Nieuwe sorteertechnologie voor de scheiding van aluminium legeringen

Aluminium speelt een sleutelrol in mobiliteit. Een van de belangrijkste redenen hiervoor is dat steeds meer en meer voertuigen vervaardigd zijn uit aluminium. De Ford F-150 pick-up en de Jaguar XE zijn slechts twee prominente voorbeelden van auto's met grote hoeveelheden aluminium.

Het is duidelijk dat deze ontwikkeling de vraag naar hoogwaardig aluminium doet stijgen. Tegelijkertijd, wordt er tot 50% van het gebruikte materiaal in ponsprocessen verspild omdat er geen adequate scheiding was van productieafval voor recyclage. Deze situatie is nu veranderd, omdat de STEINERT LSS (Laser sorteersysteem) het mogelijk maakt om aluminium zuiver van elkaar te scheiden.

Tijdens het ponsen van auto- carrosseriepanelen vormt tot 50 procent van het materiaal productieafval, wat een waardevol hulpmiddel is, dat om economische en ecologische redenen in de productieketen dient bewaard te worden. Hiervoor is het echter noodzakelijk om het schroot vooraf te sorteren in goed gescheiden aluminium types om de resulterende materiaalstromen te gebruiken na het opnieuw smelten, zonder verlaging van de aluminiumklasse of toevoegstoffen. "De erkende stand van de techniek is tot nu toe de droge mechanische scheiding van 2xxx en 7xxx aluminium legeringen met hoger koper of zink door middel van STEINERT XSS T (X-ray transmissie)," zegt Uwe Habich, Technisch Directeur bij Steinert. Echter, de scheiding van aluminium schroot in onvermengde types in de legering groepen 1xxx tot 7xxx is tot nu toe nog niet haalbaar geweest op de technologische schaal , want er is tot nu toe nog geen in-line operationele en industrieel bruikbare techniek geweest. "Onze Steinert LSS (Laser Sorteer System), die de nieuwste LIBS technologie gebruikt, maakt dit nu mogelijk en versterkt het sorteerproces."

Volgens Karl Hoffmann, Business Development Manager bij STEINERT, ontwikkelde het bedrijf het systeem, omdat "het toegenomen gebruik van gewalste aluminiumproducten in de auto-industrie (5xxx serie en 6xxx serie legeringen) snel grote hoeveelheden nieuw schroot met zich meebrengen dat gesorteerd of gescheiden moet worden volgens de aluminium series. Bovendien is de vraag naar gerecycleerd aluminium tegelijkertijd verhoogd. Als sorteer specialist, zijn wij aan het reageren op deze ontwikkeling met de inline STEINERT LSS die voorzien is van de nieuwste LIBS technologie. Onze producten zijn gericht op bedrijven die nieuw schroot of productie-afval produceren van aluminium ponsfaciliteiten, zodat gerecycleerd aluminium gebruikt kan worden in dezelfde stadia van het waarde-creatie proces. "

Bij het sorteren van geponst afval van 5xxx en 6xxx aluminium series, bestaat de eerste stap uit het scheiden van de stukken uit het mengsel van gemalen materialen zodat het behandeld kan worden via een sensor-gebaseerd sorteersysteem. "Voor dit systeem hebben wij een opstelling gecreëerd bestaande uit meerdere transportbanden, die ervoor zorgt dat het materiaal altijd langs de laser stroomt zodanig dat de laserpulsen het materiaaloppervlakte raakt.

Deze pulsen verdampen kleine deeltjes van het materiaal. Dit proces creëert zichtbaar licht dat tegelijkertijd wordt opgenomen en geanalyseerd om het aluminium en zijn individuele componenten alsook zijn percentages in de legering te identificeren , "zegt Habich.

Het sorteerproces vindt plaats bij hoge transportsnelheden van 2 tot 3 m / sec. De kalibratiemethodes opgeslagen in de meeteenheid analyseert routinematig de concentraties van de legeringselementen Cu, Fe, Mg, Mn, Si, Zn en Cr.

In elk geval, is het aluminium of de aluminiumfractie, die geïdentificeerd is door een laser, afgescheiden, bijvoorbeeld een 6xxx legering, terwijl de rest van het materiaal op de transportband verder passeert. "De test gehouden in ons laboratorium, behaalt een scheidingssucces verhouding van 90 procent met een zuiverheid van 99 procent", zegt Habich. In de tests, werden ongesorteerde 5xxx en 6xxx legeringen gebruikt - geleverd door een “rolling plant “die de materiaalmix van een autofabriek terugwint, die het normaal gezien direct zou gaan smelten .

Voor zover het apparaat niet werkt aan zijn capaciteitsgrenzen, kan in een tweede sortering al het onbekende materiaal in beeld worden gebracht en afgescheiden, zodat er dan twee zuivere aluminium fracties en een residu-fractie zijn. "Aan de andere kant, na de eerste doorloop, zijn de resterende hoeveelheden zeker geen afval, maar kan het verkocht worden tegen de normale schroot prijs, maar dan zonder extra premie kosten", vervolgt hij.

Men zou kunnen denken dat de legering schroot direct gescheiden kan worden in de ponsfabrieken – met het volgend motto zoals: 'The 5000s in de blauwe container en de 6000s in de rode'. Toch moet eraan herinnerd worden, dat er in ponsfabrieken meerdere persen in gebruik zijn, die flexibel bezet zijn voor verschillende producten en legeringen. De totale hoeveelheid van afval gegenereerd uit verschillend aluminium kan logistiek nauwelijks afzonderlijk verwijderd worden. Normaal gezien, achter het persen, zijn er transportbanden voor schroot, dat vervoerd wordt naar een grote verzameltransportband waar, het tot slot, gemengd wordt.

Investering in minder dan een jaar terugverdiend

Met zijn nieuwe sorteertechnologie richt Steinert zich hoofdzakelijk tot schroot- en afvalverwerkers. Dergelijke bedrijven zijn voornamelijk geïnteresseerd in een specifieke zuivering van de legering omdat materiaal dat per type gesorteerd wordt tegen een premie verkocht kan worden. Ondertussen onderhandelt de sorteerspecialist met een metaalrecycler, die fabricage afval verwerkt, over een proefproject voor productie-relevante doorvoer.

Voor de metaalrecycler, kan dit sorteerproces zichzelf in een korte tijd terugwinnen door middel van laser spectroscopie. Volgens de gegevens van metaalrecyclers, kan er tussen 300 en 400 euro per ton verkregen worden bij het verwerken van aluminiumschroot naar zuivere fracties bij het gebruik van laser spectroscopie. Dit in vergelijking met sorteerkosten van 20 tot 30 euro per ton bij het gebruik van sensor-ondersteunende apparatuur.

De eenheid aangeboden door Steinert bereikt een output van verschillende tonnen per uur. “Maar zelfs met een vermogen van slechts één ton per uur, met 300 euro extra opbrengsten en een looptijd van 8.000 uur per jaar, bedraagt de opbrengst tot 2,4 miljoen euro,” berekent Habick. In dit rekenvoorbeeld zou het apparaat zich in ongeveer een half jaar terugverdiend hebben. Een conservatieve benadering die een meer bescheidene premie toelaat, geeft nog steeds een terugverdientijd van minder dan een jaar.

Steinert’s nieuwe sorteertechniek richt zich tot aluminium schroot. Er is een verhoging van gerecycleerde hoeveelheden aan legering van afgedankte auto’s maar de techniek zou ook interessanter moeten worden voor oud schroot. Maar toch, zelfs vandaag de dag genereren de belangrijkste voertuigslopers relevante hoeveelheden van gesmeed aluminium legeringen waarvoor de aanschaffing van sorteermachines die LIBS technologie gebruiken, winstgevend zou blijken.

Wat is LIBS?

LIBS (Laser Induced Breakdown Spectroscopy) is de meetmethode waarbij men het gesorteerd materiaal identificeert. Bij dit type laser spectroscopie, wordt een hoogenergetische laser impuls gericht op het te onderzoeken monster. Dit verdampt een mini-deeltje van het materiaal bij het oppervlak waardoor een plasma geproduceerd wordt. Daarin vertoeven atomen, ionen en moleculen in een hogere energietoestand waardoor licht afgegeven wordt. Deze emissies worden verzameld door middel van optische componenten en worden vervolgens verzonden naar een spectrometer. In de spectrometer produceert men een golflengte-afhankelijk spectrum, die significante atomische lijnen van de elementen in het monstermateriaal bevat.

Een groot voordeel van de LIBS technologie is dat de spectrale intensiteit van de atomische lijnen evenredig is met de concentratie van de elementen in het monster. Daarmee overeenkomstig kan de LIBS meetmethode gebruikt worden voor kwantitatieve elementanalyse.

LIBS is een Multi-element analytisch proces. Van elk individueel gemeten spectrum, kan de inhoud van alle aanwezige monsterelementen bepaald worden. Bovendien zijn korte metingen en analyseertijden verdere voordelen van deze techniek. Dit onder industriële procescondities met een hoge kwantitatieve doorvoer.

Daar men een snelle analytische methode voor aluminium legeringen heeft, voorzien manuele LIBS instrumenten een vertrouwbare methode dat gewaardeerd wordt door schroothandelaren en verwerkers. In de afgelopen 10 jaar zijn de kerncomponenten van LIBS analysatoren aanzienlijk veder ontwikkeld, zijn ze robuuster, compacter en goedkoper geworden.

De gedetailleerde werking van LIBS

Voor de karakterisering van de chemische samenstelling in de metaalrecyclage sector, worden robuuste lasermeetsystemen gebruikt. Deze werken met herhalingsfrequenties tussen 20 en 100 kHz met een constant laservermogen. Dankzij de korte meettijden kunnen zelfs kleine objecten gemeten worden aan transportbandsnelheden tot 3m/ sec, deze worden geanalyseerd en gesorteerd. Om de onafhankelijkheid te verzekeren, in relatie tot veranderende vormen en hoogtes van de gemeten voorwerpen, en dit met behoud van hoge analytische nauwkeurigheid, wordt de optimale diepte van het veld automatisch aangepast voor iedere individuele meeting (automatische scherpstelling).

Eventueel kan de functie van voorreiniging (van het meettraject) gebruikt worden door het invoeren van een tweede laser. Bij deze configuratie, verwijdert de voorreinigingslaser oppervlakkig materiaal binnen een specifiek pad. Vervolgens wordt de analyse laser precies gericht op deze weg. Met deze methode worden veel soorten coating voor de meting verwijderd, bijvoorbeeld verflagen of anodiseer lagen. Daarbij verhoogt het gebruik van een voorreinigingslaser de analytische nauwkeurigheid.

Kalibratiemethoden opgeslagen in de meeteenheid-unit analyseren routinematig de concentratie van de legeringselementen: Cu, Fe, Mg, Mn, Si, Zn en Cr. De beschikbare concentratie-bereiken zijn aangepast aan de specificaties van EN573. Indien de klant wenst, kan de analyse bijkomende elementen dekken. Met verwijzing naar de resultaten, wordt het object vervolgens toegewezen aan een klantengroep (hier met name tot een aluminium groep).

Samenvatting

De Steinert LSS sorteereenheid voorziet een technologie die bijdraagt tot verdere voltooiing van grondstoffen en het verkrijgen van waardevolle metaalproducten zonder terugzetting in de productiecyclus. De methode is een geautomatiseerd sorteersysteem voor schroot, in het bijzonder voor gebroken metaalafval in de aluminiumindustrie. Het scheidt aluminium-legeringen van de 5XXX en 6XXX series in type geïsoleerde batches en is bij uitstek geschikt voor het stampen van afvalmateriaal van 20 tot 60 mm breed en 60 tot 150 mm lang.

Het sorteersysteem bestaat uit de LIBS sensor, een speciaal isolerend mechanisme die modules voor de windsorteerder reinigt. Specifiek voor deze applicatie heeft men een transportbandsysteem met volumetrische object-herkenning ontwikkeld.

Het Steinert Test Centrum in Keulen biedt LIBS technologie-testen. Verdere informatie, kunt u krijgen van Karl Hoffmann, Business Development manager bij Steinert (karl.hoffmann@steinert.de).

Nieuwsbericht van BULK .ID, 21/10/2016


Feel free to share

Newsletter

News

Emerson’s New Comprehensive Automation Platform Empowers Decisive Action from Plant to Enterprise

Three trends set to drive cyber-attacks in 2024

Apptronik and Mercedes-Benz Enter Commercial Agreement

The All Electric Society Arena points the way to a carbon-neutral industrial society

Machine manufacturers showcasing security solutions for digital grinding processes at GrindingHub

New Level and Flow Controller Reduces Complexity in Water and Wastewater Applications


Agenda

27/03 - 28/03: Design to Manufacturing (D2M), Kortrijk Xpo (B)

15/04 - 19/04: Wire/Tube, Düsseldorf (D)

22/04 - 26/04: Hannover Messe, Hannover (D)

14/05 - 16/05: Advanced Manufacturing, Antwerp Expo (B)

15/05 - 16/05: Advanced Engineering, Antwerp Expo (B)

15/05 - 16/05: Food Tech Event, Brabanthallen, 's-Hertogenbosch (Nl)

28/05: Industrie & Maintenance, Namur Expo (B)

05/06 - 06/06: Vision, Robotics & Motion, Brabanthallen, 's-Hertogenbosch

10/06 - 14/06: ACHEMA, Frankfurt am Main (D)

18/09 - 19/09: Kunststoffen, Brabanthallen 's-Hertogenbosch (Nl)

08/10 - 11/10: Motek, Stuttgart (D)

15/09/25 - 19/09/25: Schweissen & Schneiden, Messe Essen (D)

08/10/25 - 15/10/25: K, Düsseldorf (D)