Nova tecnologia de classificação para separação pura de ligas de alumínio

A STEINERT apresenta seu sistema de classificação para a separação de ligas de alumínio na feira Aluminium em Düsseldorf (29/11 a 01/12/2016, pavilhão 11, estande H61)

(Comunicado à imprensa PDF)

Assim que começamos a nos mover, o alumínio está especialmente envolvido. Não somente porque as carrocerias são feitas cada vez mais de alumínio. A Pickup Ford F-150 ou o Jaguar XE são apenas dois exemplos conhecidos dessa tendência em direção ao automóvel com uso intensivo de alumínio. Está claro que esse desenvolvimento aumentará a demanda por alumínio de alta qualidade. Ao mesmo tempo, num processo de prensagem durante um dia de produção industrial em larga escala, são gerados resíduos de produção de até 50% de um produto que há tempos não podia ser reciclado devido à falta de capacidade de separação. Isso muda agora, pois o STEINERT LSS (sistema de classificação por laser) permite a separação de acordo com as ligas.

Em prensagens de painéis da carroceria, são geradas até 50% de sucatas de fabricação, o que representa um recurso valioso e deve ser mantido no ciclo do produto por razões econômicas e ecológicas. Para isso, no entanto, é necessário pré-classificar a sucata de liga pura, para usar os fluxos de materiais resultantes após a refusão, sem degradação ou ligamento.

"Até o momento, a separação mecânica a seco das ligas de alumínio 2xxx e 7xxx com maior teor de cobre ou zinco por meio do STEINERT XSS T (transmissão de raios X) foi reconhecida como de última geração", afirma Uwe Habich, Diretor Técnico da Steinert. "No entanto, a separação pura da sucata de alumínio nos grupos de ligas 1xxx a 7xxx não era praticável em escala tecnológica. Não havia uma tecnologia de trabalho em linha e industrialmente aplicável. Nosso STEINERT LSS (sistema de classificação por laser) com a mais moderna tecnologia LIBS torna isso possível agora e complementa o processo de classificação."

Karl Hoffmann, Gerente de Desenvolvimento de Negócios da STEINERT, resume a motivação por trás do desenvolvimento: "Com o crescente uso de produtos laminados em alumínio na indústria automotiva (grupos de ligas 5xxx e 6xxx), serão geradas quantidades significativas de novas sucatas a curto prazo, que devem ser mantidas separadas ou classificadas de acordo com grupos de ligas. Ao mesmo tempo, há uma necessidade maior de alumínio reciclado. Como especialista em classificação, respondemos com o uso do STEINERT LSS em funcionamento com a mais nova tecnologia LIBS. Nós estamos direcionando nosso foco para os processadores de sucatas novas ou resíduos de produção de prensagem de alumínio – para as empresas que precisam separar ligas 5xxx e 6xxx e utilizar o alumínio reciclado no mesmo nível de valor agregado."

A tarefa de classificação de resíduos de prensagem de ligas 5xxx e 6xxx consiste em separar primeiro a mistura de material triturado para que possa ser tratado num sistema de classificação por sensores. “Para isso, desenvolvemos uma configuração de diferentes calhas de alimentação com correia transportadora, que garante que o material sempre passe pelo laser para que os pulsos de laser encontrem com a superfície do material. Com isso, pequenas partículas de material evaporam. A luz visível resultante é simultaneamente registrada e analisada, de modo que a liga, bem como seus componentes individuais, são detectados e a proporção da liga também é determinada", explica Habich.

O processo de classificação acontece em altas velocidades de transporte de 2 a 3 m/s. Os métodos de calibragem armazenados no instrumento de medição analisam por padrão as concentrações dos elementos de ligas de Cu, Fe, Mg, Mn, Si, Zn e Cr.

A fração de alumínio ou a liga, identificada por laser, como uma liga 6xxx por exemplo, é retirada enquanto o material restante é transportado na correia transportadora. "Os testes realizados em nosso próprio laboratório resultaram numa taxa de descarga de 90%, com uma pureza de 99%", disse Habich. Para os testes, foram utilizadas ligas 5xxx e 6xxx não separadas, fornecidas por uma laminadora que recolhe a mistura de material de uma fábrica automotiva e, em geral, a funde diretamente.

Se a planta não trabalhar no limite de capacidade, seria possível, em uma segunda operação de classificação, trabalhar apenas com o material não identificado e descarregá-lo, de modo que, posteriormente, duas frações de alumínio puro e uma fração residual estejam presentes. "Por outro lado, as quantidades restantes após a primeira operação não são desperdícios, porque podem ser revendidas com o preço normal da sucata, sem uma reavaliação no preço", disse Habich.

Pode-se afirmar que os resíduos de liga nas plantas de prensagem são separados diretamente, de acordo com o lema: "Os 5000 para o contêiner azul e os 6000 para o contêiner vermelho". No entanto, é preciso lembrar que nas plantas de prensagem estão em uso muitas prensas, que são utilizadas de maneira flexível para diferentes produtos e ligas. A quantidade total de sucata produzida a partir de diferentes ligas não pode ser descarregada separadamente em termos logísticos. Normalmente, atrás das prensas ficam as esteiras de descarga das sucatas, que são conduzidas até uma grande esteira de coleta, onde as sucatas finalmente se misturam.

Amortização da planta em um ano

Com sua nova tecnologia de classificação, a STEINERT está voltada principalmente para recicladores de sucatas novas e resíduos de produção. Essas empresas estão fundamentalmente interessadas em um tratamento específico de ligas, porque é possível vender o material não misturado com uma revalorização. Enquanto isso, o especialista em classificação negocia com uma recicladora de metal, que coleta os resíduos de produção, a operação piloto para fluxos relacionados à produção.

Para as recicladoras de metal, esse processo de classificação deve trazer uma compensação financeira bem rápida por meio da espectroscopia a laser. De acordo com as recicladoras de metal, pode-se obter uma receita maior de 300 a 400 euros por tonelada pela fração de alumínio livre de liga. Com o uso de instalações com sensores, os custos de classificação ficam entre 20 e 30 euros por tonelada.

A instalação oferecida pela STEINERT terá um rendimento de várias toneladas por hora. "Mas mesmo com a produção de uma tonelada por hora, com receita adicional de 300 euros e uma operação de 8.000 horas por ano, podem ser alcançados 2,4 milhões de euros de receita adicional", calcula Habich. Neste exemplo, o cálculo é que a própria instalação se pagaria depois de aproximadamente meio ano. Se alguém calcula de forma mais conservadora, com uma revalorização menor, tal planta ainda se paga dentro de um ano.

Com sua nova tecnologia de classificação, a STEINERT se volta principalmente para sucatas novas. Com o aumento das quantidades de retorno de ligas forjadas de reciclagem de veículos fora de uso, a tecnologia também deve ser cada vez mais interessante para sucatas velhas. Mesmo hoje, grandes quantidades de ligas forjadas de alumínio são produzidas pelas grandes recicladoras de veículos fora de uso, para as quais compensaria a aquisição de um sistema de classificação com tecnologia LIBS.

O que é LIBS?

LIBS, ou espectroscopia de plasma induzida por laser (em inglês, Laser induced breakdown spectroscopy), refere-se ao método de medição usado para identificar o material a ser classificado. Nesse tipo de espectroscopia a laser, um pulso de laser altamente energético é irradiado na amostra a ser verificada. Uma pequena parte do material aparece na superfície e é formado um plasma, no qual átomos, íons e moléculas estão num estado energeticamente enriquecido e emitem luz. Estas emissões são coletadas através de componentes ópticos e inseridas num espectrômetro. Aqui surge um espectro dependente do comprimento de onda com linhas atômicas significativas dos elementos do material de teste.

Uma grande vantagem da tecnologia LIBS é que as intensidades espectrais das linhas atômicas são proporcionais às concentrações dos elementos na amostra. Como isso, o método de medição LIBS pode ser utilizado para análise elementar quantitativa.

LIBS é um método de análise multielementar: A partir de cada espectro individual medido, podem ser determinados os níveis de concentração de todos os elementos existentes numa amostra. Além disso, os tempos curtos de medição e de análise são pré-requisitos para o uso da tecnologia em condições de processo industrial com elevado fluxo de materiais.

A tecnologia LIBS, como um método rápido de análise para ligas de alumínio em dispositivos portáteis, já é considerada segura e conta com a confiança de comerciantes e processadores de sucata. Os componentes principais dos analisadores LIBS evoluíram significativamente na última década, tornando-se mais robustos, compactos e mais baratos.

O funcionamento da tecnologia LIBS

A caracterização da composição química na área da reciclagem de metais envolve o uso de lasers de medição robustos, que operam em frequências de repetição entre 20 e 100 kHz a uma potência de laser constante. Devido aos curtos tempos de medição, podem ser medidos, analisados e posteriormente classificados até mesmo pequenos objetos em esteiras na velocidade de até 3 m/s sem contato. Para garantir a independência de formas e alturas variáveis de objetos de medição com precisão de análise consistentemente alta, um ajuste automático da ideal profundidade de campo é realizado antes de cada medição individual (foco automático).

Opcionalmente, a função de pré-ablação (pré-limpeza da faixa de medição) pode ser usada com um segundo laser. Nessa configuração, o laser pré-ablação transporta o material de superfície em uma faixa. Em seguida, o laser de análise chega exatamente a essa faixa. Com tal método, muitos revestimentos são removidos antes da medição, como os revestimentos coloridos ou anodizados, por exemplo. Assim, o uso de um laser pré-ablação aumenta a precisão da análise.

Métodos de calibragem armazenados no instrumento de medição por padrão analisam as concentrações dos elementos de liga Cu, Fe, Mg, Mn, Si, Zn, Cr. As faixas de concentração disponíveis estão adaptadas aos requisitos da norma EN 573. Se solicitado pelo cliente, uma análise de elementos adicionais pode ser fornecida. Com base nos resultados da análise dos elementos, o objeto é então atribuído a uma classe de cliente (aqui, especificamente, um grupo de alumínio).

Conclusão

Com o sistema de classificação STEINERT LSS, está disponível uma tecnologia que ajuda a fechar ainda mais o ciclo de matérias-primas e a manter produtos de metal de alta qualidade no ciclo de produtos sem degradação. Trata-se de um sistema de classificação totalmente automatizado para sucatas, em especial para resíduos de prensagem triturados da indústria de alumínio. Ele separa as ligas de alumínio das séries 5xxx e 6xxx de acordo com o seu tipo e é ideal para resíduos de prensagem longos com uma largura de 20 até 60 mm e um comprimento de 60 até 150 mm.

O sistema de classificação é composto pelo sensor LIBS, um mecanismo especial de separação, módulos de descarga para a separação pneumática e um sistema de transporte com detecção de objeto volumétrico desenvolvido especialmente para esta aplicação.

O Centro de Testes STEINERT, em Colônia, oferece testes com a tecnologia LIBS. As solicitações são recebidas por Karl Hoffmann, Gerente de Desenvolvimento de Negócios da STEINERT (karl.hoffmann(at)steinert.de).

Em uma palestra no fórum Aluminium 2016, na quinta-feira 01/12/16 às 12 horas, a STEINERT apresenta o sistema de classificação LSS. O fórum ALUMINIUM está localizado no pavilhão 11, estande 11J75. A STEINERT se apresenta no fórum ALUMINIUM 2016: Pavilhão 11, estande 11H61