Aluminiumrecycling

Aluminiumschrott aus der Automobilindustrie

In der Automobilindustrie, Aluminium wird zur Herstellung vieler Teile verwendet. Deswegen, Autoaluminiumschrott spielt eine wichtige Rolle bei der Produktion von Sekundäraluminium.

Aluminiumschrott aus der Automobilindustrie

In der Automobilindustrie, Aluminium wird für die Herstellung vieler Autos verwendet, LKW und LKW-Teile. Die Verteilung von gegossenem und bearbeitetem Aluminium in einem typischen Auto ist in der Abbildung dargestellt 1 und Tisch 1. Aus Sicht Umschmelzen von Aluminiumschrott Die Unterschiede zwischen Guss- und Knetlegierungen sind sehr wichtig. Die Sache ist, dass nur reines Knetaluminiumschrott direkt wieder zu Knetaluminium eingeschmolzen werden kann. Derzeit, Die einzige Möglichkeit, den Gehalt an Legierungselementen beim Umschmelzen von Schrottknetlegierungen zu reduzieren, ist die Verdünnung. Eine Mischung aus Schmiede- und Gießereischrott kann nur zu einer Gießereilegierung geschmolzen werden.

Abbildung 1 – Typische Anwendung von Aluminium in einem Pkw [3]

Tisch 1 – Die Anteile von gegossenem und bearbeitetem Aluminium in Autos

Der Anteil verschiedener Aluminium-Knetlegierungen in einem modernen Auto beträgt durchschnittlich [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 direkt, ohne zu sortieren, geschmolzen, wir bekommen das “Legierung”, was enthalten wird 0,57 % Silizium – 0,26 % Drüse - 0,32 % Mangan – 1,27 % Magnesium – 0,27 % Zink.

Dieser Zinkgehalt ist für alle Legierungen außer Legierungen der 7xxx-Reihe zu hoch. Jedoch, Der Siliziumgehalt ist für 7xxx-Legierungen zu hoch. Deswegen, Für die Herstellung einer der umgeschmolzenen Schrottlegierungen ist es notwendig, das Primäraluminium zu verdünnen. Wenn der Schrott Aluminiumabfälle und Schrott aus gegossenen Aluminiumlegierungen enthält, dann wird das Problem noch akuter.

Vorbereitung von Automobil-Aluminiumschrott für die Sortierung

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

Demontage von Automobilteilen und Baugruppen

Nahe 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, Klimaanlage. Nach einer solchen Demontage, nur 50 %.

Aktenvernichter

Ein typischer Aktenvernichter verwendet Mühlsteine, die mit Kraft arbeiten 2000-6000 Pferdestärken. Sie sind in der Lage, eine volle Ladung umzudrehen 45 Sekunden in Stücke, die nicht größer sind als 100 mm. Das Funktionsprinzip des Aktenvernichters ist in der Abbildung dargestellt 3.

Abbildung 3 – Ein typischer Zerkleinerer für Aluminiumschrott aus der Automobilindustrie [2]

Methoden zum Sortieren von Automobilaluminiumschrott

Derzeit, nach der Verarbeitung in einem Schredder zur Materialsortierung, Aluminium enthaltend, In der Industrie, Es kommen vier Haupttechnologien zum Einsatz:

  • magnetische Trennung
  • Luftzerlegung
  • 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 magnetische Trommelabscheider, in der Abbildung dargestellt 4.

Abbildung 4 – Magnetische Trennung von Automobilaluminiumschrott [2]

Luftzerlegung

Nichtmagnetische Partikel, sortiert nach Magnetabscheider, mehrfach durch Luftzerlegung verarbeitet. An der Oberseite des Förderers arbeiten Saugdüsen, die leichte Nichtmetalle von Metallen trennen, wie zum Beispiel Kunststoff, Gummi, Schaum und Fasern. Eine andere Methode ist der Elutriator – Material wird durch einen Luftstrom geleitet, nach oben. Beide Methoden werden zum Entfernen von Materialien mit geringer Dichte verwendet..

Trennung durch Wirbelströme

Die Trennung durch elektrische Wirbelströme ist normalerweise die dritte und letzte Stufe, für Materialien verwendet, Vergangenheit Aktenvernichter. Bei dieser Methode wird das Material mit einem externen Magnetfeld behandelt, das nichtmagnetische elektrisch leitende metallische Materialien abstößt. Wenn diese Art von Teilchen in ein Magnetfeld eintritt, Sie erzeugen einen entgegengesetzten elektrischen Strom, Dadurch werden sie aus dem Magnetfeld verdrängt (Abb. 5).

 

Abbildung 5 – Nichtmagnetische Metallpartikel in einem rotierenden Magnetfeld [2]

Trennung „ertrunken aufgetaucht“

  • Bei dieser Methode, Es werden wässrige Lösungen unterschiedlicher Dichte verwendet., bei denen Materialien mit unterschiedlichen Dichten (Tab 2) kann schwimmen oder sinken.
  • Bei Dichterastern wird üblicherweise ein dreistufiger Prozess verwendet 1; 2,5 und 3,5.

Tisch 2 – Dichte verschiedener Automobilmaterialien [2]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Laserspektroskopie

Für, um qualitativ hochwertigen Aluminiumschrott zu erhalten, notwendiges System, Hier werden Guss- und Knetlegierungen aus Aluminium in bestimmte Legierungen unterteilt. 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), um Aluminiumschrott genau in einzelne Legierungen zu sortieren (Abbildung 6).


Abbildung 6 – Sortierung von Aluminiumschrott mittels Laserspektroskopie [2]

Entfernung von Beschichtungen von Aluminiumschrott

Es sind mehrere Industrietechnologien bekannt, die zum Entfernen von Beschichtungen aus Automobil-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 Bett aus Wirbelsand. Die Verarbeitung im Wirbelsand liefert die besten Ergebnisse – sauberste Aluminiumoberfläche in kürzester Zeit [2]. Vor der Verarbeitung von Aluminiumschrott Farbe entfernen, Es wird nach lackiertem und unlackiertem Schrott sortiert (Abbildung 7).

Abbildung 7 – Sortierung von lackiertem und unlackiertem Aluminiumschrott [2]

Trennung von Gussaluminium und Schmiedealuminium

Unverträglichkeit von Knet- und Gussaluminiumlegierungen

Guss- und Knetlegierungen verschiedener Serien sind hinsichtlich der chemischen Zusammensetzung nur sehr begrenzt kompatibel.

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

  • 3Legierungen der Serie xxx sind nur begrenzt mit einer Gusslegierungsserie 5hh.h kompatibel, welches viel Magnesium enthält, und Mn.
  • 5Die Legierungen der Serie xxx sind sehr gut mit den Gusslegierungen der Serie 5hh.h kompatibel.
  • 6xxx-Legierungen sind nur begrenzt mit Gusslegierungen der Serie 3hh.h kompatibel, 5xx.x und 4hh.h.

Steigerung der Effizienz der Trennung von Aluminiumschrott in einzelne Aluminiumlegierungen, Es ist sehr wichtig, sie vorab in Guss- und Knetlegierungen zu trennen.. Diese beiden Legierungskategorien unterscheiden sich in mehrfacher Hinsicht erheblich: Oberflächenbeschaffenheit, Form und chemische Zusammensetzung der Schrottpartikel. Obwohl Guss- und Knetlegierungen die gleichen Legierungselemente enthalten, ihre Zahl ist in Gusslegierungen viel größer. Die maximale Konzentration an Legierungselementen in Knetlegierungen beträgt ca 5 %, während es in Gusslegierungen erreicht werden kann 15 %.

Thermomechanische Trennung von Guss- und Knetlegierungen

Zum direkten Umschmelzen von Aluminium-Knetlegierungen ohne kostspielige chemische Raffinierung, Sie dürfen nicht mit Gusslegierungen vermischt werden. Aufgrund der physikalischen Unterschiede zwischen diesen beiden Legierungsgruppen, Sie können nur von Hand sortiert werden, Das ist eine sehr mühsame Operation (Abb. 8).


Abbildung 8 – Manuelle Sortierung von Guss- und Knetlegierungen aus Aluminium

Eine der vielen Entwicklungen zur Lösung dieses Problems, Die Methode der thermomechanischen Trennung verdient die größte Aufmerksamkeit.. Diese Methode nutzt die Tatsache, dass alle Gusslegierungen eine relativ niedrige eutektische Temperatur haben. Beim Erhitzen von Gusslegierungen über die eutektische Temperatur (520-560 ºC), Sie werden durch intergranulares 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 sie stark zerkleinert. Auf der anderen Seite, Die Knetlegierung erfährt beim Erhitzen kein derartiges Schleifen 600 ºC und behalten während der Bearbeitung ihre Form. Der Größenunterschied zwischen Guss- und Knetlegierungen ist in der Abbildung zu sehen 9. Es erfolgt die Trennung kleiner Gusslegierungsteile von großen Knetlegierungsteilen, Zum Beispiel, durch Screening [2].

Abbildung 8 – Knet- und Gussaluminiumlegierungen nach thermomechanischer Trennung [2]

Derzeit werden weltweit Aluminiumlegierungen entwickelt, die eine breite Kompatibilität für zukünftiges Recycling aufwiesen. Dadurch werden die Aluminiumlegierungen umweltfreundlicher und kommerziell 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