Sekundäres Aluminium 

Aluminiumschrott aus der Automobilindustrie

In der konventionellen Metallurgie wird für die Herstellung von Metall Erz berechnet, die aus den Eingeweiden der Erde abgebaut wird. Diese Mischung enthält Mineralien - chemische Verbindungen mit diesem Metall, zu erhalten. Diese Mischung enthält auch chemische Verbindungen, die diesen Metallgegenstand nicht enthalten. Sie werden Abfallgestein genannt. Neben nützlichem Metall enthalten diese Erzminerale Verunreinigungselemente.. Die Abtrennung dieser Störelemente vom Nutzmetall ist die Hauptaufgabe der metallurgischen Produktion..

Aluminiumladung

Beim Umschmelzen von Aluminium besteht die Charge aus Metallschrott, die eher auf der Erde zu finden ist, als unterirdisch. aber, die Analogie zwischen diesen beiden Ladungsarten ist viel größer, wie es auf den ersten Blick erscheinen mag. Aluminiumschrott kommt mit seinen "Waste Rocks" in Form von verschiedenen Teilen anderer Materialien, die darauf installiert sind., sowie verschiedene Beschichtungen. Dies führt zum Vorhandensein einer großen Menge an Verunreinigungen in der Aluminiumbeschickung., die einen erheblichen Einfluss auf den Herstellungsprozess von Sekundäraluminiumlegierungen haben. Um diese Verunreinigungen bei der Herstellung von Sekundäraluminiumlegierungen zu bekämpfen, müssen zusätzliche Technologien und Prozesse angewendet werden..

Verschiedene Aluminiumlegierungen – geschmiedet und gegossen – beeinflussen das Angebot und die Qualität von Sekundäraluminiumlegierungen auf unterschiedliche Weise.. Die Schwierigkeit bei der Verarbeitung von Aluminiumlegierungen besteht darin, dass, um innerhalb der Toleranzen für das Vorhandensein verschiedener Verunreinigungselemente in der Legierung nach dem Umschmelzen zu bleiben.

Es gibt zahlreiche Quellen für Aluminiumschrott in verschiedenen Branchen, die zum Recycling zur Verfügung steht. Die drei größten Quellen von Aluminiumschrott weltweit sind die Verkehrstechnik, Bau- und Verpackungsindustrie (Tabelle 1). Aufgrund der relativ kurzen Lebensdauer von Aluminiumprodukten beim Transport u, besonders, verpackt, diese beiden Quellen ergeben die maximale Menge an Aluminiumschrott.

-Tabelle 1 – Die Verwendung von Aluminiumlegierungen in der Verkehrstechnik, Bau- und Verpackungsindustrie [2]

Aluminiumschrott aus der Automobilindustrie

In der Automobilindustrie wird Aluminium zur Herstellung vieler Teile verwendet.. Die Verteilung von gegossenem und geschmiedetem Aluminium in einem typischen Auto ist in der Tabelle dargestellt 2 und Figur 2. Aus Sicht des Aluminiumschrottumschmelzens sind die Unterschiede zwischen Guss- und Knetlegierungen sehr wichtig.. Die Sache ist, dass nur reiner geschmiedeter Aluminiumschrott direkt wieder zu geschmiedetem Aluminium eingeschmolzen werden kann. Derzeit besteht die einzige Möglichkeit, die Gehalte an Legierungselementen beim Umschmelzen von Schrottknetlegierungen zu reduzieren, darin, sie zu verdünnen. Eine Mischung aus Schmiede- und Gießereischrott kann nur zu Gießereilegierungen erschmolzen werden.


Bild 1 – Typische Anwendung von Aluminium im Pkw [3]

Tabelle 2 – Anteile aus gegossenem und geschmiedetem Aluminium im Auto

Der Anteil verschiedener Aluminium-Knetlegierungen in einem modernen Auto beträgt im Durchschnitt [1]:

  • 35 % – 6060 (0,45 % Silizium - 0,2 % Eisen - 0,5 % Magnesium);
  • 11 % – 6082 (1,0 % Silizium - 0,3 % Eisen - 0,7 % Mangan - 0,9 % Magnesium);
  • 10 % – 3003 (0,5 % Silizium – 0,5 % Eisen - 1,3 % Mangan);
  • 9 % – 5182 (0,1 % Silizium - 0,2 % Eisen - 0,4 % Mangan - 4,5 % Magnesium);
  • 14 % – 5754 (0,3 % Silizium - 0,2 % Eisen - 0,4 % Mangan - 3,2 % Magnesium);
  • 15 % – 6016 (1,25 % Silizium - 0,3 % Eisen - 0,5 % Magnesium);
  • 6 % – 7020 (0,2 % Silizium - 0,3 % Eisen - 0,3 % Mangan - 1,2 % Magnesium - 4,5 % Zink).

Wenn diese Mischung stimmt, ohne Sortierung, schmelzen, dann bekommen wir "legierung", was enthalten wird 0,57 % Silizium – 0,26 % Drüse – 0,32 % Mangan – 1,27 % Magnesium – 0,27 % Zink.

Zinkgehalt zu hoch für alle Legierungen außer Legierungen der Serie 7xxx. Allerdings ist der Siliziumgehalt für 7xxx-Legierungen zu hoch.. Um aus diesem umgeschmolzenen Schrott eine Legierung herzustellen, ist es daher notwendig, ihn mit Primäraluminium zu verdünnen.. Wenn Aluminiumschrott Abfall und Schrott von Aluminiumgusslegierungen enthält, dann verschlimmert sich das problem.

Autoschrott für die Sortierung vorbereiten

Abbildung 2-1 – Moderne Altfahrzeug-Demontage u
Aluminiumrecyclingverfahren [4]

Demontage von Teilen und Baugruppen

Über 95 % Autos werden zerlegt, bevor sie in einem Schredder verarbeitet werden. Details erfassen, die restauriert und verkauft werden können. Achten Sie darauf, gefährliche Materialien und Produkte zu entfernen, solche Batterien, Kraftstoff, Flüssigkeiten, Klimaanlagen. Erst nach einer solchen Demontage 50 %.

Aktenvernichter

Ein typischer Aktenvernichter verwendet Mühlsteine, die mit Macht arbeiten 2000-6000 PS. Sie sind in der Lage, eine volle Ladung umzuschlagen 45 Sekunden in Stücke, die nicht größer sind als 100 mm. Das Funktionsprinzip des Schredders ist in der Abbildung dargestellt. 2-2.

Bild 2-2 – Typisch Schredder – Schrottzerkleinerer [2]

Verfahren zum Sortieren von Aluminiumschrott aus der Automobilindustrie

Derzeit nach der Verarbeitung in einem Shredder zum Sortieren von Materialien, Aluminium enthalten, In der Industrie werden hauptsächlich vier Technologien verwendet:

  • magnetische Trennung
  • Lufttrennung
  • Trennung durch elektrische Wirbelströme und
  • Schwerkrafttrennung in flüssigen Lösungen.

magnetische Trennung

Nach magnetischer Trennung der Fraktion, die auf dem Schredder gewonnen wurden, unterteilt in magnetisch und nicht magnetisch. Der am häufigsten verwendete Magnettrommelabscheider, was in der Abbildung dargestellt ist 3.

Bild 3 – Magnetabscheidung von Automobil-Aluminiumschrott [2]

Lufttrennung

Nicht magnetische Partikel, nach Magnetabscheider sortiert, mehrfach durch Luftzerlegung verarbeitet. Saugdüsen arbeiten oben auf dem Förderer, die leichte Nichtmetalle von Metallen trennen, wie Kunststoff, Physikalische Sortierverfahren für Aluminiumschrotte werden häufig nach einer gewissen Vorsortierung eingesetzt., Schaum und Fasern. Eine andere Methode ist der Elutriator – Das Material wird durch einen Luftstrom geleitet, nach oben. Beide dieser Verfahren werden verwendet, um Materialien mit geringer Dichte zu entfernen..

Trennung durch Wirbelströme

Die Trennung durch elektrische Wirbelströme ist normalerweise die dritte und letzte Stufe, für Materialien verwendet, Vergangenheit Schredder. Bei diesem Verfahren wird das Material mit einem externen Magnetfeld behandelt, die nichtmagnetische, elektrisch leitfähige metallische Materialien abstößt. Wenn diese Art von Teilchen in ein Magnetfeld eintritt, sie erzeugen einen entgegengesetzten elektrischen Strom, wodurch sie aus dem Magnetfeld herausgedrückt werden (Abb. 4).

 

Bild 4 – Nichtmagnetisches Metallpartikel in einem rotierenden Magnetfeld [2]

Trennung “ertrunken aufgetaucht”

Bei diesem Verfahren werden wässrige Lösungen mit unterschiedlichen Dichten verwendet., in denen Materialien mit unterschiedlichen Dichten (Tabelle 3) kann schwimmen oder sinken. Bei Dichterastern wird üblicherweise ein dreistufiger Prozess verwendet 1; 2,5 und 3,5.

Tabelle 3 – Dichte verschiedener Automobilmaterialien [2]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Laserspektroskopie

Zum, hochwertigen Aluminiumschrott zu erhalten, notwendiges System, die gegossene und geschmiedete Aluminiumlegierungen in spezifische Legierungen trennt. Ein solches System muss in der Lage sein, die tatsächliche chemische Zusammensetzung jedes Schrottstücks schnell und zuverlässig zu bestimmen.. Dies führte zur Entwicklung der Laserspektroskopie (LIBS) zur genauen Sortierung von Aluminiumschrott in einzelne Legierungen (Abb 5).

Bild 5 – Sortierung von Aluminiumschrott mittels Laserspektroskopie [2]

Entfernung von Beschichtungen von Aluminiumschrott

Mehrere industrielle Technologien sind bekannt, die zum Entfernen von Beschichtungen von Aluminiumschrott verwendet werden. Bei allen handelt es sich um die Reinigung von Aluminiumschrott nach dem Schredder durch Behandlung mit Heißluft., zum Beispiel, in einem Drehrohrofen oder in einem Fließsandbett. Die Verarbeitung in Fließsand ergibt die besten Ergebnisse – die sauberste Aluminiumoberfläche in kürzester Zeit [2]. Vor der Verarbeitung von Aluminiumschrott zur Entlackung wird dieser in lackierten und unlackierten Schrott sortiert (Abb 6).
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Bild 6 – Sortierung von lackiertem und unlackiertem Aluminiumschrott [2]

 

Trennen von gegossenem und geschmiedetem Aluminium

Unverträglichkeit von Knet- und Gusslegierungen

Guss- und Knetlegierungen verschiedener Baureihen sind hinsichtlich der chemischen Zusammensetzung nur sehr eingeschränkt verträglich.

Legierungen der Serie 1xxx, 2xxx und 7xxx sind nur mit eigenen Serienlegierungen kompatibel.

  • Die Legierungen der Serie 3xxx sind mit den Gusslegierungen der Serie 5xxx.x nur begrenzt kompatibel., die viel Magnesium enthält, sowie Mangan.
  • Legierungen der Serie 5xxx sind gut kompatibel mit Legierungen der Serie 5xxx.x der Gießerei.
  • 6xxx-Legierungen haben eine begrenzte Kompatibilität mit Gusslegierungen der 3xxx.x-Serie, 5xx.x und 4xx.x.

Um die Effizienz der Trennung von Aluminiumschrott in einzelne Aluminiumlegierungen zu erhöhen, ist es sehr wichtig, sie in Guss- und Knetlegierungen vorzutrennen.. Diese beiden Kategorien von Legierungen unterscheiden sich in mehrfacher Hinsicht erheblich: Oberflächenstruktur, Schrottpartikelform und chemische Zusammensetzung. Obwohl Guss- und Knetlegierungen die gleichen Legierungselemente enthalten, ihre Anzahl in Gusslegierungen ist viel größer. Die maximale Konzentration von Legierungselementen in Knetlegierungen beträgt ungefähr 5 %, während es in Gusslegierungen reichen kann 15 %.

Thermomechanisches Trennen von Guss- und Knetlegierungen

Zum direkten Umschmelzen von Aluminium-Knetlegierungen ohne kostspielige chemische Veredelung, sie dürfen nicht mit Gusslegierungen gemischt werden. Aufgrund der physikalischen Unterschiede zwischen diesen beiden Legierungsgruppen können sie nur von Hand sortiert werden., Dies ist eine sehr mühsame Operation (Abb. 7).


Bild 7 – Manuelles Sortieren von gegossenen und geschmiedeten Aluminiumlegierungen

Unter den vielen Entwicklungen zur Lösung dieses Problems verdient das Verfahren der thermomechanischen Trennung die größte Aufmerksamkeit.. Diese Methode nutzt die Tatsache, dass alle Gusslegierungen eine relativ niedrige eutektische Temperatur haben. Wenn Gusslegierungen über die eutektische Temperatur (520-560 ºC) erhitzt werden, werden sie durch interkristallines Schmelzen an Stellen der eutektischen chemischen Zusammensetzung spröde. Dies führt zu einer deutlichen Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften von Gusslegierungen.. Gusslegierungen bei solchen Temperaturen während der Bearbeitung, zum Beispiel, in den Mühlsteinen werden stark zermalmt. Andererseits, Knetlegierung erfährt beim Erhitzen kein solches Schleifen 600 ºC und behalten während der Bearbeitung ihre Form. Der Größenunterschied zwischen Guss- und Knetlegierungen ist in der Abbildung zu sehen. 8. Die Trennung von kleinen Stücken von Gusslegierungen von großen Teilen von Knetlegierungen wird durchgeführt, z.B, durch Screening [2].

Bild 8 – Aluminium-Knet- und -Gusslegierungen nach thermomechanischer Trennung [2]

Derzeit werden weltweit Aluminiumlegierungen entwickelt, die eine breitere Kompatibilität für ihre zukünftige Verarbeitung aufwiesen. Dadurch werden Aluminiumlegierungen ökologisch und wirtschaftlich noch attraktiver..

Quellen:

  1. Mark E. Schlesinger, Aluminiumrecycling, 2011
  2. https://www.nrcan.gc.ca/sites/www.nrcan.gc.ca/files/mineralsmetals/pdf/mms-smm/busi-indu/rad-rad/pdf/2003-22(cf)cc-eng.pdf
  3. https://aluminiuminsider.com/steel-cannot-compete-with-aluminium-in-vehicle-lightweighting/
  4. Aluminiumrecycling in Europa Der Weg zu hochwertigen Produkten – Geschäftsbereich EAA/OEA-Recycling