СОРТИРОВКА МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ЛОМА
METAL SCRAP SORTING

Изобретение касается способа подготовки к переработке металлического лома, при котором осуществляется спектроскопический анализ состава металлического лома.
Большая часть используемой сегодня стали, в частности плоской стали из тонкого листа или горячекатаной полосы, при производстве или при переработке с получением заготовок снабжается покрытием, которое должно защищать сталь от коррозии. Особенно в области автомобильной промышленности часто применяются стали, оцинкованные электролитическим методом или методом погружения в расплав. Наряду с этим для тонкого листа применяются также органические покрытия на слое цинка, как правило, заранее нанесенном, в виде систем мокрого и порошкового лакокрасочного покрытия или нанесенных пленок, например, у так называемого «белого» продукта, т.е. у бытовой техники. В случае белой жести применяется цинковое покрытие, нанесенное электролитическим методом. Белая жесть играет роль, в частности, при изготовлении жестяных банок для пищевых продуктов, напитков, а также в области аэрозольных распылительных баллонов, причем часто добавляется нанесение лакокрасочного покрытия или пленочное покрытие банок из белой жести.
Возможность повторного использования связанных в стальном ломе сырьевых материалов в виде легирующих металлов желательна как с экологической, так и с экономической точки зрения. Однако проблематичным образом становится заметно, что повышающаяся и при этом часто высокая доля легирующих металлов в стальном ломе затрудняет целенаправленное повторное использование лома. В области литейной промышленности, например, для изготовления высокопрочного и вязкого слитка в автомобильной промышленности и промышленности извлечения ветряной энергии необходим стальной лом, который беден так называемым перлитообразующими компонентами, такими как марганец, молибден и ванадий. Затруднение, кроме того, заключается в том, что цинковое покрытие стального лома является нежелательным. Но при изготовлении сталей для глубокой вытяжки для автомобильной промышленности эти перлитообразующие компоненты служат именно для того, чтобы повышать прочность стали. Поверхность защищается от коррозии путем нанесения цинка. Высокий выход лома при обработке тонкого листа больше не может, таким образом, в возрастающей мере применяться в качестве незаменимого сырьевого материала для литейной промышленности. Другие сопутствующие элементы стального лома, такие как медь или олово, с одной стороны, являются вредными для стали, потому что они не могут удаляться металлургическим методом и оказывают негативное действие на механико-технологические свойства, но с другой стороны, являются замечательными перлитообразующими компонентами для чугуна с пластинчатым графитом.
В настоящее время легирующие компоненты стального лома, которые не желательны для целевого анализа, во время изготовления стали, насколько это вообще возможно металлургическим методом, переводятся в шлак. Таким образом, значительные количества собственно ценных сырьевых материалов фактически уничтожаются или, соответственно, связываются в форму, которая не допускает экономичного повторного использования.
Целесообразным был бы способ, с помощью которого предназначенный для рециклинга стальной лом перед применением в качестве вторичного сырья в черной металлургии сортировался по легирующим компонентам так, чтобы состав в значительной степени соответствовал составу заново изготовленного полностью из стального лома или при существенном добавлении стального лома чугуна или стали. Однако по уровню техники это обычно, во всяком случае, возможно, тогда, когда весь предназначенный для подготовки к переработке стальной лом по существу происходит из одного определенного места образования лома, где лом уже при возникновении разделяется. На практике, однако, строгое разделение лома с момента времени возникновения является исключением.
В отрасли рециклинга лома стараются сортировать лом на скрапных дворах по содержанию легирующих элементов. При этом лом, который считается высокосортным, держится отдельно и анализирутся на содержание легирующих элементов в выборочных пробах с помощью переносных аналитических приборов с оптическим принципом действия. Также берутся пробы отходов текущего производства ненадежного происхождения. Такой анализ, однако, может проводиться только тогда, когда поверхность кусков лома свободна от металлических или органических покрытий. Поэтому такого рода покрытия часть за частью сначала удаляются с помощью ручного шлифовального устройства, прежде чем после этого на чистой металлической поверхности сможет осуществляться анализ состава легирующих элементов. Отбор проб требует большого количества времени, дорог и статистически недостаточен из-за низкого количества проб по отношению к общему количеству лома.
Еще проблематичнее повторное использование амортизационных ломов. Этот лом чаще всего фрагментируется для повышения насыпного веса лома, так чтобы могли сокращаться транспортные расходы, или режется, чтобы обеспечить возможность применения посредством коротких после этого длин лома. Также статистически недостаточный анализ фрагментированного и резаного лома на легирующие компоненты в стали в настоящее время, однако, фактически невозможен, из-за чего часто, в частности, у фрагментированного лома возможны только второстепенные цели применения, такие как повторное использование в качестве арматурной стали. Однако в Германии арматурные стали составляют только второстепенную долю производства стали. Поэтому преобладающее количество фрагментированного лома экспортируется и, таким образом, извлекается из оборота.
Из документа DE 3718672 A1 известен способ, при котором металлические части подвергают анализу, при этом создается сигнал сортировки для активирования сортировочного устройства. Анализ осуществляется с помощью импульсного лазерного луча. В случае частей, снабженных покрытием, перед собственным анализом материал поверхности может выпариваться посредством лазерных импульсов. При сортировке делается различие только между разными металлами, т.е., например, алюминиевые части отделяются от медных частей. Этот способ может быть применим для очень тонких покрытий и небольшой пропускной способности сортировочной установки, например, для лома, оцинкованного погружением в расплав, с толщиной цинкового покрытия >10 мкм и производительностью сортировки, составляющей многие тонны в час, этот способ оказывается, однако, не выполнимым ни технически, ни экономически.
Таким образом, встает задача, предоставить способ, при котором лом может эффективно и экономично сортироваться по содержанию легирующих элементов, чтобы затем можно было использовать этом лом, в зависимости от состава, в каждом случае для наиболее экономичной и наиболее эффективной утилизации сырья.
Эта задача в соответствии с изобретением решается с помощью способа для подготовки к переработке металлического лома, включающего в себя следующие этапы:
- обработка металлического лома по меньшей мере одной жидкостью для удаления поверхностных покрытий,
- спектроскопический анализ состава металлического лома,
- сортировка металлического лома в зависимости от состава металлического лома и
- обработка жидкости для извлечения металлов, содержащихся в поверхностных покрытиях.
В соответствии с изобретением предоставляется способ, с помощью которого возможен автоматизированный и точный анализ и сортировка кусков металлического лома, в частности кусков стального лома, в зависимости от состава. При этом могут также учитываться небольшие количества легирующих компонентов, которые предпочтительно могут составлять менее 800 ppm (ч./млн). Кроме того, предпочтительно также при анализе регистрируются и учитываются при сортировке количества ниже 500 ppm, в частности, ниже 100 ppm, особенно предпочтительно ниже 10 ppm. Это может достигаться, в частности, за счет того, что на каждом куске лома выполняются и статистически оцениваются несколько измерений, при этом надлежащие положения для измерений были установлены заранее. Это приводит к особенно точному анализу состава. Иначе чем в уровне техники при этом выполняется не только грубая сортировка между кусками лома из одного определенного металла, с одной стороны, и кусками лома из другого металла, с другой стороны, более того, учитывается также тот факт, что лом, как правило, имеет разные легирующие компоненты, содержание которых при повторном использовании не может превышать определенные границы или, соответственно, должно лежать в заданных пределах. Таким образом, образующиеся количества лома в значительно более сильной мере, чем до сих пор, становится доступными также для качественно высоких целей повторного использования, в то время как до сих пор повторно используемый лом, в частности амортизационный лом, вследствие состава мог использоваться только для второстепенных целей применения.
Предпочтительным образом в соответствии с изобретением несколько процессов комбинируются друг с другом. Так, обработка металлического лома жидкостью для удаления поверхностных покрытий от металлических ломов целесообразна, чтобы таким образом можно было удалять и растворять металлические покрытия и затем извлекать металлы. Это касается в самую первую очередь цинка, применяемого в значительных количествах при производстве оцинкованных ломов. Неожиданным образом теперь удалось установить, что удаление поверхностного покрытия способствует такому значительному открытию находящегося под ним металла, что затем может осуществляться анализ с помощью спектроскопии для определения состава лома, без необходимости дополнительной обработки поверхности, например, механической с помощью шлифовального устройства и подобного. Таким образом, можно обойтись без чрезвычайно трудоемкого выхватывания отдельных кусков лома и обработки с помощью ручного шлифовального устройства, прежде чем гладкая поверхность сможет подвергаться анализу. При необходимости перед анализом может еще проводиться сушка обработанного жидкостью металлического лома для удаления пристающих остатков жидкости. Также в области фрагментированных амортизационных ломов, у которых открытие поверхности до сих пор почти не могло осуществляться уже из-за того, что зашлифовка поверхности многих мелких частиц была невозможна, возможен анализ с помощью предлагаемого изобретением способа. Одновременно этот способ также еще особенно экономичен, так как открытие гладкой, пригодной для анализа поверхности путем обработки металлического лома жидкостью вместо обработки с помощью шлифовального устройства дополнительно открывает возможность регенерации и повторного использования металлов, содержащихся в поверхностных покрытиях. Шаг подготовки жидкости для регенерации содержащихся в поверхностных покрытиях металлов экономически особенно интересен, однако для выполнения предлагаемой изобретением сортировки лома не обязательно необходим, поэтому соответствующий способ может пониматься как предлагаемый изобретением также без этого шага.
Обработка кусков лома одной или несколькими жидкостями (травление) может быть отделена в пространстве и времени от последующих шагов поштучной сортировки. Неожиданным образом оказалось, что после травления чаще всего на поверхности лома еще остается остаточная масляная пленка таким образом, что ржавление поверхности сильно замедляется во времени и возникающий налет ржавчины никоим образом не оказывает негативного влияния на последующий шаг анализа.
Поверхностные покрытия представляют собой, в частности, применяемые в большом объеме металлы цинк и олово. В частности, отделение цинкового покрытия может осуществляться с помощью кислого или щелочного раствора, при этом предпочтительно применение кислого раствора вследствие значительно более быстрого удаления покрытия при более низких температурах. Как было описано в международных заявках WO 2011/038746 A1 и WO 2010/034465 A1, при этом даже при удалении цинка кислотой обычно возникающее нежелательное одновременное растворение железа может в значительной степени подавляться путем добавления масла или предварительного наполнения кислого раствора ионами цинка. В частности, оказалось, что присутствие ионов цинка в кислом растворе приводит к значительному ускорению растворения цинка, так что время контакта с ломом, с которого должен удаляться цинк, может сокращаться так, чтобы растворение железа практически только успевало начаться. При объединении процесса растворения/травления и анализа непрерывный сигнал об остаточном количестве цинка на поверхности лома может подаваться в процесс травления, так чтобы этот процесс мог соответственно адаптироваться, в частности, в отношении времени контакта между ломом и жидкостью. Посредством этого сигнала можно, например, управлять скоростью транспортировки в вибрационном конвейере, который служит установкой для травления, посредством скорости транспортировки, в свою очередь, временем травления, а посредством времени травления, в свою очередь, внесением железа.
Кроме того, из уровня техники известны возможности удаления железа из раствора, например осаждение в виде гидроокиси, в виде ярозита, гетита или гематита. Соответствующие способы известны, например, из «Энциклопедии технической химии» Ульмана, 4-е издание, том 24, стр. 602 и следующие. В качестве кислоты применяется, в частности, серная кислота; концентрация серной кислоты составляет обычно 100-600 г/л, в частности, 150-500 г/л, например, приблизительно 250 г/л. Эта кислота обычно применяется при температурах в диапазоне от 15 до 70°C, предпочтительно от 40 до 60°C, при этом, как правило, достаточным является время контакта кислого раствора со стальным ломом, составляющее несколько минут. В опытах даже выяснилось, что достаточным является время контакта, равное 60 с.
Но возможно также удаление цинка в щелочной среде, такое как, например, описывается в описании изобретения к патенту EP 0996774 B1. Обычно применяется раствор гидроокиси натрия или, соответственно, калия, при этом количество гидроокиси натрия или, соответственно, калия предпочтительно составляет по меньшей мере 15 вес.%, чтобы обеспечить достаточно быстрое отделение цинкового слоя. Температура реакции должна быть > 75°C, чтобы реакция могла заканчиваться в течение макс. 2 ч. Чтобы дополнительно повысить скорость растворения цинка, отделение цинкового слоя может осуществляться как гальваническая коррозия, т.е. цинк служит анодом, на котором происходит окисление, переводящее цинк в ионы цинка, в то время как второй, устойчивый в щелочном растворе металл служит катодом, на котором может выделяться водород.
Оцинкованные куски лома предпочтительно предварительно классифицированы, при этом, в частности, целесообразна классификация по поверхностному покрытию и/или внешним свойствам. Под классификацией в соответствии с изобретением понимается, что куски лома соответственно предварительно рассортированы, при этом не в каждом случае необходим предварительный шаг сортировки. Если эти детали сравнимого происхождения, например, речь идет об отходах текущего производства бытовой техники или автомобилей, отдельный предварительный шаг сортировки может отсутствовать. В иных случаях целесообразна грубая предварительная сортировка. Таким образом обеспечивается, что при обработке кусков лома определенной жидкостью или же рядом жидкостей поверхностные покрытия у всех кусков лома удаляются настолько, чтобы на этапе анализа было возможно определение состава. Специалист может, например, без затруднений принять решение, для какого вида лома достаточна обработка кислым или щелочным раствором, а для какого лома предварительно должна проводиться обработка органическим травильным средством, таким как метиленхлорид.
После удаления поверхностных покрытий целесообразным образом следует шаг разъединения кусков лома. Таким образом обеспечивается, чтобы на этапе анализа мог определяться состав каждого отдельного куска лома, без препятствования анализу отдельных частей другими частями.
По одному из предпочтительных вариантов осуществления целесообразным образом после шага разъединения кусков лома определяются положения кусков лома, а также пространственные данные, в частности форма, кусков лома. После этого на основании определенных положений и пространственных данных осуществляется автоматизированное установление тех мест на кусках лома, в которых возможен спектроскопический анализ состава. Под положением, в частности, понимается положение куска лома на конвейерном устройстве. Когда куски лома движутся на конвейерном устройстве, положение куска лома в пространстве, разумеется, изменяется, однако не по отношению к конвейерному устройству.
Определение положения кусков лома может осуществляться с помощью шага трехмерного сканирования, который также может служить для получения пространственных данных кусков лома. При этом можно регистрировать форму кусков лома. На основании этого пространственные данные кусков лома, в частности форма, автоматически подвергаются аналитической оценке, в каких положениях без затруднений возможен спектроскопический анализ. Таким образом, анализ может значительно ускоряться, так как число неудачных шагов анализа сокращается до минимума. Технологии трехмерного сканирования, чаще всего выполняемого с помощью лазера, достаточно известны специалисту из уровня техники и применяются различным образом, например, для определение формы дуг зубьев, при быстром прототипировании и пр. Только в качестве примера ссылаемся на обзорную статью W.R.Scott, G.Roth, ACM Computing Surveys, Vol.35, 2003, S.64-96 „View Planning for Automated Three-Dimensional Object Reconstruction and Inspection“.
Вместо регистрации положения и формы с помощью трехмерного сканирования существуют также другие возможности. Например, положение куска лома может определяться путем электромагнитной индукции. Для этого могут быть предусмотрены катушки, например, под транспортерными лентами, которые вместе с конденсатором образуют колебательный контур, так что положение куска лома регистрируется электронным методом. Устройства, у которых с помощью электромагнитной индукции может регистрироваться присутствие металлического предмета, принципиально известны специалисту.
Получение пространственных данных кусков лома возможно также за счет того, что посредством (импульсного) лазера параллельно направлению транспортировки определяется линия высоты каждого куска лома через времени движения света. Это нужно для того, чтобы у кусков лома, которые внутри себя или между собой имеют сильное различие по высоте, подготавливать последующий процесс анализа так, чтобы светооптический процесс мог достаточно точно фокусироваться для собственного измерения. Полученные пространственные данные используются для того, чтобы устанавливать те места, в которых в следующем шаге осуществляется анализ состава стального лома. Путем определения линии высоты увеличивается время цикла процессов измерения и точность измерения. Кроме того, так в значительной степени посредством технологии измерений устраняется влияние возможных движений кусков лома относительно конвейерной ленты.
Для случая когда отдельные компоненты лома при спектроскопическом анализе оказываются не подлежащими анализу, например, потому что речь идет о посторонних частях из других металлических материалов или полимерного материала, или о кусках лома, у которых удаление поверхностного покрытия путем обработки указанной по меньшей мере одной жидкостью было неудачным, эти части после спектроскопического анализа могут автоматически отсортировываться и устраняться из сортировки. Таким образом исключается снижение качества фракций сортировки.
Обработка поверхности лома жидкостью может осуществляться как посредством того, что металлический лом направляется через соответствующую ванну для погружения (травление погружением), так и посредством того, что поверхность металлического лома опрыскивается жидкостью (травление распылением). Травление распылением, например, на вибрационном конвейере, обладает при этом тем преимуществом, что способ может осуществляться непрерывно, без необходимости время от времени обновлять содержимое всей ванны для погружения. В случае травления распылением жидкость должна собираться, чтобы можно было ее очищать.
Дальнейшая транспортировка лома может осуществляться с помощью вибрационного конвейера, в котором также может проводиться само травление распылением. При этом речь идет здесь о механических конвейерных устройствах для сыпучих грузов различного рода, у которых предназначенная для транспортировки среда движется посредством вибраций. Характерный вибрационный конвейер в виде вибрационного желоба имеет транспортный желоб, который для транспортировки движется наискосок вверх в направлении транспортировки и назад, т.е. движение включает в себя вертикальную компоненту, а также горизонтальную компоненту в направлении транспортировки. Таким образом, транспортируемый материал кидается вверх и, после того как транспортный желоб сам отодвинулся назад, снова попадает в область, находящуюся в направлении транспортировки ближе к выходному концу транспортного желоба. Помещенный на входном конце на транспортный желоб транспортируемый материал, таким образом, постепенно «подвигается» в направлении выходного конца, при этом вследствие вибраций он всегда кидается несколько вверх и в направлении выходного конца. Другой формой вибрационного конвейера является качающийся лоток, у которого, в противоположность описанному выше вибрационному желобу, транспортный желоб совершает только возвратно-поступательное движение, то есть только по горизонтали, но без вертикальной компоненты. Таким образом, «бросок» транспортируемого материала не происходит, более того, этот материал с каждой вибрацией скользит несколько дальше в направлении транспортировки. При каждой вибрации транспортный желоб движется сначала в направлении транспортировки, прежде чем в конце этого движения он рывком ускоряется в противоположном направлении. Вследствие инерции частей лома они всегда еще скользят на некоторое расстояние дальше в направлении транспортировки.
Травление распылением с помощью вибрационного конвейера обладает тем преимуществом, что положение кусков лома постоянно изменяется, так что все стороны смачиваются жидкостью. Чтобы усилить этот эффект, дно транспортного желоба может быть снабжено одной или несколькими ступенями или прочими препятствиями, которые служат для того, чтобы происходило вращение кусков лома. Другое преимущество обработки лома внутри вибрационного конвейера заключается в том, что во время движения тряски отдельные части лома регулярно касаются друг друга и в случае частей с острыми кромками поверхности взаимно повреждаются. Такого рода повреждения покрытия упрощают отделение, так как это покрытие часто представляет собой пассивирующий слой. При необходимости транспортный желоб может также иметь сливы, через которые может стекать жидкость. Целесообразным образом жидкость собирается внутри транспортного желоба.
Спектроскопический анализ состава кусков лома осуществляется предпочтительно в движении, т.е. весь способ выполняется в одном непрерывном процессе. Предпочтительно другие шаги способа, такие как определение положения и пространственных данных кусков лома, отсортировка компонентов лома и сортировка частей лома, также осуществляются в движении. Чтобы обеспечить высокую пропускную способность, целесообразно двигать куски лома со скоростью по меньшей мере 2 м/с. При этом могут, в частности, применяться транспортерные и конвейерные ленты.
Движение кусков лома может, в частности, выполняться с помощью транспортерных и конвейерных лент, а также с помощью вибрационных конвейеров, в частности вибрационных желобов или качающихся лотков. Для дополнительного повышения эффективности предназначенный для обработки лом целесообразным образом перед вступлением в контакт с жидкостью может подвергаться механической предварительной обработке, в частности измельчаться, подвергаться обработке для повышения шероховатости и/или деформироваться иным образом, чтобы увеличить поверхности контакта с жидкостью. Измельченные куски лома также должны, однако, еще иметь размер, который допускает спектроскопический анализ.
В частности, при наличии дополнительных органических покрытий металлический лом может также поочередно приводиться в контакт с несколькими разными жидкостями для отделения разных покрытий. Например, сначала может осуществляться обработка травильным средством для удаления органического покрытия, прежде чем произойдет контактирование с серной кислотой, которая служит для удаления цинка с металлического лома. В качестве травильного средства применимы, в частности, органические растворители, такие как алифатические или ароматические углеводороды, хлоруглеводороды, спирты, гликольэфиры, сложные эфиры дикарбоновой кислоты, ацетоны и подобное. Особенно часто применяется метиленхлорид. Но в зависимости от хода реакции можно также удалять органическое покрытие одновременно в ходе кислотной или щелочной обработки, при этом выяснилось, что растворение металлического поверхностного покрытия приводит к тому, что одновременно отделяются находящиеся на нем прочие покрытия, такие как лакокрасочные покрытия. Предположительно причиной этого следует считать то, что другие покрытия пропускают кислоту или щелочь и после растворения металлического покрытия со стального лома теряют свою стойкость и также отделяются. В большинстве случаев обработка кислым или щелочным раствором оказывается уже достаточной.
После этого на чистой поверхности может проводиться спектроскопический анализ состава металлического лома с помощью принципиально известных в уровне техники способов, в частности, с помощью лазерной спектроскопии, рентгенофлуоресцентной спектроскопии или фотоэлектронной спектроскопии. Особенно предпочтительным является способ лазерно-искровой эмиссионной спектрометрии (ЛИЭС), при которой очень короткий, обладающий высокой энергией лазерный импульс фокусируется на подлежащей исследованию поверхности. Происходящий там локальный сильный нагрев материала приводит к образованию эмитирующей свет плазмы, причем эта эмиссия является характеристической для каждого материала. Другим способом является лазерная абляция, при которой посредством фокусированного лазерного луча снимаются небольшие количества проб, которые посредством газового потока приносятся в детектор и там характеризуются.
В случае рентгенофлуоресцентной спектроскопии проба материала возбуждается высокоэнергетическим рентгеновским излучением, после чего выбиваются близкие к ядру электроны атомов, имеющихся в пробе материала. Электроны более высокого уровня энергии занимают места выбитых электронов, высвобождающаяся при этом энергия выделяется в виде специфического для элементов флуоресцентного излучения и может аналитически оцениваться с помощью детектора излучения.
В случае фотоэлектронной спектроскопии сначала электрон в подлежащем анализу твердом теле возбуждается посредством попадающего фотона и транспортируется к поверхности, прежде чем он затем выйдет в виде фотоэлектрона. Направление выхода и кинетическая энергия фотоэлектронов позволяет делать заключения о составе твердого тела. В частности, речь может идти о рентгено-фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС).
Целесообразно осуществлять способ по возможности автоматизировано. При этом куски металлического лома могут проводиться мимо сенсора спектрометра, однако можно также, наоборот, проводить сенсор мимо кусков металлического лома. Предпочтительно не только, как в уровне техники, берутся выборочные пробы для оценки одной большой генеральной совокупности, более того, проводится анализ, при котором проводятся множество измерений, для которых осуществляется статистическая аналитическая оценка, так что устраняются пики в совокупности результатов измерений для одного куска лома, чтобы можно было сделать конкретный вывод о составе и легирующих компонентах отдельных кусков лома. Расстояние между отдельными точками, в которых проводится измерение, составляет предпочтительно несколько миллиметров. Даже очень малые количества легирующих добавок, таких как содержания низколегированных мелкозернистых компонентов, таким образом определимы и могут учитываться при сортировке. Наряду со спектроскопическим анализом состава кусков лома способ может также включать в себя определение или оценку массы отдельных кусков лома.
Также последующая одно- или многоступенчатая сортировка должна предпочтительно осуществляться автоматизированно, при этом должны устанавливаться определенные критерии сортировки в зависимости от применения металлического лома. В частности, могут задаваться верхние границы для различных металлов, содержащихся в металлическом ломе, например, в отношении цинка, олова, марганца, меди, хрома, никеля, молибдена, ванадия и/или ниобия. Для некоторых целей применения имеет решающее значение, чтобы в повторно используемой стали определенные элементы не встречались или во всяком случае встречались с очень малом количестве. Разумеется, также можно проводить сортировку металлических ломов с учетом того, чтобы содержания определенных металлов всегда имели определенный порядок величины, чтобы таким образом получать сортированные металлические ломы, состав легирующих элементов которых по возможности аналогичен желаемому составу легирующих элементов. Также можно отсортировывать все ломы, которые содержат мелкозернистые компоненты. Кроме того, при сортировке можно относить куски лома определенного состава к фракции сортировки, которая имеет аналогичный состав, причем эта фракция сортировки, в свою очередь, используется для целей применения, при которых желательны соответствующие составы легирующих элементов. Таким образом получают сортированные ломы, состав легирующих элементов которых по возможности аналогичен желаемому составу легирующих элементов, например с повышенным содержанием меди. Также можно путем целенаправленной сортировки целенаправленно компенсировать известные свойства легирующих компонентов при образовании окалины, при этом соответственно высокая доля этих легирующих элементов уже учитывается в составе лома. Сортировка может осуществляться с помощью распространенных способов механически или пневматически, например, когда непрерывно транспортируемые по транспортерной ленте металлические ломы направляются в зависимости от потребности и собираются в различных приготовленных резервуарах.
Предпочтительно жидкости для отделения поверхностных покрытий по меньшей мере частично очищаются для извлечения металлов, содержащихся в поверхностных покрытиях. Это касается в первую очередь цинка, применяемого в значительных количествах при производстве оцинкованных ломов. Таким образом, способ становится особенно экономичным, так как при обработке жидкостью не только создается возможность спектроскопического анализа, но и достигается извлечение ценных металлов. Осажденная из жидкости (травильного электролита) соль металла должна при этом содержать только следы органической примеси. Это должно обеспечиваться в процессе отделения (процессе травления) путем надлежащих мер. Неожиданным образом оказывается, что внесенное при условиях окружающей среды посредством стального лома из скрапных дворов коррозионно-защитное масло или масло для обработки давлением при высокой плотнсоти подачи порядка величины, равной одному грамму масла на квадратный метр поверхности лома, после собственного процесса травления быстро и полностью может отделяться и удаляться в надлежащем месте. При слишком высоком ожидаемом внесении масла, таком как, например, при непосредственном и без временного хранения применении отходов текущего производства из штамповочных цехов, поверхность лома может, однако, предварительно обезжириваться. Наряду с цинком часто применяемыми и ценными металлами являются, например, также олово и хром, которые, таким образом, могут использоваться повторно.
Этапы способа обработки кусков лома по меньшей мере одной жидкостью, разъединение кусков лома, определение положения и пространственных данных кусков лома и/или спектроскопический анализ состава кусков лома при необходимости могут также повторяться однократно или многократно. Когда, например, при спектроскопическом анализе получается, что целесообразная сортировка ввиду состояния поверхности кусков лома еще не возможна, цикл вышеназванных этапов способа может осуществляться повторно. При этом повторно проводится обработка кусков лома жидкостью для удаления еще оставшихся поверхностных покрытий. Поверхностные покрытия, таким образом, удаляются поочередно. Выбор жидкости может осуществляться в зависимости от спектроскопического анализа, т.е. когда при спектроскопическом анализе было установлено, что определенное поверхностное покрытие, как и прежде, имеется в наличии, предпочтительно автоматизированно выбирается жидкость, которая в состоянии удалить соответствующее покрытие. Затем целесообразным образом снова происходит разъединение кусков лома, чтобы обеспечить возможность анализа, не нарушаемого другими кусками лома, сопровождающееся определением положения и пространственных данных и спектроскопическим анализом. Вышеназванный цикл может также выполняться многократно, пока спектроскопический анализ не покажет, что дальнейшее отделение покрытия больше не требуется. При определенных обстоятельствах может быть также достаточно повторное выполнение только шагов отделения покрытия и спектроскопического анализа, пока не будет возможна сортировка.
При необходимости в описанные циклы повторяющихся шагов способа могут также включаться другие этапы сортировки компонентов лома и/или автоматизированной сортировки кусков лома. Например, может произойти, что хотя некоторые куски лома уже могут подвергаться окончательной сортировке, однако другие еще нуждаются в дополнительной обработке. В этом случае последние названные куски лома возвращаются для повторного проведения обработки жидкостью. Также можно выполнять многократно только отдельные этапы способа, а другие этапы способа, напротив, только однократно.
Разъединение кусков лома может осуществляться таким образом, чтобы друг за другом располагались несколько модулей, которые двигают куски лома с различной скоростью. Например, первый модуль может двигать куски лома с относительно низкой скоростью, например 5 м/мин. Из этого модуля куски лома передаются в другой модуль, которые двигает куски лома со значительно более высокой скоростью, например 180 м/мин. Таким образом, увеличивается расстояние между кусками лома, т.е. происходит разъединение, которое позволяет выполнять отдельный анализ. При необходимости между модулями с минимальной и максимальной скоростью могут располагаться другие модули, через которые куски лома движутся со средними скоростями. Характерным каскадом скоростей является, например: 5 м/мин - 25 м/мин - 100 м/мин - 180 м/мин.
В случае необходимости после разъединения кусков лома скорость может снова снижаться, чтобы можно было проводить определение положения и пространственных данных, например, посредством трехмерного сканирования, и спектроскопический анализ, однако это, как правило, не требуется. Модули могут представлять собой как вибрационные конвейеры, так и транспортерные ленты, при этом обычно модули с более низкой скоростью представляют собой вибрационные конвейеры, а модули с более высокой скоростью транспортерные ленты. В частности, модуль с минимальной скоростью может представлять собой вибрационный конвейер (вибрационный желоб или качающийся лоток), а модуль с максимальной скоростью транспортерную ленту. Применение вибрационных конвейеров в начале разъединения также целесообразно, постольку поскольку свободно соединенные друг с другом, например слегка сцепленные, куски лома могут таким образом отделяться друг от друга.
В частности, возможно разъединение путем надлежащей комбинации транспортировки в вибрационных желобах и на транспортерных лентах. За счет импульса каждого куска лома в вибрационных желобах, активированного вертикальной компонентой ускорения, равного многократному ускорению свободного падения, удается сначала равномерно распределять куски лома по поверхности вибрационного желоба. Затем куски лома посредством определенных препятствий потока могут принудительно направляться по заданным траекториям. В направлении транспортировки куски лома ускоряются, при этом, в частности, может осуществляться переход от вибрационных желобов к транспортерным лентам. Путем целенаправленного влияния на скорость в нескольких, предпочтительно по меньшей мере трех регулируемых независимо друг от друга по скорости участках или, соответственно, модулях, будет достигнуто разъединение на последующем участке, на котором осуществляются измерения. Расстояние между кусками на траекториях зависят от их геометрии и действующего требования к аналитическим оценкам, которое, в частности, предусматривает очень низкие доли легирующих элементов.
Взаимное согласование скоростей транспортировки модулей будет осуществляться в зависимости от требований к разъединению предпочтительно посредством основного технологического параметра. Этот параметр целесообразным образом определяется при уже происходящем определении формы и положения кусков лома посредством трехмерного сканирования или других способов.
Изобретение касается, в частности, подготовки стального лома, у которого изложенная выше проблематика имеет место в особой мере и который образуются в больших количествах. В принципе, предлагаемый изобретением способ применим, однако, также для других металлических ломов, у которых рециклинг затруднен из-за поверхностных покрытий. Можно назвать, в частности, алюминиевый, цинковый и медный лом. Разумеется, что обработка лома для отделения поверхностного покрытия изменяется в зависимости от вида лома.
По одному из особенно предпочтительных вариантов осуществления изобретение касается способа подготовки оцинкованных и предварительно классифицированных кусков стального лома, включающего в себя следующие шаги:
- обработка кусков стального лома в зависимости от классификации по меньшей мере одной жидкостью для отделения поверхностных покрытий, причем эта жидкость представляет собой кислый или щелочной раствор,
- разъединение кусков стального лома,
- определение положений кусков стального лома, а также пространственных данных кусков стального лома и автоматическое установление мест на кусках стального лома, в которых возможен спектроскопический анализ состава, на основании определенных положений и пространственных данных,
- спектроскопический анализ состава кусков стального лома на множество легирующих компонентов, при этом на каждом куске стали проводятся и подвергаются автоматизированной статистической оценке несколько измерений,
- автоматизированная отсортировка компонентов стального лома, поверхность которых после обработки указанной по меньшей мере одной жидкостью не допускает спектроскопического анализа, и
- автоматизированная сортировка кусков стального лома по составу, причем эта сортировка проводится с учетом того, чтобы содержания определенных легирующих компонентов всегда не превышали заданную верхнюю границу или лежали внутри заданного диапазона.