Aluminium-Recycling auf höchstem technischen Niveau

Aluminium-Recycling auf höchstem technischen Niveau

12 AluReport 02.2012 Recycling
Recycling
AluReport 02.2012
Aluminium-Recycling
auf höchstem
technischen Niveau
Gussteile
gepresste Aluspäne
Lithoplatten
Schachtofen
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Krätze
Aluminiumdosen
Fensterprofile
Herdofen
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Abb. 1: Wertstoff Aluminiumschrott in unterschiedlichsten Anlieferformen, in der AMAG in verschiedenen Schmelzöfen zur optimalen Materialausbeute umweltfreundlich rezykliert
D
as über eine Zeitspanne von
knapp 35 Jahren gewachsene
Wissen zum Thema Rezyklieren
erlaubt es der AMAG, Aluminiumschrotte in hochwertige Legierungen zu
verarbeiten. Steigende Anforderungen an
die Produkte erfordern auch weiterhin eine intensive Auseinandersetzung mit dem
Wertstoff Schrott. Am Standort Ranshofen
wurden zuletzt 260.000 Tonnen davon pro
Jahr als Rohstoff eingesetzt. Das Material
trifft in unterschiedlichsten Formen ein (siehe Abb. 1), vom sortenreinen, sauberen,
externen Fabrikationsabfall mit Eigenschaften aber auch Preisen wie Masselmaterial
bis hin zu stark oxidisch und organisch verunreinigten Krätzen und Spänen, welche
zwar günstiger in der Anschaffung sind,
allerdings hohe Anforderungen an Prozessführung und Ausbringung stellen. In
diesem Spannungsfeld versucht die AMAG
das Einsatzmaterial optimal zu verarbeiten.
Das bedeutet unter anderem:
1) Professionelle Eingangskontrolle der Vormaterialien
2) Sortenreine Lagerung des Einsatzmaterials unter Dach
3) Größtmögliche Wertschöpfung durch
Alloy-to-Alloy Recycling
4) Ausbringungsmaximierung mittels Chargenrechnung für jeden Schmelzofen
5) Nachhaltigkeit in der Produktion bei allen Prozessen
6) Detailliertes Wissen über den Einfluss der
chemischen Zusammensetzung auf die
Materialeigenschaften
7) Entwicklung von rezyklierfreundlichen
Werkstoffen
Recycling in der AMAG
Ziel: Alloy-to-Alloy
Verfolgt man die oben genannten Punkte
konsequent, ist ein Alloy-to-Alloy Recycling möglich. Das bedeutet, dass man aus
Schrotten nicht Aluminium mit unspezi-
fischer Zusammensetzung herstellt, sondern dass das rezyklierte Material wieder
die gleiche oder eine sehr ähnliche Zusammensetzung hat wie das Eingangsmaterial.
Ebenso sind Verunreinigungen in einem
gewissen Ausmaß zuzulassen, ohne die Eigenschaften negativ zu beeinflussen. Diese
rezyklierfreundlichen Legierungen im Gussund Knetbereich werden gemeinsam mit
Partnern entwickelt.
Es sind meist Gegenstände des alltäglichen
Gebrauchs, für den Laien oft nicht als Wertstoff erkennbar, welche in Ranshofen zu
hochwertigen Guss- und Knetlegierungen
verarbeitet werden. So ist das Automobil
eine reichhaltige Rohstoffquelle: Motorblöcke, Getriebe, Felgen, Kühler, Karosseriebleche, Nummerntafeln bis hin zu Kreislaufmaterial aus der Erzeugung (z.B. Angüsse) werden bei AMAG rezykliert.
1) Eingangskontrolle
Bevor Materialien in das AMAG Gelände
kommen, werden sie automatisch auf Radioaktivität hin überprüft. Erst wenn dieser
Test bestanden ist, erfolgt die weitere Bemusterung des Materials, insbesondere der
Zusammensetzung.
Auch aus dem Bauwesen gibt es Beispiele:
man denke an Fensterprofile (gleich ob
Schrotte vor Gebrauch oder Schrotte nach
Gebrauch aus Gebäudeabrissen und -renovierungen), aber auch an Aluminium-Formen für Tondachziegeln, Stützen, Verkleidungen, Trittbleche und vieles mehr.
Während die AMAG bei Gusslegierungen
größtenteils Schrotte einsetzt, ist es nachvollziehbar, dass Schrotte bei bestimmten Knetlegierungen mit hohen Reinheitsanforderungen nur in begrenztem Ausmaß verwendet werden können. Optimales Nutzen des
Einsatzmaterials kann nur über eine gründliche Bemusterung und ordentliche Trennung
erfolgen. Daher wird bei jeder Lieferung eine
repräsentative Materialprobe genommen und
eine chemische Analyse durchgeführt.
Die heutigen Druckverfahren für z. B. Zeitschriften arbeiten mit Aluminiumlithographieplatten. Nach ihrem Einsatz werden sie
in Ranshofen wieder eingeschmolzen und
einem Alloy-to-Alloy Recycling zugeführt.
Drehtrommelofen
Produkte des täglichen Gebrauchs wie
Weinverschlüsse, Dosen, Tuben, Joghurtdeckel, Flaschenkapseln und Folien werden
ebenfalls verarbeitet. Durch ihren hohen
Anteil an Kunststoffen stellen solche Materialien sehr hohe Anforderungen an den
Schmelzprozess.
Drehtrommelkippofen
Selbst wenn man Aluminium in die Mülltonne wirft (z. B. Dosen), landet dieses
Aluminium bei der AMAG, da die Müllverbrennungsasche sortiert wird und die entsprechende Aluminium-Fraktion rezykliert
werden kann. Eine vorherige Trennung ist
jedoch zielführender.
2) Sortenreine Lagerung des Einsatzmaterials unter Dach
Der Schrott wird anschließend nicht nur
nach der chemischen Zusammensetzung,
sondern auch nach der Morphologie sortiert und in dafür vorgesehene Lagerplätze
gebracht. Besonders kleinstückige Schrotte
mit einem hohen Oberflächenanteil müssen trocken gelagert werden, da sonst das
Aluminium korrodiert und so verloren geht.
Grobstückige, reine Schrotte können kurze
Zeit auch im Freien gelagert werden. Die
dahinter stehende Logistik ist eine Kernkompetenz der AMAG.
14 AluReport 02.2012 Recycling
Abb. 2: Vollautomatische Metallanalytik
Für Sonderelemente oder zur Absicherung
kann die AMAG auch nasschemische ICP
Analysen (induced coupled plasma) durchführen. Jedenfalls ist sichergestellt, dass
von der Bemusterung bis zum fertigen
Endprodukt dieselben Standards bei der Beprobung angewandt werden. So kann eine
6xxx-Legierung neuerlich zu einer 6xxx-Legierung rezykliert werden.
4) Hochwertiges Recycling mittels Chargenrechnung für jeden Schmelzofen
Der Schlüssel für optimales Recycling sind
die passenden Schmelztechnologien. Die
AMAG verfügt über ein breites Spektrum
an Schmelzöfen (Schachtöfen, Herdöfen,
Drehtrommelöfen, Drehtrommelkippöfen
– siehe Abb. 1). Die Kunst des Rezyklierens
besteht nun darin, ausgehend von den Anforderungen des Endproduktes, den optimalen Schrottmix dem jeweils passenden
Schmelzaggregat zuzuordnen. Eine wesentliche Voraussetzung dafür ist die datenbankgestützte Chargenrechnung, welche
die in Punkt zwei genannten Schrotte in Art
und Menge berücksichtigt.
Ein besonders schwieriger Punkt beim Rezyklieren zu hochwertigen Materialien sind
Aluminiumschrott
Schrotte aus Dosen, Folien, Felgen, Fensterrahmen, Fassaden, Motorblöcken,
Karosserieblechen, Spänen, Fabrikationsschrott etc. werden gesammelt, klassifiziert und möglichst sortenrein gelagert.
organische Verunreinigungen (Beschichtungen, Lacke, Folien etc.). Eine korrekte
Chargierung ermöglicht ein kontrolliertes
Abschwelen der Verunreinigungen und reduziert den Aufwand für die notwendige
Nachverbrennung zur Einhaltung der strengen österreichischen Abgasvorschriften.
Darüber hinaus kann die dabei entstehende Wärme für den Schmelzprozess genutzt
und damit CO2 eingespart werden [1].
5) Nachhaltigkeit bei allen Prozessen
Die Minimierung der Umweltauswirkungen
sowie des Energieeinsatzes haben bei der
AMAG höchsten Stellenwert. So wurden
in den letzten Jahren alle Schmelzöfen auf
Regenerativbrennertechnik umgestellt [2].
Zeitgleich wurden die nachgeschalteten Filteranlagen erweitert und modernisiert. Damit liegen die Abgaswerte weit unter den
österreichischen Grenzwerten, die zu den
strengsten der Welt zählen. Auch das Kühlwasser für den Strangguss wird im Kreislauf
geführt, um Umweltauswirkungen so gering wie möglich zu halten. Die AMAG ist
nach ISO 14001 zertifiziert.
6) Detailliertes Wissen über den Einfluss der chemischen Zusammensetzung auf die Materialeigenschaften
Durch die Verarbeitung von Schrotten zu
Legierungen gelangen unausweichlich auch
Spurenelemente und gegebenenfalls Legierungselemente mit unerwünscht hohem Niveau in das Material. Es ist daher von besonderer Bedeutung, die Auswirkungen auf die
Materialeigenschaften zu kennen. Diese Elemente können sich nicht nur auf die mechanischen Eigenschaften wie Streckgrenze, Zugfestigkeit und Dehnung sowie dynamische
Kennwerte auswirken, sondern auch auf die
korrekten
Wärmebehandlungsparameter
und Verarbeitbarkeit in der AMAG und beim
Kunden. Nur die genaue Kenntnis der chemischen Zusammensetzung ermöglicht eine
gezielte Einstellung von Prozessparametern
und Eigenschaften des Endproduktes.
7) Erweiterung der Recycling-Kompetenz und Entwicklung von rezyklierfreundlichen Werkstoffen
Trotz der deutlich höheren Verarbeitungsmenge am Standort Ranshofen ist es Ziel
der AMAG, die hohe Schrotteinsatzquote beizubehalten und wenn möglich sogar weiter zu steigern. Dies erfordert eine
größere Menge Schrott, die in hochwertige Guss- und Walzprodukte umgearbeitet wird. Im Zuge des Werksausbaus der
AMAG wird daher auch das Recycling Center Ranshofen erweitert.
Die AMAG arbeitet zielstrebig an der Ausdehnung der Bandbreite des rezyklierbaren Einsatzmaterials und baut damit die
Recycling-Kompetenz sukzessive aus. Das
bedeutet, dass auch Schrotte mit größeren
Verunreinigungen an Organik und anderen
nichtmetallischen Beimengungen (Oxide,
Staub etc.) von der AMAG verarbeitet und
wieder dem Produktkreislauf zugeführt
werden.
Rezykliertes Aluminium enthält in der Regel
Spurenelemente, die im Elektrolysemetall
nicht vorkommen, und kann auch Gehalte
an Legierungselementen wie Eisen, Kupfer
und Zink aufweisen, die vorgegebene Toleranzgrenzen aus Legierungsnormen überschreiten. Im Sinne einer noch breiteren
Verwendung von Recycling-Legierungen
in anspruchsvollen Aluminiumbauteilen ist
es erforderlich, umfassendes Wissen über
die Wirkung dieser Elemente inklusive ihrer
Wechselwirkungen zu erlangen, um dann
die Notwendigkeit der eng gesetzten Toleranzgrenzen kritisch hinterfragen zu
können. So kann beispielsweise eine geringfügige Anhebung des
erlaubten
Kupfergehalts
zu einer deutlichen
Steigerung des
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Vom Aluminium-S
möglichen Schrotteinsatzes führen – ohne die Korrosionseigenschaften merklich
zu beeinflussen. Dieses bewusste Erweitern der Legierungstoleranzgrenzen kann
jedoch nur in enger Abstimmung mit dem
Anwender geschehen, da jedes Endprodukt
andere Anforderungen an den Werkstoff
stellt.
Um der ressourcenschonenden Herstellung
von Leichtbauteilen über die RecyclingRoute weiter Vorschub zu leisten, ist es
die erklärte Absicht der AMAG, gemeinsam mit Kunden und Forschungseinrichtungen verstärkt an der Entwicklung und
Verbesserung von rezyklierfreundlichen
Legierungen zu arbeiten.
Konfektionieren
Mit dem Schneiden und Verpacken nach Kundenvorgaben und dem Versand ist ein
Auftrag abgeschlossen.
Ausblick
Mit dem Investitionsprogramm
„AMAG 2014“ wird die AMAG
deutlich wachsen. Die derzeitige
Schrotteinsatzquote wird aufrechterhalten und damit wird
auch mehr Aluminiumschrott
verarbeitet werden. Aus diesem Grund wird das Recycling Center Ranshofen
weiter ausgebaut.
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Die AMAG kann in Ranshofen alle Legierungsfamilien von 1xxx bis 8xxx an einem
Standort verarbeiten. 16 differenzierte
Analyseprogramme sorgen dafür, dass die
chemische Zusammensetzung korrekt gemessen werden kann.
An dieser Stelle profitieren alle AMAG Kunden von den rigorosen Zertifizierungsstandards der Luftfahrtindustrie. So werden
Freigabeanalysen von Gusslegierungen
mindestens zwei Jahre, jene von Knetlegierungen mindestens 10 Jahre aufbewahrt.
Selbst Proben, welche die Schmelzhistorie
des Materials bis zum Produkt beschreiben, sogenannte Freigabeproben, werden
für eventuell auftauchende Fragen einen
Monat rückgehalten. Dabei wird die Probe
automatisch mittels eines Markiersystems
zur Rückverfolgung mit Chargen-, Werkstoff- und Gerätenummer sowie Datum
und Uhrzeit der Messung beschriftet und in
die Datenbank eingepflegt.
Walzen und
Wärmebehandeln
um
3) Alloy-to-Alloy Recycling
Ein wichtiger Aspekt beim Alloy-to-Alloy
Recycling ist eine ausgeklügelte Metallanalytik zur Ermittlung der chemischen Zusammensetzung von Legierungen. Die AMAG
hat kürzlich in diesen wichtigen Bereich
investiert. Die vollautomatische Anlage arbeitet mit zwei Funkenemissionsspektrometern höchster Präzision (Abbildung 2). Zusätzlich werden Schmelzofenproben noch
einmal auf Radioaktivität überprüft.
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Zahlreiche Fertigungsschritte –
z. B. Walzen, Wärmebehandeln, Schneiden, Prüfen –
sind im Walzwerk notwendig, um ein Aluminiumband herzustellen.
Gießen
Schmelzen
In Ranshofen werden die hochwertigen
AMAG Produkte zu ca. 80 % mit Einsatzmaterial aus Schrott gefertigt. Nur durch
besonderes Know-how und ausgeklügelte
Metallanalytik ist diese hohe Schrotteinsatzquote zu realisieren.
Fortschrittliche Gießtechnologie ermöglicht qualitativ
hochwertiges Vormaterial für Folgeprozesse. Zum
Beispiel Walzbarren in optimaler Form, Größe und chemischer Zusammensetzung.
Ideal abgestimmt auf die Kundenanforderungen.
Kontakt für weitere Informationen:
Dr. Werner Fragner
T +43 7722 801 2835
[email protected]
Literaturverzeichnis:
[1] AMAG AluReport 1/2008, Seite 15
[2] Suppan, Umweltfreundliche Schmelzöfen in der
Aluminiumindustrie, 5. Ranshofener Leichtmetalltage, Seite 25ff,
ISBN-13: 978-3-902092-05-2