Entwicklung

Laserablation trifft Laserspektroskopie

Das Nutzen von Recyclingmaterialien erhöht die Ressourceneffizienz und senkt vielfach die Material- und Energiekosten sowie den Ausstoß von Treibhausgasen. Um den recycelten Anteil auch bei Hochleistungswerkstoffen steigern zu können, ist es erforderlich, die Legierungszusammensetzung des Schrotts genau zu bestimmen. Moderne metallische Hochleistungswerkstoffe zeichnen sich maßgeblich durch exakt aufeinander abgestimmte Legierungsanteile aus. Allerdings finden sich heute im Schrott häufig für den Wiedereinsatz zu hohe Anteile von Ziel- Legierungsmetallen oder störende Legierungsmetalle wieder. Beschichtungen aus Lacken oder Metallen verschärfen das Problem, da sie mit konventionellen LIBS Lasern nicht durchdrungen werden können. Hier schafft die Kombination zweier Verfahren aus der Lasertechnologie Abhilfe: die Laserablation und die Laserspektroskopie.

 

Ressourcenschonende Wertstoffsortierung

Gemeinsam mit der Clean-Lasersysteme GmbH wurde ein neues Verfahren zur laserbasierten Echtzeitanalyse für das Wertstoffrecycling entwickelt. Während die Bauteile mit 3 m pro Sekunde und mehr durch die Laservorrichtung gefördert werden, erkennt die Sortieranlage innerhalb weniger Millisekunden, um welche Art und Güte von Metallwertstoffen es sich handelt. Das ermöglicht eine sortenreine Trennung und Wiederverwertung der wertvollen Metalle, auch wenn Lacke oder metallische Beschichtungsstoffe auf dem Sekundärmetall liegen.

 

Technik

Laserablation

Bei der Laserablation reinigt ein Hochleistungslaser zunächst eine kleine Fläche auf der Oberfläche eines Schrottstückes in ein bis zwei hundertstel Sekunden auch mehrere Male nacheinander. Im zweiten Teilprozess wird mit demselben Laser auf der zuvor gereinigten Fläche eine laserinduzierte Plasmaspektroskopie (LIBS) durchgeführt.

Laserinduzierte Plasmaspektroskopie (LIBS)

Die Laserspektroskopie erkennt die Stoffe anhand ihres eindeutigen optischen Spektrums. Diesen „Fingerabdruck aus Licht“ nutzt das Verfahren, um die Legierungszusammensetzung von Metallschrotten bei hoher Fördergeschwindigkeit im Massenstrom präzise zu analysieren. Dafür ist es unumgänglich, den Messbereich zuvor zu reinigen und Beschichtungen zu entfernen.

Eine Spektralanalyse ermittelt die chemische Zusammensetzung des untersuchten Schrottstücks. Mit diesen Daten kann das Metall nach dem tatsächlichen Legierungsbedarf einer Zielschmelze sortiert werden. Das Sortieren erfolgt durch Luftimpulstechnik mit bis zu 30 Schrottstücken pro Sekunde. Dank der Förderung der Deutschen Bundesstiftung Umwelt wurde der Prototyp realisiert, getestet und unter betriebsnahen Bedingungen weiterentwickelt.

System

  Förder- und Vereinzelung

  Förderband (v = 3 m/sec)

  Objekterkennung

  Laser basierte Materialanalyse

  Luft-Impuls-Sortierung

Nutzen

Wirtschaftlicher Nutzen

Das neue “cleansort”-Verfahren arbeitet mit hohen Produktivitätsraten und ist damit sowohl ressourcenschonend als auch wirtschaftlich. Eine Anlage

• sortiert jährlich etwa 10.000 Tonnen Stahlschrott

• spart damit etwa 27.000 MWh Primärenergie

• vermeidet rund 11.000 Tonnen CO2

• ersetzt ca. 200 Tonnen importierte Legierungsmetalle im Wert von knapp einer Mio. Euro

Das Potenzial für das Verfahren ist groß: Von der Automobil- und Luftfahrtindustrie bis hin zur Müllverbrennungsanlage – Metallschrott fällt in großen Mengen an. Mit 100 „COLA“-Anlagen lassen sich in einem Jahr bereits rund 1,1 Mio. Tonnen CO2 einsparen. Das entspricht etwa dem jährlichen CO2-Ausstoß der Stadt Ulm.

Kontakt

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cleansort GmbH
Nussbaumweg 27
51503 Rösrath
Germany

Telefon: +49 (0)2205 901 002 – 100

info@cleansort.de
www.cleansort.de

 

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