2
Recycling Recycling 12 AluReport 02.2012 13 AluReport 02.2012 Aluminium-Recycling auf höchstem technischen Niveau Schachtofen Gussteile Krätze gepresste Aluspäne Aluminiumdosen Lithoplatten Fensterprofile Herdofen Drehtrommelofen Drehtrommelkippofen Abb. 1: Wertstoff Aluminiumschrott in unterschiedlichsten Anlieferformen, in der AMAG in verschie- denen Schmelzöfen zur optimalen Materialausbeute umweltfreundlich rezykliert D as über eine Zeitspanne von knapp 35 Jahren gewachsene Wissen zum Thema Rezyklieren erlaubt es der AMAG, Alumini- umschrotte in hochwertige Legierungen zu verarbeiten. Steigende Anforderungen an die Produkte erfordern auch weiterhin ei- ne 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 (si- ehe Abb. 1), vom sortenreinen, sauberen, externen Fabrikationsabfall mit Eigenschaf- ten aber auch Preisen wie Masselmaterial bis hin zu stark oxidisch und organisch ver- unreinigten Krätzen und Spänen, welche zwar günstiger in der Anschaffung sind, allerdings hohe Anforderungen an Pro- zessführung und Ausbringung stellen. In diesem Spannungsfeld versucht die AMAG das Einsatzmaterial optimal zu verarbeiten. Das bedeutet unter anderem: 1) Professionelle Eingangskontrolle der Vor- materialien 2) Sortenreine Lagerung des Einsatzmateri- als unter Dach 3) Größtmögliche Wertschöpfung durch Alloy-to-Alloy Recycling 4) Ausbringungsmaximierung mittels Char- genrechnung für jeden Schmelzofen 5) Nachhaltigkeit in der Produktion bei al- len 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 Recy- cling möglich. Das bedeutet, dass man aus Schrotten nicht Aluminium mit unspezi- fischer Zusammensetzung herstellt, son- dern dass das rezyklierte Material wieder die gleiche oder eine sehr ähnliche Zusam- mensetzung hat wie das Eingangsmaterial. Ebenso sind Verunreinigungen in einem gewissen Ausmaß zuzulassen, ohne die Ei- genschaften negativ zu beeinflussen. Diese rezyklierfreundlichen Legierungen im Guss- und Knetbereich werden gemeinsam mit Partnern entwickelt. 1) Eingangskontrolle Bevor Materialien in das AMAG Gelände kommen, werden sie automatisch auf Ra- dioaktivität hin überprüft. Erst wenn dieser Test bestanden ist, erfolgt die weitere Be- musterung des Materials, insbesondere der Zusammensetzung. Während die AMAG bei Gusslegierungen größtenteils Schrotte einsetzt, ist es nachvoll- ziehbar, dass Schrotte bei bestimmten Knet- legierungen mit hohen Reinheitsanforde- rungen nur in begrenztem Ausmaß verwen- det werden können. Optimales Nutzen des Einsatzmaterials kann nur über eine gründ- liche Bemusterung und ordentliche Trennung erfolgen. Daher wird bei jeder Lieferung eine repräsentative Materialprobe genommen und eine chemische Analyse durchgeführt. Es sind meist Gegenstände des alltäglichen Gebrauchs, für den Laien oft nicht als Wert- stoff erkennbar, welche in Ranshofen zu hochwertigen Guss- und Knetlegierungen verarbeitet werden. So ist das Automobil eine reichhaltige Rohstoffquelle: Motor- blöcke, Getriebe, Felgen, Kühler, Karosse- riebleche, Nummerntafeln bis hin zu Kreis- laufmaterial aus der Erzeugung (z.B. Angüs- se) werden bei AMAG rezykliert. Auch aus dem Bauwesen gibt es Beispiele: man denke an Fensterprofile (gleich ob Schrotte vor Gebrauch oder Schrotte nach Gebrauch aus Gebäudeabrissen und -reno- vierungen), aber auch an Aluminium-For- men für Tondachziegeln, Stützen, Verklei- dungen, Trittbleche und vieles mehr. Die heutigen Druckverfahren für z. B. Zeit- schriften arbeiten mit Aluminiumlithogra- phieplatten. Nach ihrem Einsatz werden sie in Ranshofen wieder eingeschmolzen und einem Alloy-to-Alloy Recycling zugeführt. Produkte des täglichen Gebrauchs wie Weinverschlüsse, Dosen, Tuben, Joghurt- deckel, Flaschenkapseln und Folien werden ebenfalls verarbeitet. Durch ihren hohen Anteil an Kunststoffen stellen solche Ma- terialien sehr hohe Anforderungen an den Schmelzprozess. Selbst wenn man Aluminium in die Müll- tonne wirft (z. B. Dosen), landet dieses Aluminium bei der AMAG, da die Müllver- brennungsasche sortiert wird und die ent- sprechende Aluminium-Fraktion rezykliert werden kann. Eine vorherige Trennung ist jedoch zielführender. 2) Sortenreine Lagerung des Einsatz- materials unter Dach Der Schrott wird anschließend nicht nur nach der chemischen Zusammensetzung, sondern auch nach der Morphologie sor- tiert und in dafür vorgesehene Lagerplätze gebracht. Besonders kleinstückige Schrotte mit einem hohen Oberflächenanteil müs- sen 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 Kern- kompetenz der AMAG.

Aluminium-Recycling auf höchstem Gussteile Lithoplatten ... · 12 AluReport 02.2012 Recycling Recycling AluReport 02.2012 13 Aluminium-Recycling auf höchstem technischen Niveau

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Aluminium-Recycling auf höchstem Gussteile Lithoplatten ... · 12 AluReport 02.2012 Recycling Recycling AluReport 02.2012 13 Aluminium-Recycling auf höchstem technischen Niveau

Recycling Recycling12 AluReport 02.2012 13AluReport 02.2012

Aluminium-Recycling auf höchstem technischen Niveau

SchachtofenGussteile

Krätze

gepresste Aluspäne

Aluminiumdosen

Lithoplatten

Fensterprofile Herdofen

Drehtrommelofen

Drehtrommelkippofen

Abb. 1: Wertstoff Aluminiumschrott in unterschiedlichsten Anlieferformen, in der AMAG in verschie-

denen Schmelzöfen zur optimalen Materialausbeute umweltfreundlich rezykliert

Das über eine Zeitspanne von

knapp 35 Jahren gewachsene

Wissen zum Thema Rezyklieren

erlaubt es der AMAG, Alumini-

umschrotte in hochwertige Legierungen zu

verarbeiten. Steigende Anforderungen an

die Produkte erfordern auch weiterhin ei-

ne 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 (si-

ehe Abb. 1), vom sortenreinen, sauberen,

externen Fabrikationsabfall mit Eigenschaf-

ten aber auch Preisen wie Masselmaterial

bis hin zu stark oxidisch und organisch ver-

unreinigten Krätzen und Spänen, welche

zwar günstiger in der Anschaffung sind,

allerdings hohe Anforderungen an Pro-

zessführung und Ausbringung stellen. In

diesem Spannungsfeld versucht die AMAG

das Einsatzmaterial optimal zu verarbeiten.

Das bedeutet unter anderem:

1) Professionelle Eingangskontrolle der Vor-

materialien

2) Sortenreine Lagerung des Einsatzmateri-

als unter Dach

3) Größtmögliche Wertschöpfung durch

Alloy-to-Alloy Recycling

4) Ausbringungsmaximierung mittels Char-

genrechnung für jeden Schmelzofen

5) Nachhaltigkeit in der Produktion bei al-

len 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-AlloyVerfolgt man die oben genannten Punkte

konsequent, ist ein Alloy-to-Alloy Recy-

cling möglich. Das bedeutet, dass man aus

Schrotten nicht Aluminium mit unspezi-

fischer Zusammensetzung herstellt, son-

dern dass das rezyklierte Material wieder

die gleiche oder eine sehr ähnliche Zusam-

mensetzung hat wie das Eingangsmaterial.

Ebenso sind Verunreinigungen in einem

gewissen Ausmaß zuzulassen, ohne die Ei-

genschaften negativ zu beeinflussen. Diese

rezyklierfreundlichen Legierungen im Guss-

und Knetbereich werden gemeinsam mit

Partnern entwickelt.

1) Eingangskontrolle

Bevor Materialien in das AMAG Gelände

kommen, werden sie automatisch auf Ra-

dioaktivität hin überprüft. Erst wenn dieser

Test bestanden ist, erfolgt die weitere Be-

musterung des Materials, insbesondere der

Zusammensetzung.

Während die AMAG bei Gusslegierungen

größtenteils Schrotte einsetzt, ist es nachvoll-

ziehbar, dass Schrotte bei bestimmten Knet-

legierungen mit hohen Reinheitsanforde-

rungen nur in begrenztem Ausmaß verwen-

det werden können. Optimales Nutzen des

Einsatzmaterials kann nur über eine gründ-

liche Bemusterung und ordentliche Trennung

erfolgen. Daher wird bei jeder Lieferung eine

repräsentative Materialprobe genommen und

eine chemische Analyse durchgeführt.

Es sind meist Gegenstände des alltäglichen

Gebrauchs, für den Laien oft nicht als Wert-

stoff erkennbar, welche in Ranshofen zu

hochwertigen Guss- und Knetlegierungen

verarbeitet werden. So ist das Automobil

eine reichhaltige Rohstoffquelle: Motor-

blöcke, Getriebe, Felgen, Kühler, Karosse-

riebleche, Nummerntafeln bis hin zu Kreis-

laufmaterial aus der Erzeugung (z.B. Angüs-

se) werden bei AMAG rezykliert.

Auch aus dem Bauwesen gibt es Beispiele:

man denke an Fensterprofile (gleich ob

Schrotte vor Gebrauch oder Schrotte nach

Gebrauch aus Gebäudeabrissen und -reno-

vierungen), aber auch an Aluminium-For-

men für Tondachziegeln, Stützen, Verklei-

dungen, Trittbleche und vieles mehr.

Die heutigen Druckverfahren für z. B. Zeit-

schriften arbeiten mit Aluminiumlithogra-

phieplatten. Nach ihrem Einsatz werden sie

in Ranshofen wieder eingeschmolzen und

einem Alloy-to-Alloy Recycling zugeführt.

Produkte des täglichen Gebrauchs wie

Weinverschlüsse, Dosen, Tuben, Joghurt-

deckel, Flaschenkapseln und Folien werden

ebenfalls verarbeitet. Durch ihren hohen

Anteil an Kunststoffen stellen solche Ma-

terialien sehr hohe Anforderungen an den

Schmelzprozess.

Selbst wenn man Aluminium in die Müll-

tonne wirft (z. B. Dosen), landet dieses

Aluminium bei der AMAG, da die Müllver-

brennungsasche sortiert wird und die ent-

sprechende Aluminium-Fraktion rezykliert

werden kann. Eine vorherige Trennung ist

jedoch zielführender.

2) Sortenreine Lagerung des Einsatz-

materials unter Dach

Der Schrott wird anschließend nicht nur

nach der chemischen Zusammensetzung,

sondern auch nach der Morphologie sor-

tiert und in dafür vorgesehene Lagerplätze

gebracht. Besonders kleinstückige Schrotte

mit einem hohen Oberflächenanteil müs-

sen 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 Kern-

kompetenz der AMAG.

Page 2: Aluminium-Recycling auf höchstem Gussteile Lithoplatten ... · 12 AluReport 02.2012 Recycling Recycling AluReport 02.2012 13 Aluminium-Recycling auf höchstem technischen Niveau

15Recycling14

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

Vom Aluminium-Schrott zum

Alu

min

ium

-Co

il

AluminiumschrottSchrotte aus Dosen, Folien, Felgen, Fens-

terrahmen, Fassaden, Motorblöcken,

Karosserieblechen, Spänen, Fabrikations-

schrott etc. werden gesammelt, klassifi-

ziert und möglichst sortenrein gelagert.

möglichen Schrotteinsatzes führen – oh-

ne die Korrosionseigenschaften merklich

zu beeinflussen. Dieses bewusste Erwei-

tern 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 Recycling-

Route weiter Vorschub zu leisten, ist es

die erklärte Absicht der AMAG, gemein-

sam mit Kunden und Forschungseinrich-

tungen verstärkt an der Entwicklung und

Verbesserung von rezyklierfreundlichen

Legierungen zu arbeiten.

Ausblick

Mit dem Investitionsprogramm

„AMAG 2014“ wird die AMAG

deutlich wachsen. Die derzeitige

Schrotteinsatzquote wird auf-

rechterhalten und damit wird

auch mehr Aluminiumschrott

verarbeitet werden. Aus die-

sem Grund wird das Recy-

cling Center Ranshofen

weiter ausgebaut.

SchmelzenIn Ranshofen werden die hochwertigen

AMAG Produkte zu ca. 80 % mit Einsatz-

material aus Schrott gefertigt. Nur durch

besonderes Know-how und ausgeklügelte

Metallanalytik ist diese hohe Schrottein-

satzquote zu realisieren.

GießenFortschrittliche Gießtechnologie ermöglicht qualitativ

hochwertiges Vormaterial für Folgeprozesse. Zum

Beispiel Walzbarren in optimaler Form, Grö-

ße und chemischer Zusammensetzung.

Ideal abgestimmt auf die Kunden-

anforderungen.

Walzen und

WärmebehandelnZahlreiche Fertigungsschritte –

z. B. Walzen, Wärmebehan-

deln, Schneiden, Prüfen –

sind im Walzwerk notwen-

dig, um ein Aluminium-

band herzustellen.

KonfektionierenMit dem Schneiden und Ver-

packen nach Kundenvorga-

ben und dem Versand ist ein

Auftrag abgeschlossen.

An dieser Stelle profitieren alle AMAG Kun-

den von den rigorosen Zertifizierungsstan-

dards der Luftfahrtindustrie. So werden

Freigabeanalysen von Gusslegierungen

mindestens zwei Jahre, jene von Knetlegie-

rungen mindestens 10 Jahre aufbewahrt.

Selbst Proben, welche die Schmelzhistorie

des Materials bis zum Produkt beschrei-

ben, sogenannte Freigabeproben, werden

für eventuell auftauchende Fragen einen

Monat rückgehalten. Dabei wird die Probe

automatisch mittels eines Markiersystems

zur Rückverfolgung mit Chargen-, Werk-

stoff- und Gerätenummer sowie Datum

und Uhrzeit der Messung beschriftet und in

die Datenbank eingepflegt.

Für Sonderelemente oder zur Absicherung

kann die AMAG auch nasschemische ICP

Analysen (induced coupled plasma) durch-

führen. Jedenfalls ist sichergestellt, dass

von der Bemusterung bis zum fertigen

Endprodukt dieselben Standards bei der Be-

probung angewandt werden. So kann eine

6xxx-Legierung neuerlich zu einer 6xxx-Le-

gierung rezykliert werden.

4) Hochwertiges Recycling mittels Char-

genrechnung 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 An-

forderungen des Endproduktes, den opti-

malen Schrottmix dem jeweils passenden

Schmelzaggregat zuzuordnen. Eine we-

sentliche Voraussetzung dafür ist die daten-

bankgestützte Chargenrechnung, welche

die in Punkt zwei genannten Schrotte in Art

und Menge berücksichtigt.

Ein besonders schwieriger Punkt beim Re-

zyklieren zu hochwertigen Materialien sind

3) Alloy-to-Alloy Recycling

Ein wichtiger Aspekt beim Alloy-to-Alloy

Recycling ist eine ausgeklügelte Metallana-

lytik zur Ermittlung der chemischen Zusam-

mensetzung von Legierungen. Die AMAG

hat kürzlich in diesen wichtigen Bereich

investiert. Die vollautomatische Anlage ar-

beitet mit zwei Funkenemissionsspektrome-

tern höchster Präzision (Abbildung 2). Zu-

sätzlich werden Schmelzofenproben noch

einmal auf Radioaktivität überprüft.

Die AMAG kann in Ranshofen alle Legie-

rungsfamilien von 1xxx bis 8xxx an einem

Standort verarbeiten. 16 differenzierte

Analyseprogramme sorgen dafür, dass die

chemische Zusammensetzung korrekt ge-

messen werden kann.

organische Verunreinigungen (Beschich-

tungen, Lacke, Folien etc.). Eine korrekte

Chargierung ermöglicht ein kontrolliertes

Abschwelen der Verunreinigungen und re-

duziert den Aufwand für die notwendige

Nachverbrennung zur Einhaltung der stren-

gen österreichischen Abgasvorschriften.

Darüber hinaus kann die dabei entstehen-

de 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 Fil-

teranlagen erweitert und modernisiert. Da-

mit liegen die Abgaswerte weit unter den

österreichischen Grenzwerten, die zu den

strengsten der Welt zählen. Auch das Kühl-

wasser für den Strangguss wird im Kreislauf

geführt, um Umweltauswirkungen so ge-

ring wie möglich zu halten. Die AMAG ist

nach ISO 14001 zertifiziert.

6) Detailliertes Wissen über den Ein-

fluss der chemischen Zusammenset-

zung auf die Materialeigenschaften

Durch die Verarbeitung von Schrotten zu

Legierungen gelangen unausweichlich auch

Spurenelemente und gegebenenfalls Legie-

rungselemente mit unerwünscht hohem Ni-

veau in das Material. Es ist daher von beson-

derer Bedeutung, die Auswirkungen auf die

Materialeigenschaften zu kennen. Diese Ele-

mente können sich nicht nur auf die mecha-

nischen Eigenschaften wie Streckgrenze, Zug-

festigkeit 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 che-

mischen Zusammensetzung ermöglicht eine

gezielte Einstellung von Prozessparametern

und Eigenschaften des Endproduktes.

Abb. 2: Vollautomatische Metallanalytik

7) Erweiterung der Recycling-Kompe-

tenz und Entwicklung von rezyklier-

freundlichen Werkstoffen

Trotz der deutlich höheren Verarbeitungs-

menge am Standort Ranshofen ist es Ziel

der AMAG, die hohe Schrotteinsatzquo-

te beizubehalten und wenn möglich so-

gar weiter zu steigern. Dies erfordert eine

größere Menge Schrott, die in hochwer-

tige Guss- und Walzprodukte umgearbei-

tet wird. Im Zuge des Werksausbaus der

AMAG wird daher auch das Recycling Cen-

ter Ranshofen erweitert.

Die AMAG arbeitet zielstrebig an der Aus-

dehnung der Bandbreite des rezyklier-

baren 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 To-

leranzgrenzen aus Legierungsnormen über-

schreiten. 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 To-

leranzgrenzen kritisch hinterfragen zu

können. So kann beispielsweise ei-

ne geringfügige Anhebung des

erlaubten Kupfergehalts

zu einer deutlichen

Steigerung des

AluReport 02.2012

Kontakt für weitere Informationen:

Dr. Werner Fragner

T +43 7722 801 2835

[email protected]