Steinert maakt het met het laser sorteersysteem mogelijk aluminium zuiver te scheiden

De vakbeurs Aluminium vond van 29 november tot 2 december 2016 plaats. Deze vakbeurs werd gehouden in de hallen van Messe Düsseldorf. Een van de deelnemers, Steinert presenteerde daar een sorteersysteem voor het scheiden van aluminium legeringen. Steeds meer voertuigen worden vervaardigd uit aluminium, bijvoorbeeld de Ford F-150 pick-up en de Jaguar XE zijn auto’s waarin grote hoeveelheden aluminium wordt toegepast. Van het gebruikte aluminium wordt in de productie veel materiaal verspild. Bij het ponsen van aluminium autocarrosseriepanelen wordt volgens Steinert slechts tot zo’n 50 procent hergebruikt omdat er geen adequate scheiding is van het productieafval. Steinert maakt het met zijn nieuwe Laser sorteersysteem (LSS) mogelijk om aluminium zuiver van elkaar te scheiden.

Droge scheiding

‘De stand van de techniek was tot nu toe de droge mechanische scheiding van 2xxx en 7xxx aluminium legeringen (met koper of zink) door bijvoorbeeld de Steinert XSS T (X-ray transmissie)’, zegt Uwe Habich, technisch directeur bij Steinert. Scheiding van aluminium schroot in onvermengde types in de legeringgroepen 1xxx tot 7xxx is tot nu toe niet haalbaar gebleken, doordat er geen bruikbare techniek voor is. ‘Onze inline Steinert Laser Sorteer System (LSS), die de nieuwste LIBS-technologie gebruikt, maakt dit nu mogelijk.’

Gewalst aluminium

Deze LSS is ontwikkeld omdat het gebruik van gewalste aluminiumproducten (5xxx- en 6xxx-legeringen) in de auto-industrie fors is toegenomen. ‘Dit levert ook weer grote hoeveelheden ‘nieuw’ schroot op dat gesorteerd of gescheiden moet worden. Tegelijkertijd is de vraag naar gerecycleerd aluminium toegenomen. Vandaar de ontwikkeling van deze inline LSS.’ De LSS werkt als volgt. De eerste stap bij het sorteren van geponst afval van 5xxx- en 6xxx aluminium-series, bestaat uit het scheiden van de stukken uit het mengsel van gemalen materialen zodat het behandeld kan worden via een sensor-gebaseerd sorteersysteem. ‘Ons systeem bestaat uit een opstelling met meerdere transportbanden, die ervoor zorgen dat het materiaal langs de laser beweegt, zodanig dat de laserpulsen het materiaaloppervlakte raakt. Deze pulsen verdampen kleine deeltjes van het materiaal dat leidt tot zichtbaar licht dat wordt geanalyseerd en identificeert op die manier de individuele componenten alsook zijn percentages in de legering’, zegt Habich. Dit sorteerproces vindt plaats bij hoge transportsnelheden van 2 tot 3 meter per seconde. De meeteenheid analyseert concentraties van de legeringselementen Cu, Fe,Mg, Mn, Si, Zn en Cr. Duidelijk is dat het aluminium of de aluminiumfractie (bijvoorbeeld een 6xxx-legering), die is geïdentificeerd door de laser wordt afgescheiden, terwijl het restmateriaal met de transportband verder wordt verplaatst. ‘De testen in ons laboratorium, wijzen uit dat we met deze LSS een scheidingspercentage halen van 90 procent met een zuiverheid van 99 procent’, weet Habich. In de tests werden ongesorteerde 5xxx- en 6xxx-legeringen gebruikt. ‘Het restmateriaal is zeker geen afval, maar kan verkocht worden tegen de normale schrootprijs, maar dan zonder extra premiekosten.’

Scheiden bij de bron

Men zou denken, waarom dit aluminium ‘ponsafval’ niet direct scheiden bij de ponsmachine. Volgens Steinert wordt dat bemoeilijkt doordat er in ponsfabrieken meerdere persen in gebruik zijn, die verschillende producten en legeringen ponsen. Volgens de producent kunnen de totale hoeveelheid verschillende aluminiumlegeringen logistiek nauwelijks afzonderlijk verwijderd worden. 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 fabricageafval verwerkt, over een proefproject voor productie-relevante doorvoer. Voor de metaalrecycler, kan dit sorteerproces zichzelf in een korte tijd terugwinnen door middel van laserspectroscopie. 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 laserspectroscopie. Dit in vergelijking met sorteerkosten van 20 tot 30 euro per ton bij het gebruik van sensor-ondersteunende apparatuur. De sorteerunit bereikt een output van verschillende tonnen per uur. ‘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’, rekent Habick. In dit rekenvoorbeeld zou het apparaat zich in ongeveer een half jaar terugverdiend hebben. Een conservatieve benadering die een bescheidener opbrengst toelaat en dan nog steeds een terugverdientijd haalt van minder dan een jaar.

Steinert’s nieuwe sorteertechniek richt zich op aluminium schroot, maar de techniek zou ook interessanter kunnen worden voor schroot.

Wat is LIBS?

LIBS, wat staat voor Laser Induced Breakdown Spectroscopy, is de meetmethode waarbij men het gesorteerd materiaal identificeert. Bij dit type laserspectroscopie, wordt een hoogenergetische laserimpuls 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 deze licht afgeven. Dit licht wordt opgevangen door optische componenten en verzonden naar een spectrometer die weergeeft wat het materiaal bevat. Daarmee is LIBS een snelle analytische methode voor aluminium legeringen. In de afgelopen tien jaar zijn de kerncomponenten van LIBS analysatoren aanzienlijk veder ontwikkeld, zijn ze robuuster, compacter en goedkoper geworden. LIBS werkt met robuuste lasermeetsystemen die werken met herhalingsfrequenties tussen 20 en 100 kHz met een constant laservermogen. Dankzij de korte meettijden kunnen zelfs kleine objecten gemeten, geanalyseerd en gesorteerd worden bij transportbandsnelheden tot 3 meter per seconde. Eventueel kan een voorreiniging (van het meettraject) worden toegepast met een tweede laser, die oppervlakkig materiaal binnen een specifiek pad verwijdert. Vervolgens wordt de hoofdlaser precies gericht op dit pad. Met deze methode worden veel soorten coating verwijderd, bijvoorbeeld verflagen of anodiseerlagen. De meeteenheid-unit analyseert routinematig de concentratie van de legeringselementen: Cu, Fe, Mg, Mn, Si, Zn en Cr. Indien de klant wenst, kan de analyse bijkomende elementen dekken.  Steinert maakt het met het Laser sorteersysteem mogelijk aluminium zuiver te scheiden.