Ressourcenschonendes Recycling von Aluminiumspänen zu hochwertigen Produkten

Clemens Cislo

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

Abstract

Aufgrund der stetig steigenden Nachfrage nach Aluminiumprodukten in vielen Sektoren der Industrie und dem hohen Energieverbrauch der Primärgewinnung des Metalls aus den Erzen, gewinnt die Sekundärgewinnung von Aluminium aus Schrotten zunehmend an Bedeutung. Da das konventionelle Recycling über die schmelzmetallurgische Verarbeitung, mit hohen Verlusten verbunden ist, wird versucht, die Ressourceneffizienz des Recyclings über alternative Prozesse zu verbessern. Dabei sollen, durch umformtechnische oder pulvermetallurgische Prozesse, zusammengefasst unter dem Begriff „Solid State Recycling“, direkt neue Produkte aus den Schrotten hergestellt werden, um die, mit der schmelzmetallurgischen Rückgewinnung verbunden, Verluste zu umgehen. Um alle nötigen Verarbeitungsschritte für die konventionellen und direkten Recyclingrouten aufzuzeigen, wird im Rahmen dieser Arbeit, am Beispiel von Spanschrotten der Aluminiumlegierung EN AW 6082, die gesamte Prozesskette zur Rückgewinnung dargestellt und diskutiert. Die wesentlichen Schritte zur Aufbereitung und Konsolidierung der Schrotte werden im Labormaßstab erforscht und bezüglich ihrer Umsetzbarkeit untersucht. Zu Beginn der Untersuchungen steht die Abtrennung der organischen Verunreinigungen, durch anhaftende Kühlschmierstoffe aus der spanenden Bearbeitung, im Vordergrund. Im Anschluss an den Reinigungsprozess, werden die Schrotte unter hohem Druck verdichtet, um die Handhabung zu erleichtern und ein einheitliches Ausgangsmaterial für die Konsolidierung zur Verfügung zu stellen. Um das Verbindungsverhalten der Spanschrotte und die wesentlichen Einflüsse darauf zu evaluieren, werden zwei umformtechnische Prozesse, Kaltfließpressen und High Pressure Torsion und ein pulvermetallurgisches Verfahren, Pulsed Electric Current Sintering, genauer untersucht. Die Ergebnisse der Arbeit zeigen, dass die Späne nach der Reinigung und Brikettierung, bei hinreichend großer, plastischer Deformation, auch im kalten Zustand verbunden werden können. Eine Erhöhung der Prozesstemperatur verringert dabei die notwendige Deformation zur Verbindung und reduziert die Blasenbildung bei nachgelagerter Wärmebehandlung. Auch die Applikation von gepulstem Strom, führt zur Verbindung zwischen benachbarten Spanpartikeln und kann besonders in Kombination mit Deformation und Temperatur zur Konsolidierung der Schrotte genutzt werden. Eine industrielle Anwendung, wird eine stufenweise Optimierung der Prozesskette erfordern, die in erster Instanz, durch reinere Schrotte, auch zur Effizienzsteigerung des konventionellen Recyclings führen wird. Erst eine erfolgreiche und wirtschaftliche Aufbereitung der Schrotte, wird in weiterer Folge eine tatsächliche Umsetzung der direkten Recyclingrouten ermöglichen. Dabei präsentiert sich, aufgrund des vorhandenen Prozessverständnisses und der Möglichkeit zur gezielten Steuerung der eingebrachten Deformation über die eingesetzte Werkzeuggeometrie, speziell das Strangpressen als vielversprechende Optionen für eine erfolgreiche Integration des Solid State Recyclings in bestehende Produktionsbetriebe.
Titel in ÜbersetzungResource efficient recycling of aluminum chips to high-quality products
OriginalspracheDeutsch
QualifikationDr.mont.
Gradverleihende Hochschule
  • Montanuniversität
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Weiß, Christian, Mitbetreuer (intern)
  • Lehner, Markus, Beurteiler B (intern)
  • Buchmayr, Bruno, Betreuer (intern)
  • Antrekowitsch, Helmut, Beurteiler A (intern)
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2020

Bibliographische Notiz

gesperrt bis null

Schlagwörter

  • Recycling
  • Solid State Recycling
  • Direktes Recycling
  • Nachhaltigkeit
  • Ressourceneffizienz
  • Aluminium
  • Späne
  • Spanschrott
  • Verfahrenstechnik
  • Thermische Reinigung
  • Pyrolyse
  • Chemische Reinigung
  • Umformtechnik
  • Brikettierung
  • Kompaktierung
  • Fließpressen
  • Extrusion
  • High Pressure Torsion
  • hochgradige plastische Deformation
  • Sintern unter Stromfluss
  • Spark Plasma Sintering
  • Pulsed Electric Current Sintering

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