Sortiertechnologien Flashcards
1
Q
Mechanische Bearbeitung
A
- Ziel von mechanischer Bearbeitung ist Reduzierung der Heterogenität und Steigerung der Homogenität
- Unterscheidung distributive und konstitutionelle Heterogenität (schaut in die Materialien/Elemente in einem Gegenstand, z.B. Leiterplatte, dafür wird Freisetzungsprozess benötigt
- Vorteile mechanische Sortierung im Vergleich zu chemischer: weniger Energie und weniger Chemikalien und dadurch weniger Abfall
2
Q
Die Kurve der Rückgewinnungsrate
A
- beschreibt die Beziehung zwischen dem Grad eines abgetrennten Produkts und seiner Ausbeute
Dafür gibt es zwei grundlegende Gründe:
1. Die Freisetzung von Partikeln, die einer Trennung unterzogen werden, ist nicht vollständig.
2. Die jeweilige Reaktion auf eine physikalische Kraft oder ein chemisches Potentialgefälle führt dazu, dass verschiedene Teilchen auf unterschiedliche Weise reagieren. - mit steigender Rückgewinnungsrate verschlechtert sich die Reinheit
- also wenn man hohe Reinheit haben möchte, verschlechtert sich Rückgewinnungsrate
- mit jedem Sortierungsschritt verliert man Material und damit an Reinheit?
3
Q
Arbeitsgängen der mechanischen Bearbeitung
A
Zerkleinerung
Zusammenballung
Klassierung
Sortierung
4
Q
Sortierung
A
- Reinheitsanforderungen für Aluminium-Wiedereinschmelzen sind höher als z.B. im Vergleich zum Kupferschmelze Sortierungsprozesse sind von Materialien abhängig
- Mischungen von Materialien können nach messbaren Merkmalen sortiert werden
o Dichte
o Elektrische Leitfähigkeit
o Magnetisierung
o Größe der Partikel
o Gewicht
o Optische Eigenschaften (Form, Größe, Farbe, Glanz, Helligkeit, Transparenz, Fluoreszenz)
o Chemische Oberflächeneigenschaften
o Chemische Zusammensetzung
o Metallische Eigenschaften - Anforderung: Vorkonditionierung des Aufgabematerials
o → Die Materialeigenschaften müssen so eingegrenzt werden, dass die Grenzen der Sortier-Technologien nicht überschritten werden.
5
Q
Sortierung – Kommissionierung
A
- Die Kommissionierung ist eine Sortiertechnik, bei der jeder Artikel nach dem Trennkriterium geprüft wird. Nach der Identifikation werden sie einzeln aus dem Fluss ausgeschleust. Generell kann zwischen Handkommissionierung und automatischer Kommissionierung unterschieden werden
- Negative Sortierung: Rückstände (Verunreinigungen) werden aus dem Materialstrom ausgeschieden, so dass das Produkt (Output) übrig bleibt. Das Hauptaugenmerk der Negativsortierung liegt auf der Maximierung der Rückgewinnungsrate.
- Positive Sortierung: Das Produkt wird selektiv aus dem Materialfluss (Input) entfernt. Hauptaugenmerk der Positivsortierung ist die Reinheit des Produktes (Output).
6
Q
Sensorbasierte Sortierung (SBS)
A
→ Weiterentwicklung der manuellen Sortierung durch visuelle Erkennung durch das menschliche Auge (= Sensor)
- Basierend auf physikalischen Eigenschaften
7
Q
Nahinfrarotstrahlung (NIR) Spektroskopie
A
- Spektroskopie: Untersuchung der Wechselwirkung zwischen Materie und elektromagnetischer Strahlung
- Die Nahinfrarotspektroskopie (NIRS) ist eine spektroskopische Methode, die den Nahinfrarot-Bereich des elektromagnetischen Spektrums (von 780 nm bis 2500 nm) nutzt.
- Das Spektrum der reflektierten IR-Strahlung ist Molekül spezifisch
- Vergleich mit einem Materialspektrum-Datenbank ermöglicht die Materialidentifizierung, aber auch nur der Materialien, die in Datenbank enthalten sind
- Schwarze Partikel reflektieren nicht ausreichend IR Strahlung, daher nicht detektierbar
- Nur Oberflächentechnologie, kann nur Oberflächeneigenschaften erkennen, da können auch Unreinheiten drauf sein
- Schwarze Partikel können nicht identifiziert werden, auch relevant für Produktdesign keine schwarzen Artikel zu designen, da schwarze Plastiken auch nur zu schwarzen recycelt werden können, weiß ist besser, da das auch gefärbt werden kann
- Eine Maschine kann nur 1 Polymertyp sortieren, da sie Sortierungseinheit limitiert ist
8
Q
XRF-Spektroskopie (Röntgenfluorsezens)
A
- Spektralanalyse zur quantitativen und qualitativen Bestimmung der Elementzusammensetzung; Unterscheidung von energiedispersiver Detektion (ED-XRF, Auflösung 600 eV - 120 eV) und wellenlängendispersiver Detektion (WD-RFA, Auflösung 5 eV - 20 eV)
- Prinzip: Analyse der Energiedifferenz der emittierten Röntgenstrahlung
- Nachweis von: Glas, Keramik, Metallen, Mineralien, Kunststoffadditiven (nicht typisierend), Boden, Flüssigkeiten
- Limitierung für Elemente mit niedriger Ordnungszahl (Mg, Al, Si, P, S), alles was leichter ist als Aluminium, besser für Elemente mit höherer Ordnungszahl (Cl, Br, Cu, Cr, Ni)
- Technische Daten: 5 - 20 m³/h, Stückgröße 10 -40 mm oder 30 - 100 mm
- Anwendung für Materialien mit hoher Wertschöpfung z.B. für Edelstahl, Kupfer …
9
Q
XRT Spektroskopie
A
- Spektralanalyse (0,001 nm - 10 nm, Transmission)
- Prinzip: Absorption in Abhängigkeit von Dichte und Dicke des Materials, Messung von zwei verschiedenen Energieniveaus, Daten werden in farbige Bilder übertragen, Unterscheidung der Elemente nach Farbe, Auswahl nach Flächensegmenten unterschiedlicher Farben
- Erkennung und Unterscheidung von: gemischten Nichteisenmetallen - Leichtmetallen (Al) von Schwermetallen (Cu, Messing, Zn, Edelstahl) - Legierungen, Mineralien, Erze, Kunststoffe, Batterien, Verbundwerkstoffe (alle nicht magnetisch)
- Technische Daten: 5 - 20 m³/h, Stückgröße 10 -40 mm oder 30 - 100 mm
- Wird normalerweise mit anderen Sortierungsanlagen verwendet, um noch mehr homogenes Material zu erhalten
- Nur Materialien aus Datenbank können identifiziert werden
–> Trennung Leichtmetall und Schwermetalle
10
Q
Optoelektronische Sensoren
A
- Analyse mit Kamera (schwarz-weiß, Farbe), visuelle Spektroskopie (VIS: 400 - 700 nm), Fluoreszenz Messung (UV-VIS)
- Erfassung von optischen Merkmalen: Form, Größe, Farbe, Glanz, Helligkeit, Transparenz, Fluoreszenz)
- Prinzip: reflektiertes Licht in Abhängigkeit von der Farbe der Proben
- Erkennung von anorganischen Materialien: Glas nach Farben, Nichteisenmetalle (Cu, Messing, Zn, Al), Mineralien, Gestein
- Grenzwerte: Partikel benötigen eine gleichmäßige Partikelgröße
- Technische Daten: 2 - 10 Mg/h, Größe der Stücke: 3 - 250 mm
- Auflösung der Kameras ~0,1 mm, Belichtungsrate: kHz
–> Glas, Verpackungen, Papier
11
Q
Induktive Sensoren
A
- Auch bekannt als elektromagnetischer induktiver Sensor, Metalldetektor oder Schrott-Separator
- Prinzip: basierend auf dem Faraday’schen Induktionsgesetz (magnetische Induktion), abhängig von der elektrischen Leitfähigkeit von Metallen erzeugen sie eine Frequenz- bzw. Stromänderung in der Spule
- Erkennung von Metallen: Fe-Metalle, Nichteisenmetalle, Edelstahl, Verbundwerkstoffe → Nachweis unabhängig vom Massenanteil in den Partikeln
- Einsatz zur Abscheidung von Metallen als Verunreinigung bei der Glas- und Kunststofftrennung, Schutz von Schreddermaschinen → metallfreie Fraktionen
- Technische Daten: Partikelgröße 1 - 200 mm
- Reinheit: > 90 % (nicht relevant)
- Rückgewinnung: > 90 %
- Besser als nur magnetische Sortierung, da auch nicht magnetische Metalle identifiziert werden
–> Metall
12
Q
Laser-induzierte Durchbruchsspektroskopie (LIBS)
A
- Auch Laser-induzierte Plasmaspektroskopie LIPS Quantitative Elementaranalyse
- Prinzip: ein auf eine Probenoberfläche fokussierter Laserpuls führt zu einem Hochtemperaturplasma, das Atome, Ionen und Moleküle der Probe enthält und elementspezifische Lichtwellen emittiert abhängig von der Strahlungsenergie des Elements, Detektion über CCD-Kamera
- Detektion von: Metall-Legierungen, Mg, Al, Si, Li, Be
- Technische Daten: Laserfrequenz 20 - 100 kHz
- Wie auch XRF relativ teure Sotiertechn., aber nützlich für Materialien mit hoher Wertschöpfung z.B. Alu-Legierung, dadurch Prävention von Alu-Downcycling
13
Q
Multisensor-Systeme
A
- Zeilenkamera (LIBS?) + elektromagnetischer Sensor → Mischmetalle (Cu, Messing, Graumetalle, Legierungen), Elektronikschrott ( PCBs, Cu)
- Elektromagnetischer Sensor + NIR-Sensor → Kunststoffe, Metalle, isolierte Cu-Kabel
- NIR-Sensor + Optoelektronische-Sensor → Getränkekartons, Kunststoffe, Papier, Metalle, Holz
14
Q
Zusammenfassung
A
- Ein schneller und präziser Sortierprozess ist essenziell für eine hohe Ausbeute Wiederfindungsrate und Produktreinheit.
- Verschiedene Materialien können mit unterschiedlichen Technologien sortiert werden, abhängig von ihren chemischen und physikalischen Eigenschaften.
- Verschiedene Sortiertechnologien erfordern eine unterschiedliche Vorbehandlung der Materialien, wie z. B. Befreiung, Klassierung oder andere Sortierschritte, die die Heterogenität der eingehenden Materialien reduzieren.
- Ein effizienter Sortierprozess ist auch abhängig von technischen Einstellungen wie der Schüttdichte des Aufgabematerials, der Fördergeschwindigkeit des Förderers und der Partikelgröße.
- Der Einsatz von multisensorischen Systemen führt zu einem effizienten Sortierprozess
15
Q
Klassische Sortierungsprozesse - Magnetische Separation
A
Zwei Bänder:Ein Band enthält das gemischte Material und das Überhangband hat einen Magneten, der die magnetischen (Eisen-) Materialien vom Rest trennt.
