采用动态LIBS技术的新型铝废料分选系统在德国安装运行

作为KANAL研究项目的一部分，Gerhard Lang Recycling与TOMRA及其他合作伙伴联手，旨在展示铝生产废料闭环回收的可行性。

Gerhard Lang Recycling GmbH在其位于德国西南部加格瑙的金属分选厂安装了一套由TOMRA提供的AUTOSORT™PULSE系统。这项投资是KANAL项目的一部分，该项目是由德国联邦经济和气候行动部资助的研究项目。

“这是一个非常令人兴奋的项目，TOMRA很荣幸能够参与其中，我们很高兴看到Gerhard Lang Recycling GmbH正在从我们的AUTOSORT PULSE系统中获益，”TOMRA Recycling金属市场战略经理Frank van de Winkel表示。“随着欧盟在《绿色协议》中承诺到2050年实现气候中和，并在‘Fit for 55’计划中设定了到2030年将温室气体排放量减少55%的具体目标，探索使铝供应链更加可持续的方法从未像现在这样重要。”

KANAL项目

KANAL项目是一项雄心勃勃的计划，旨在实现汽车生产中产生的铝废料的闭环回收。KANAL代表“Kreislaufsystem für funktionales Aluminium-Neuschrottrecycling aus der Automobilproduktion mittels LIPS”，翻译为“通过LIBS技术实现汽车生产中功能性铝废料回收的循环系统”。

这项耗资390万欧元的KANAL项目由TOMRA、Gerhard Lang Recycling GmbH、普福尔茨海姆应用科学大学以及Jeanvré的工程师共同开展，旨在证明铝生产废料可以被有效分选并转化为高质量的再生铝。该联盟正在使用TOMRA的动态激光诱导等离子体光谱（Dynamic LIBS）技术。Gerhard Lang Recycling GmbH在这一开创性项目中既是研究合作伙伴，也是现场验证合作伙伴。

动态LIBS（Dynamic Laser-Induced Breakdown Spectroscopy，动态激光诱导击穿光谱）是一种先进的光谱分析技术，用于实时检测和分析材料的元素组成。它通过高能激光脉冲照射样品表面，产生等离子体，并分析等离子体发射的光谱来确定材料的化学成分。动态LIBS技术具有高精度、快速响应和非接触式检测的特点，广泛应用于金属分选、回收和材料分析领域。

KANAL研究项目的目标如下：

第一步——分离5xxx和6xxx系列铝生产废料

第二步——分离单个5xxx和6xxx系列合金

第三步——分离其他消费后铝废料

　　该项目的开发历时数年，最初的讨论始于2018年左右，当时Gerhard Lang Recycling GmbH就工厂的新铝分选工艺与TOMRA进行了咨询。AUTOSORT PULSE于2024年初成功安装并启动，目前正在对汽车生产中产生的铝合金冲压废料进行精确分选。

分选变形合金

Gerhard Lang位于加格瑙的金属分选厂收集冲压废料——即汽车零部件和面板生产过程中金属冲压工艺中去除的多余金属材料——作为进料。尽管冲压工艺效率很高，但不可避免地会产生大量废料，估计有30-50%的材料被丢弃。这些铝废料由5xxx（高镁）和6xxx（低镁）系列的变形铝合金混合而成，这些合金用于汽车生产中的不同部件。由于这些合金的外观和密度相同，传统的分选方法无效，因此需要更先进的分选解决方案。

废料到达加格瑙工厂后，首先经过破碎处理，然后进行多级磁选以去除铁金属。接下来，非铁金属材料被送入AUTOSORT PULSE先进分选系统，该系统利用Dynamic LIBS技术精确分析每种材料的元素组成，并基于高度先进的动态激光检测，能够区分不同铝合金。

Gerhard Lang Recycling安装的新分选技术将铝废料的纯度提高到95%以上，使材料适合用于铝生产而无需降级。

此外，物体分离功能使分选系统能够准确识别和分离甚至重叠和相邻的材料，从而最大化分选过程的产量和效率。其3D物体扫描功能可识别物体的形状、高度和位置，并确定Dynamic LIBS激光的理想射击点。该激光器提供两种聚焦模式：多点模式（激光在样品上呈线性射击）和单点模式（激光钻入特定点），提供理想的检测条件。后者由TOMRA开发，在测试中表现出卓越的性能。

AUTOSORT PULSE的另一个关键优势是能够最大限度地减少污染，从而提高回收材料的价值和市场竞争力。系统的精确分选降低了交叉污染的风险，保障了回收材料的完整性，并确保它们适合其预期用途。

在安装这套新分选设备之前，Gerhard Lang团队在破碎过程后立即将混合材料出售给铝制造商，因为市场上没有有效的解决方案来分离高镁和低镁铝合金。得益于新的分选系统，这些合金现在被分选为不同的产品，使Gerhard Lang能够生产出纯度极高的5xxx和6xxx系列铝废料。

“通过集成AUTOSORT PULSE，我们能够每小时处理约4-7吨的吞吐量，并实现极高的纯度水平，超过95%，甚至可能达到97%，”Gerhard Lang Recycling总经理Maximilian Lang表示。“因此，我们的材料适合用于铝生产而无需降级。我们现在可以将回收的材料出售给领先的铝制造商和回收商，直接用于新铝合金的生产。此外，我们正在考虑探索其他铝合金的潜在应用。”