Aluminium Späne Aufbereitung, Brikettierung und Recycling

Wo kommt der Werkstoff Aluminium zum Einsatz?

Das Leichtmetall Aluminium erfreut sich seit jeher aufgrund seiner Eigenschaften großer Beliebtheit. Es ist nicht nur leicht, lässt sich einfach verarbeiten und weist eine geringe Dichte auf, sondern ist als Legierung auch sehr zugfest. Aufgrund seiner Dehnbarkeit lässt sich aus Aluminium sogar Folie herstellen. All dies trägt dazu bei, dass die weltweite Nachfrage konstant wächst. Die Elektromobilität (z. B. Batteriegehäuse, Leichtbaukarosserie) und der Ausbau erneuerbarer Energien durch Windräder werden den Trend in naher Zukunft noch weiter verstärken. Aus diesem Grund wird die klassische Aluminiumherstellung auf Basis von Erzen bereits mittelfristig nicht ausreichen, um den enormen Bedarf zu decken.

Primäraluminium: Bauxitabbau für die Aluminiumherstellung

In Deutschland werden jährlich über 1,1 Millionen Tonnen Aluminium produziert (Quelle: Umweltbundesamt). Davon stammen etwas mehr als die Hälfte aus Sekundärmaterialien – der andere Großteil immer noch aus Erz. In Aluminiumhütten wird aus dem rötlichen Mineral Bauxit zunächst Aluminiumoxid gewonnen, ehe durch Schmelzflusselektrolyse reines Aluminium entsteht.

Schon gewusst?

1. Seit 1980 hat sich Aluminiumproduktion weltweit vervierfacht – von 5 auf 20 Mio. t.

2. Japan stellt seit dem Jahr 1980 kein Primäraluminium mehr im eigenen Land her.

3. Die Recyclingquote für Dosen liegt in Europa im Durchschnitt bei 70 %.

Quelle: Interpack

Wie wird Aluminium recycelt? (Sekundäraluminium)

Das mehrfache Wiederverwerten von Aluminium ist deutlich weniger energieintensiv (nur etwa 5 Prozent), als die aufwändige Produktion neuen Primäraluminiums. Zudem ist der Qualitätsverlust nur äußerst gering. Die Tatsache, dass Aluminium so gut wie vollständig recyclebar ist, macht diesen Rohstoff zum echten Wertstoff für die Kreislaufwirtschaft. Altaluminium oder Aluminiumabfälle werden zunächst gesammelt und dann für den Umschmelzbetrieb mittels Zerkleinerung und Verdichtung vorbereitet. Im Vergleich zu vielen anderen Metallen hat Aluminium einen relativ niedrigen Schmelzpunkt – nämlich bei ca. 660° C. Das erleichtert die Aufbereitung in großen Trommelöfen. Danach wird das flüssige Metall in der Regel in Formgießereien weiterverarbeitet. Der Aluminiumkreislauf beginnt und endet folglich beim Schmelzen. Weltweit schätzt man die Recyclingquote von Aluminium auf ca. 40 Prozent.

"Krätzen" bei der Herstellung von Sekundäraluminium

Klingt komisch, sind aber ein völlig normales Phänomen beim industriellen Alurecycling: sogenannte Krätzen. Diese Abfallprodukte, die beim Schmelzen von Aluminium in Trommelöfen anfallen, bestehen aus Aluminium, Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid und Salzen wie Chloride und Fluoride. Sie schwimmen an der Oberfläche des sehr heißen Metallbads. Damit in das spätere Gussteil keine Verunreinigungen durch Krätzen gelangen, wird Krätze regelmäßig abgeschöpft. Um auch aus ihnen wieder reines Aluminium zurück zu gewinnen, müssen die genannten Rückstände (Oxide, Nitirde, Salze) entfernt werden.

Zur Minimierung von Krätze durch Abbrand hilft es, möglichst wenig loses Material (wie etwa Späne) einzubringen. Deutlich besser schmelzen lassen sich Aluminiumbriketts, die aus fest verpressten Aluspänen bestehen und nicht an der Oberfläche schwimmen.

Quelle: Maschinenbau-Wissen

<a href="Quelle: Bundesforschungszentrum für Wald

Woher stammen die meisten Aluminium Reststoffe und Produktionsabfälle?

• Fahrzeugbau (Karosserie, Motor, Felgen)
• Verpackungen (Dosen, Folien, Schalen, Container)
• Bauwesen (Fassaden, Dächer)
• CNC-Metallverarbeitung (Abfälle vom Sägen, Drehen, Fräsen)
• Elektrotechnik (Gehäuse, Kabel, Elektrogeräte, Kühlkörper)

Quelle: Wirtschaftsvereinigung Metalle

Aluminiumspäne fallen nicht nur in zerspanenden Betrieben an. Auch in Schmelzwerken, Walz- und Presswerken gehören Späne zum regelmäßig anfallenden Abfallprodukt bei der Bearbeitung des gegossenen Primär- oder Sekundäraluminiums.

Welche Aluminium Abfälle eignen sich für das Recycling?

Allzu häufig wird vergessen, dass sich nicht nur typische Gegenstände aus unserem Alltag, wie zum Beispiel Plastikflaschen, Zeitschriften, Joghurtbecher oder Shampooflaschen recyceln lassen. Auch Metalle sind bestens recycelbar. Insbesondere Aluminium eignet sich hervorragend für die Wiederverwertung, da es seine charakteristischen Materialeigenschaften auch nach dem Recycling weitestgehend behält.

Die höchste Sekundäraluminiumqualität erzielt man mit möglichst sortenreinen Stoffströmen. Dazu gehört etwa Aluminium-Prozessschrott (Produktionsabfälle). Meist sind wenig bis keine Legierungen enthalten und das Aluminium wurde noch nicht verwendet. Insbesondere Magnesium führt immer wieder dazu, dass es bei der Aufbereitung von Aluminiumschrott zum Downcycling kommt.

Aber auch metallbe- und verarbeitende Betriebe produzieren tagtäglich enorme Mengen an Aluminiumabfällen in Form von Spänen. Sie stammen aus der Zerspanung beim Fräsen, Drehen oder Sägen. Die meist voluminösen Aluspäne werden typischerweise in Metallkippcontainern neben der CNC-Maschine gesammelt, ehe sie weiterverarbeitet oder entsorgt werden. Im besten Fall findet eine anschließende Zerkleinerung und Verdichtung (Brikettierung oder Verpressung) statt. Die reduziert nämlich das Abfallvolumen und steigert den Verkaufswert des Aluminiumschrotts.

Eine weitere Aluminiumquelle ist Post-Consumer Schrott. Diese Metalle/Produkte haben bereits ihren Lebenszyklus durchlaufen. Dazu gehören sowohl Aludosen, Alufolie, aber auch Dinge wie Aluminiumprofile, Stangenware oder Fenster, die erneuert werden. Hierbei besteht wieder die größte Herausforderung darin, ein möglichst hochwertiges Recyclingaluminium herzustellen. Sobald Material verunreinigt, eloxiert, legiert oder mit Farbe überzogen ist, ist ein weiterer Prozesschritt bei der Wiederverwertung notwendig. Und dieser benötigt Energie und Zeit.

Welche Arten und Typen von (Metall) Spänen gibt es?

Die gute Nachricht vorweg: WEIMA Maschinen sind in der Lage, nahezu jede Art von Spänen weiterzuverarbeiten – groß, klein, spiralförmig oder wollartig. Bei Prozessen des Zerspanens (zum Beispiel Drehen, Fräsen, Bohren, Sägen) entstehen Metallteile, die mechanisch abgetragen werden. Unterschiedliche Schneidgeometrien, die Schnittgeschwindigkeit und der jeweilige Werkstoff führen dazu, dass Späne in verschiedenen Formen auftreten.

Sogenannte Reißspäne sind häufig bei der Messingbearbeitung zu finden – generell bei spröden Materialien. Gründe sind verhältnismäßig kleine Spanwinkel und geringe Prozessgeschwindigkeiten.

Scherspäne hingegen entstehen durch starke Verformung in dem Bereich, wo mechanische Energie eingebracht wird.

Ähnlich verformt sich auch ein Fließspan. Jedoch erfolgt diese Umformung in den Werkstoffschichten viel gleichmäßiger. Insbesondere beim Drehen oder Bohren entstehen durch die hohen Schneidgeschwindigkeiten die charakteristisch langen und gelockten Späne, die sich zu voluminösen Knäuels zusammentun. Sind die Lamellen eines Fließspans besonders ausgeprägt, spricht man von einem Lamellenspan.

Quelle: Metalltechnik Lexikon

Vorteile der Aluminium Metall Späne Brikettierung

• Signifikante Abfallvolumenreduktion um bis zu 90 %
• Minimierte Lager-, Handling- und Transportkosten
• Rückgewinnung teurer Kühlschmiermittel, Öl und Emulsion)
• Besseres Schmelzverhalten im Vergleich zu losen Spänen (Weniger Abbrand und Oxidbildung)
• Höhere Ausbeute beim Schmelzprozess mit Remelter oder Refiner
• Geringe Restfeuchte, keine Zentrifuge zum Trocknen notwendig
• Höhere Dichte von Alubriketts im Vergleich zu losen Spänen

Gut zu wissen.

Etwa 75 % des seit dem Jahr 1888 produzierten Aluminiums sind immer noch im Einsatz.

Quelle: AllesÜberAlu

Wissenswert.

In Deutschland werden 126 von 135 kt Aluminiumverpackungen recycelt. Das sind über 93 %. Zum Vergleich: Im Jahr 1991 waren es

knapp 18 %.

Quelle: DAVR

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