Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Die vorgeschlagene Untersuchung zielt auf ein Verfahren zur Aufbereitung magnethaltiger Komponenten elektrischer Antriebsmaschinen durch thermische Entmagnetisierung und der Reinigung so gewonnener NIB-Altmagnete f\u00fcr eine werkstoffliche Verwertung. Dazu m\u00fcssen metallische Beschichtungen, Oxidschichten und Pyrolysekoks von den w\u00e4rmebehandelten Rohmagneten entfernt werden, die bei der Herstellung neuer Magneten st\u00f6ren. Angestrebt wird ein h\u00f6herwertig vermarktbares Zwischenprodukt zur werkstofflichen Verwertung. Damit soll ein gesteigerter materieller Anreiz f\u00fcr die Gewinnung angereicherter Fraktionen in fr\u00fchen Stufen der Verwertungskette geschaffen werden. <\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenAP A – Materialbeschaffung
\nAP B – Materialcharakterisierung – Methoden: Mikroskopie, IR-Spektroskopie, RFA (R\u00f6ntgenfluoreszenz), Thermogravimetrie
\nAP C – Entmagnetisierung und Analytik – Methoden: ICP-OES, C&S (Verbrennung+IR), N&O (Schmelzextraktion), RFA
\nAP D – Aufbau Hydrierung
\nAP E – Herstellung Magnetpulver – Methoden: Elektrolyse, Druckhydrierung
\nAP F – Reinigung und Analytik – Methoden: Chemisches \u00c4tzen, Analytik wie C +, Rasterelektronenmikroskop
\nAP G – Herstellung von RFA-Standards – Methoden: Metallograph. Schliffpr\u00e4paration, RFA, ICP-OES<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Aktuell befinden sich elektrisch angetriebene Automobile in dem durch vergleichsweise kleine Absatzzahlen und andauernde Weiterentwicklung gekennzeichneten Stadium der Markteinf\u00fchrung. Dies stellte f\u00fcr die hier dargestellten Arbeiten eine wesentliche Erschwernis hinsichtlich der Beschaffung von realistischem Untersuchungsmaterial f\u00fcr die ins Auge gefassten Untersuchungen dar. Bei etablierten Altfahrzeugverwertern sind demontierte elektrische Antriebe derzeit nicht erh\u00e4ltlich. Akquiriertes Versuchsmaterial waren aus Erprobungsfahrzeugen zweier s\u00fcddeutscher Hersteller demontieren Rotoren.<\/p>\n
W\u00e4rmebehandlung
\nDie durchgef\u00fchrten Arbeiten konzentrieren sich zun\u00e4chst auf die thermische Entmagnetisierung. Wegen der bei der Zersetzung der enthaltenen Polymere (Kleber, Lacke) gebildeten \u00e4u\u00dferst \u00fcbelriechende Emissionen, kann eine W\u00e4rmebehandlung im technischen Ma\u00dfstab unter hiesigen immissionsrechtlichen Rahmenbedingungen nur mit ad\u00e4quater Abgasbehandlung (z. B. katalytische Nachverbrennung) betrieben werden.
\nDie Kl\u00e4rung der technischen Rahmenbedingungen der W\u00e4rmebehandlung in einem kommerziell verf\u00fcgbaren gasbeheizten Ofen mit katalytischer Abgasnachverbrennung erfolgte im Austausch mit dem in das Projekt eingebundenen Industrieofenbauer. Es ergaben sich wesentlich zwei limitierende Faktoren. Die Abgasbehandlung ist nicht f\u00fcr die Behandlung halogenorganischer Substanzen ausgelegt. In den ange-stellten Untersuchungen ergaben sich keine Anhaltspunkte f\u00fcr die Verwendung halogenierter Polymere. Ferner begrenzt der Stoffumsatz in der gegebenen Abgasbehandlung die Menge der im Input enthalte-nen Organik. Umgekehrt begrenzt die Organik-Fracht des Materials die im Aggregat behandelbare Chargengr\u00f6\u00dfe. Die im Material vorhandene Organik wurde nach Art und Menge bestm\u00f6glich charakterisiert. Kleber und Beschichtungen wurden aus unbehandelten Rotoren aufw\u00e4ndig manuell isoliert und mit Infrarotspektroskopie qualitativ identifiziert. Das Zersetzungsverhalten in Abh\u00e4ngigkeit von der Tempera-tur wurde mit Thermogravimetrie charakterisiert und mit gestuften Gl\u00fchversuchen abgesichert. Es wurde festgestellt, dass Fortschritte der Motorfertigung bei neueren Rotor \u0096 Typen zu einer Verminderung der in den Rotoren enthaltenen Organik-Fracht gef\u00fchrt haben, was sich g\u00fcnstig auf die m\u00f6gliche Durchsatz-leistung eines W\u00e4rmebehandlungsofens auswirkt.
\nHinsichtlich Temperatur und Dauer optimierte Behandlungsparameter der W\u00e4rmebehandlung dienen, \u00fcber die relativ triviale Entmagnetisierung hinaus, der vollst\u00e4ndigen Elimination der Organik aus den Rotoren, da Klebstoffreste die Abtrennung der entmagnetisierten Magnete erschweren und relevante St\u00f6rstoffe f\u00fcr die werkstoffliche Verwertung darstellen, die mit dem folgend dargestellten Aufbereitungspro-zess nicht entfernt werden k\u00f6nnen. <\/p>\n
Aufbereitung
\nF\u00fcr eine werkstoffliche Verwertung m\u00fcssen entmagnetisierte Magnete von Oberfl\u00e4chenoxiden, Pyrolysekoks und gegebenenfalls vorhandenen metallischen Korrosionsschutzbeschichtungen befreit werden. Es wurden Kupfer\/Nickel-, Zink- und Lackbeschichtungen angetroffen.
\nKupfer\/Nickelbeschichtungen k\u00f6nnen nur mit sauren oxidierenden Beizen entfernt werden. Der Prozess ist mit einem starken Angriff auf das Grundmaterial verbunden und wegen der damit verbundenen erheblichen Zielstoffverluste nicht empfehlenswert. Gemessen am Mengenpotential sind Ci\/Ni-beschichtete Magnete aus HDD und Tauchpumpen gegen\u00fcber lackierten oder verzinkten aus der Elektromobilit\u00e4t unbedeutend.
\nZinkschichten, Oxide und Pyrolysekoks k\u00f6nnen durch kombinierten Beizangriff eines alkalischen Mediums und Selbst-Abrasion der Magnete in einer rotierenden Trommel zufriedenstellend entfernt werden.
\nAls Nebenprodukt wurden Kalibrierstandards\u00e4tze f\u00fcr in der Recyclingbranche inzwischen verbreiteten RFA-Analysatoren hergestellt, die gegebenenfalls bei fem entliehen werden k\u00f6nnen. Sie verbessern und erleichtern die Bewertung von Zwischenprodukten im Handel entlang von Verwertungsketten.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Aufgrund der Pandemiesituation wurde von der Einladung eines Projekt-begleitenden Ausschusses abgesehen. Stattdessen wurde:
\n\u0095\tder Firma S\u00fcdrec im Rahmen eines pers\u00f6nlichen Besuchs im fem der derzeitige Erkenntnisstand ausf\u00fchrlich dargelegt und entmagnetisiertes Material zur Pr\u00fcfung der Verarbeitung mit Querstromzerspannung \u00fcberlassen
\n\u0095\tdie Firma Nabertherm um eine Beurteilung des W\u00e4rmebehandlungskonzepts gebeten.
\n\u0095\tMS Schramberg wurden die analytische Daten der gereinigten Altmagnete zur Beurteilung der Verwertbarkeit \u00fcbermittelt. <\/p>\n
Eine Zusammenfassung der Ergebnisse wurde von der Zeitschrift Erzmetall zur Ver\u00f6ffentlichung ange-nommen. Sie erscheint voraussichtlich in Heft 74 (6), 2021.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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