Laserbasierte Materialanalyse erstmals in einem mobilen System
Die Lebensdauer von Feuerfestmaterialien in den Öfen und Konvertern der Metallindustrie ist aufgrund der hohen Beanspruchung durch Temperatur und chemische Angriffe begrenzt. Mit dem Recycling des ausgebrochenen Materials lässt sich der Kauf von Neusteinen massiv reduzieren. Im Rahmen des CERO-Waste-Konzepts für die Wiederaufbereitung von Feuerfestmaterialien bietet MIRECO seinen Kunden den MAESTRO an, eine weitgehend automatisierte Anlage für das Recycling. Eine zentrale Komponente ist das MopaLIBS-System der SECOPTA analytics GmbH für die automatische Materialanalyse.
Feuerfeste Auskleidungen, die das Ende ihrer Lebensdauer erreicht haben und aus den Öfen der Stahlindustrie ausgebrochen werden, enthalten wertvolle Rohstoffe. Um Ressourcen zu schonen und Kosten zu senken, müssen sie in den Wertstoffkreislauf zurückgeführt werden. Dabei liefert das Recycling einen weiteren wichtigen Beitrag auf dem Weg zu Green Steel und nachhaltigem Wirtschaften. Außerdem vermindert es die Abhängigkeit von Rohstofflieferanten.
Voraussetzung für die Erzeugung qualitativ hochwertiger Regenerate ist die sortenreine Trennung der einzelnen Materialklassen im Recyclingprozess. Das Erkennen und Klassifizieren der Stoffe durch den Menschen erfordert jedoch umfassende Expertise: Die Ausbildung eines Mitarbeiters dauert mitunter zwei Jahre, bis er eine hohe Sortiergüte erzielt. Auch dann unterliegt das Klassifizieren immer noch subjektiven Einflüssen. Darüber hinaus ist das manuelle Aussortieren der Steine eine schwere körperliche Arbeit. Aus diesen Gründen hat MIRECO Anlagen entwickelt, die das Ausbruchmaterial nach dem lagestabilen Positionieren auf dem Förderband automatisch sortieren. Die MopaLIBS (Laser Induced Breakdown Spectroscopy) Systeme von SECOPTA für die automatische Materialanalyse bewähren sich seit Jahren im Siegener Werk von MIRECO. Sie steigern Qualität, Effizienz und Durchsatz bei der Wiederverwertung und senken Personalkosten.
In vielen Werken besteht jedoch der Bedarf für das Recycling von Feuerfestmaterial nur temporär, denn verbrauchtes Material wird dort über längere Zeiträume gesammelt und erst zu einem späteren Zeitpunkt aufbereitet. Die Investition in eine stationäre Anlage wäre nicht wirtschaftlich zu rechtfertigen. Deshalb hat MIRECO den MAESTRO (Mobile Automated Efficient Sorting Technology for Recycling Operations) entwickelt – eine kompakte, mobile Anlage, die das Unternehmen in sein CERO (Continuous Economic Recycling Optimization) Waste-Konzept integriert. Das erste System ist im Oktober 2024 am Wertstoffzentrum Siegerland erfolgreich in Betrieb gegangen und wird dort von Mireco eingefahren. Anschließend wird es in Kundenprojekten eingesetzt.
Die objektive Echtzeit-Analyse des Stoffstroms im Zulauf der Anlage und die weitgehende Automatisierung der Sortierarbeit gewährleistet die gleichbleibend hohe Qualität des Regenerates.
Präzision mit MopaLIBS
Eine zentrale Komponente von MAESTRO ist die schnelle und trennscharfe chemische Analyse des Sortierguts mit dem MopaLIBS System von SECOPTA. Es analysiert und klassifiziert automatisch und in Echtzeit spezifische Elemente des Stoffstroms auf dem Förderband – zum Beispiel Magnesium, Aluminium, Silizium, Kalzium, Eisen, Zirkonium und Chrom – mit hoher Präzision. Bei der Entwicklung von MAESTRO hat MIRECO sich für das System von SECOPTA entschieden, weil es sich seit Jahren im rauen Industrieeinsatz bewährt hat. Außerdem lässt es sich einfach mit individuell konfigurierbaren Sortierkriterien an neue Sortierstrategien anpassen. Dabei können insbesondere leichte Elemente wie Magnesium mit hoher Genauigkeit analysiert werden.
LIBS-Systeme analysieren die Zusammensetzung von mineralischen oder metallischen Stoffen inline. Bei der Messung wird ein gepulster Laserstrahl auf das Material fokussiert, das auf dem Förderband unter dem Sensor durchläuft. Dabei werden geringe Mengen in ein Plasma überführt. In diesem Zustand sind die Bindungen der verschiedenen Moleküle aufgebrochen und freie Ladungsträger liegen angeregt vor. Bei der Rückbildung des Plasmas senden sie ein elementspezifisches Licht aus, das detektiert und durch eigens entwickelte Algorithmen ausgewertet wird. Dabei werden für jedes kalibrierte Element pro Sekunde 1000 Messpunkte erzeugt.
SECOPTA verwendet Laser mit geringer Leistung, die sehr kurz gepulst arbeiten und so dennoch einen hohen Energieeintrag ermöglichen; dadurch arbeitet der Sensor äußerst stabil und verfügt über eine sehr lange Lebensdauer. Aufgrund der dadurch geringen Wartungs- und Betriebskosten sowie des minimalen Personaleinsatzes amortisieren sich die Systeme schnell und verschaffen den Anwendern einen deutlichen Kostenvorteil.
Der neue mobile MAESTRO ist so kompakt, dass die gesamte Anlage einschließlich des LIBS und der mechanischen Verfahrenstechnik in vier Containern auf Lkw transportiert und in zwei Tagen auf- beziehungsweise abgebaut werden kann. Er nutzt dieselben Algorithmen, die MIRECO in der stationären Anlage implementiert hat. Mit dem Expertenwissen, das in der eigens entwickelten und stets weiter verbesserten Kalibrierung verankert ist, kann die Anlage in Werken eingesetzt werden, die nicht über ausgebildetes Personal für die Klassifizierung verfügen – ein wichtiger Aspekt auch vor dem Hintergrund des hohen Fachkräftemangels in der Industrie.
Der erste Maestro, der bei MIRECO in Betrieb gegangen ist, verarbeitet Steine mit einer Größe zwischen 70 und 300 mm. Die Bandgeschwindigkeit ist von 4 bis 22 m/min einstellbar; über eine Schütte, die in nur 1,25 s um 180° gedreht werden kann, gelangt das Regenerat in elf Sortierkübel und vier manuelle Abwurfschächte. Die Sortierkapazität liegt bei bis zu 36 Steinen pro Minute.
