zu einer Al-Legierung vercjießt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man im Schritt (b) das Ausgangsmaterial auf eine Temperatur erwärmt, die hoch genug ist, daß der Bestandteil mit der niedrigsten Schmelzanfangstemperatur anschmilzt, und daß man im Schritt (c) dem erwärmten Ausgangsmaterial eine so starke Bewegung erteilt, daß der Bestandteil mit der niedrigsten Schmelzanfangstemperatur fragmentiert.
3. Verfahren nach Anspruch 1 odor 2, d_adurch gekennzeichnet, daß das im Schritt (a) vorgesehene Ausgangsmaterial die Körper und Enden von Aluminiumbehältern enthält, wobei die Deckel und die Körper aus unterschiedlichen Aluminium-Knetlonierungen hergestellt sind, wobei die Enden von den Körpern getrennt

und rückgewonnen werden.

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4. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Ausgangsmaterial verwendet, das aus gebrauchten Nahrungsmittel- und Getränkebehältern besteht, vorzugsweise das Ausgangsmaterial vor der Wärmebehandlung vorsortiert, um Verunreinigungen wie Glas- und Stahlbehälter zu entfernen, und weiterhin vorzugsweise das Ausgangsmaterial von Lacken sowie Zier- und Schutzbeschichtungen befreit.
5. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man das Ausgangsmaterial stürzt, damit der Bestandteil mit der niedrigsten Schmelzanfangstemperatur fragmentiert.
6. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsmaterial eine oder mehrere Arten von Behältern aufweist, deren Körper aus einer Al-Legierung der Normart AA3003, AA5042, AA3004, AA 3104 oder AA5052 hergestellt sind und die Enden aufweisen, die aus einer Al-Legierung der Normart AA5182, AA5082, AA5052 oder AA5042 hergestellt sind, wobei gegebenenfalls das Ausgangsmaterial zusätzlich Körper und Deckel aus Blech enthalten kann, das die Zusammensetzung 0,1 - 1,0 Gew.-% Si, 0,01 - 0,9 Cew.-% Fe, 0,05 - 0,4 Gew.-% Cu, 0,4 - 1,0 Gew.-% Mn, 1,3 - 2,5 Gew.-% Mg und 0-0,2 Gew.-% Ti, Rest Aluminium und Zufallsverunreinigungen, aufweist.

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7. Verfahren nach einem der vorciehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man die Erwärmung im Schritt (b) so führt, daß ein wesentliches Durchschmelzen der Komponente mit der niedrigsten Schmelzanfangstemperatur vormieden wird.
8. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man das Ausgangsmaterial auf eine Temperatur im Bereich von entweder

(i) 482,2 bis 623,9°C

(ii) 537,9 bis 623,9°C, vorzugsweise etwa 15 Sekunden bis zu mehreren Minuten,

(iii) 580,6 bis 623,9°C

(iv) 580,6 bis 604,4⁰C, vorzugsweise etwa 30 Sekunden bis 15 Minuten, oder

(v) 580,6 bis 648,9°C erwärmt.
9. · Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gießen im Strangguß erfolgt und daß die Zusammensetzung der gegossenen Legierung im wesentlichen der entspricht, aus der der abgetrennte Bestandteil hergestellt worden war.
10. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man das im SchriLL (a) vorgesehene Ausgangsmaterial zerkleinert, wobei das Zerkleinern zur bildung von Feinteilchen im zerkleinerten Ausgang.sma tcrial führt, und daß

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man vor dem Erwärmungsschritt (b) aus dem zerkleinerten Ausgangsmaterial mindestens die Feintei.lch.cn einer Größe im Bereich der im Schritt (c) zu erzeugenden fragmentierten Bestandteile entfernt, wobei man die Feinteilchen vorzugsweise absiebt.

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