ARGOS: Mit Multisensorik analysieren Forscher Recycling-Metalle in Echtzeit

Durch nicht funktionelles Recycling gehen wertvolle Edelmetalle der Platingruppe, Gold und Silber sowie Legierungselemente wie Nickel, Chrom, Wolfram und Niob dem Wirtschaftskreislauf verloren. Ebenso Seltene Erden. Benannt nach dem Allesseher Argos der griechischen Mythologie, entwickeln Forscher ein neues Multisensor-System, das Zielmetalle in Stoffströmen in Echtzeit erkennt und charakterisiert. Das Projekt wird im Rahmen der Fördermaßnahme „r4 – Innovative Technologien für Ressourceneffizienz – Forschung zur Bereitstellung wirtschaftsstrategischer Rohstoffe“ gefördert. „r4” sichert Hightech-Ressourcen und damit Zukunft.

Hohe Metallverluste

Die üblicherweise praktizierte Aufbereitungsinfrastruktur für metallreiche Abfallströme ist an den Aufschluss und die Trennung der Hauptkomponenten angepasst. Getrennt wird in Kunststoffe, Stahl, Aluminium, Kupferkonzentrate, Buntmetalle sowie edelmetallreiche Fraktionen, wie Leiterplatten. Bezogen auf wirtschaftsstrategische Metalle in Aschen der Müllverbrennung, Elektro- und Elektronikaltgeräten, Altfahrzeugen und Permanent-Magneten sind jedoch deutliche Verluste von bis zu 90 Prozent zu verzeichnen.

Halde mit Metallabfällen

Wie lassen sich Metallabfälle optimaler recyceln? Daran forscht „ARGOS“.

TSR Recycling GmbH & Co. KG

Durch den steigenden Einsatz von Legierungsmetallen sowie immer komplexere Materialverbünde, verändert sich die Qualität und Zusammensetzung dieser metallreichen Stoffströme laufend. Mit der derzeit verfügbaren Technik, etwa der visuellen Sortierung, können Metalle in Aufbereitungsanlagen nur in geringem Umfang legierungsspezifisch zurückgewonnen werden. Aus metallurgischer Sicht ist jedoch gerade die sortengerechte Spezifikation von Schrotten, ausgerichtet auf den nachfolgenden metallurgischen Prozess, ein wichtiges Instrument der Prozesssteuerung. Geringfügige Fehlsortierungen führen zwangsläufig zu erheblichen Verlusten im Prozess. Wirtschaftsstrategische Rohstoffe landen in der Schlacke, im Flugstaub oder verdünnt im Hauptmetallstrom.

Der bessere Prozess

Das Analyse-System „ARGOS“ soll in Echtzeit Zielmetalle in Reststoffen erkennen. Dazu wird ein Multisensor konzipiert, der verschiedene Sensoren zusammenfasst. Kernelement ist ein neu zu entwickelnder Röntgenfluoreszenzsensor. Zur Echtzeit-Messung sind die Analysegeräte direkt mit dem Produktionsprozess verbunden. Messdaten werden im Sekunden- bis Minutenbereich erhoben.

Das System „ARGOS“ beruht auf einer Verknüpfung sensor-basierter Partikelcharakterisierung, mathematischer Ableitungen und empirisch bekannter Stoffstromeigenschaften. Der Messumfang orientiert sich an den nachgelagerten Prozessen der Eisen- beziehungsweise Nichteisen-Metallurgie. Durch eine bessere Vorsortierung der Stoffströme und schnelle Erkennung von Qualitätsveränderungen können Metallverluste entlang der Wertschöpfungskette deutlich minimiert werden.

Breite Anwendung

Schwerpunktmäßig ist das Projekt ARGOS auf Legierungselemente  wie Nickel, Chrom, Wolfram, Niob, Kobalt und Tantal; auf Edelmetalle wie Gold, Silber und Platingruppenmetalle sowie in Magneten verwendete Seltene Erden wie Neodym, Praseodym und Dysprosium ausgerichtet. Langfristig können die entwickelten Detektions- und Steuerungsprinzipien auch auf Anwendungsfelder der Primärrohstoffgewinnung übertragen werden, um Ressourcen nachhaltiger zu nutzen.

Das Projektkonsortium bilden LLA Instruments, Siegfried Jacob Metallwerke, Steinert Elektromagnetbau, TSR Recycling, das Institut für Metallurgische Prozesstechnik und Metallrecycling an der RWTH Aachen sowie das Fachgebiet Kreislaufwirtschaft und Recyclingtechnologie der Technischen Universität Berlin. Prof. Dr.-Ing. Sabine Flamme vom Institut für Wasser-Ressourcen-Umwelt an der FH Münster koordiniert den Verbund. Als assoziierte Partner sind die Yale University und Steinert US an dem dreijährigen Projekt beteiligt.