Die Späneaufbereitung im Metallbereich ist ein hochspezialisierter Prozess
Er zielt darauf ab, Metallspäne, die als Nebenprodukte bei Zerspanungsprozessen (z.B. Drehen, Fräsen, Bohren) entstehen, effizient zu verarbeiten, um Materialverluste zu minimieren und wertvolle Rohstoffe zurückzugewinnen. In der metallverarbeitenden Industrie spielen diese Prozesse eine bedeutende Rolle, da sie die Wirtschaftlichkeit verbessern und die Umweltbelastung durch Wiederverwertung und Recycling reduzieren.
Die Metallspäne enthalten oft noch Rückstände wie Kühlschmierstoffe (KSS) und müssen deshalb vor der Wiederverwertung aufbereitet werden. Der Prozess der Späneaufbereitung umfasst mehrere Schritte, die darauf abzielen, die Späne zu reinigen, zu verdichten und für das Recycling oder die Wiederverwertung vorzubereiten.
Effiziente Späneaufbereitung als Schlüssel zur Ressourcennutzung in der Metallindustrie
Zerkleinerung der Metallspäne
Die Metallspäne, insbesondere lange und verdrillte Späne, müssen zunächst zerkleinert werden, um eine gleichmäßige und handhabbare Größe zu erreichen. Dies ist notwendig, um die Weiterverarbeitung, insbesondere die Brikettierung oder das Schmelzen, effizienter zu gestalten. Lange Späne führen häufig zu Verstopfungen in Fördersystemen oder beeinträchtigen nachgelagerte Prozesse.
Schneidmühlen oder Zerkleinerungsmaschinen kommen zum Einsatz, um die Späne auf eine einheitliche Größe zu bringen, die für die folgenden Verfahrensschritte optimiert ist. Dieser Schritt sorgt für eine Reduzierung des Volumens und verbessert die Handhabbarkeit in automatisierten Fördersystemen.
Technologische Überlegungen:
Die Zerkleinerung wird häufig an die spezifische Materialhärte und -eigenschaften angepasst, um Energie effizient zu nutzen und unnötigen Verschleiß der Maschinen zu vermeiden.
Späne aus unterschiedlichen Legierungen (z.B. Aluminium, Stahl, Titan) erfordern unterschiedliche Zerkleinerungsstrategien.
Entölung und Entwässerung
Metallspäne, die während der Bearbeitung mit Kühlschmierstoffen (KSS) oder anderen Flüssigkeiten in Berührung kommen, enthalten oft beträchtliche Mengen dieser Stoffe. Diese müssen entfernt werden, um die Späne für das Recycling geeignet zu machen und die Wiederverwendung der Kühlschmierstoffe zu ermöglichen. Zentrifugen oder Schneckenpressen werden verwendet, um die Kühlschmierstoffe aus den Spänen zu entfernen. Durch Zentrifugalkräfte oder Druck wird die Flüssigkeit von den Metallspänen getrennt und aufgefangen. Die zurückgewonnenen Flüssigkeiten können in den Produktionsprozess zurückgeführt oder umweltgerecht entsorgt werden.
Technologische Überlegungen:
Eine KSS-Rückgewinnungsrate von bis zu 98 % ist möglich, was nicht nur die Entsorgungskosten für verschmutzte Flüssigkeiten reduziert, sondern auch die Produktionskosten senkt.
Moderne Entölungssysteme sind häufig mit Filtertechnologien kombiniert, um die Reinheit des zurückgewonnenen Kühlschmierstoffs sicherzustellen.
Brikettierung der Metallspäne
Nach der Zerkleinerung und Entölung werden die Metallspäne oft in Briketts verdichtet. Dieser Schritt reduziert das Volumen der Späne erheblich und erleichtert die Lagerung, den Transport sowie das Recycling. Darüber hinaus verbessert die Brikettierung die Effizienz im Schmelzprozess, da dichter gepacktes Metallmaterial gleichmäßiger schmilzt und weniger Energie verbraucht. Brikettierpressen üben hohen Druck auf die Metallspäne aus, um stabile, dichte Briketts zu erzeugen. Diese Briketts haben ein wesentlich kleineres Volumen als lose Späne, wodurch sie leichter zu handhaben sind und weniger Platz benötigen.
Die Brikettierung sorgt auch dafür, dass sich eventuell verbliebene Kühlschmierstoffe weiter herauspressen lassen.
Technologische Überlegungen:
Brikettierpressen müssen an das Material angepasst werden: Aluminiumspäne lassen sich anders verdichten als Stahlspäne.
Die Briketts weisen je nach Material und Pressdruck eine unterschiedliche Dichte auf, was die Weiterverarbeitung beeinflusst (z.B. im Schmelzprozess).
Förderung und Handhabung
Ein integraler Bestandteil der Späneaufbereitung ist die effiziente Handhabung und Förderung der Späne. Automatisierte Fördersysteme transportieren die Späne von den Bearbeitungsmaschinen zu den Zerkleinerungs- und Entölungsanlagen. Häufig werden Förderschnecken oder Rinnenförderer eingesetzt, um die Späne reibungslos durch die verschiedenen Stufen der Aufbereitung zu leiten.
Eine wichtige Überlegung bei der Gestaltung solcher Fördersysteme ist die Vermeidung von Blockaden durch lange oder verkettete Späne, weshalb Zerkleinerungssysteme oft direkt in die Fördereinheiten integriert sind. In modernen Anlagen werden diese Systeme oft mit Industrie-4.0-Technologien kombiniert, um die Abläufe zu überwachen und zu optimieren.
Sortierung und Recycling der Späne
Metallspäne sind häufig ein Gemisch aus verschiedenen Legierungen, die nicht immer gemeinsam recycelt werden können. Daher ist es notwendig, die Späne vor dem Recycling zu sortieren. Automatisierte Magnetabscheider oder sensorbasierte Sortiersysteme können verwendet werden, um unterschiedliche Metallarten zu trennen, z.B. Eisen- von Nichteisenmetallen.
Ein weiteres Sortierkriterium ist die Reinheit der Späne: Verunreinigte Späne können den Recyclingprozess behindern oder die Qualität des Endprodukts verringern.
Technologische Überlegungen:
Der Einsatz von Röntgenfluoreszenz-Scannern ermöglicht eine präzise Erkennung und Trennung von Legierungen, was besonders bei hochwertigen Materialien wie Titan oder Nickel von Bedeutung ist.
Sortierte und gereinigte Metallspäne können direkt in Schmelzöfen oder zurück in den Produktionsprozess geführt werden.
Energie- und Ressourceneffizienz
Ein zentraler Vorteil der Späneaufbereitung ist die Wiederverwertung der Metallspäne im Rahmen des Rohstoffkreislaufs. Durch die effiziente Rückführung von Metall in den Produktionsprozess werden Primärrohstoffe geschont und die Umweltbelastung reduziert. Gleichzeitig werden die Betriebskosten durch die Wiederverwendung von Kühlschmierstoffen und die Reduzierung des Transportvolumens gesenkt. Durch den Einsatz von energiesparenden Maschinen und intelligenten Steuerungssystemen kann der Energieverbrauch in den einzelnen Prozessstufen optimiert werden.
Die Kombination aus Zerkleinerung, Entölung und Brikettierung sorgt dafür, dass die Metallspäne eine hohe Wertigkeit für den Recyclingprozess haben und als hochwertiger Sekundärrohstoff betrachtet werden können.
