Vorteile von Recycling

Beim Recycling verschiedener Materialien werden diese zurückgewonnen und wiederverwendet, anstatt sie in Deponien zu lagern oder zu verbrennen. Diese Materialien werden verarbeitet und für neue Projekte wiederverwendet, wodurch natürliche Ressourcen wie Wälder für die Holzproduktion und Tierhäute für die Lederproduktion geschont werden, da der Bedarf an neuen Rohstoffen sinkt. Dieser Prozess minimiert auch die Auswirkungen auf die Umwelt, indem er die Treibhausgasemissionen aus der Zersetzung und Verbrennung verringert und den Energieverbrauch für die Herstellung neuer Materialien reduziert. Außerdem können durch das Recycling die Gesamtkosten für die Prozesse gesenkt werden. Durch das Recycling von Aluminium können beispielsweise bis zu 90 % der Energie eingespart werden, die im Vergleich zur Gewinnung von Aluminium aus Rohstoffen benötigt wird. Zur Gewinnung von Rohstoffen werden weniger Minen benötigt, was zu einer geringeren Umweltbelastung führt. Durch die Wiederverwendung von Elektronikschrott und die Gewährleistung von Qualitätskontrollen wird die Umwelt mit weniger gefährlichen Stoffen belastet. Recycling spart auch Wasser, da Recyclingprozesse weniger Wasser benötigen als die Verwendung von Rohstoffen. So können beispielsweise mit jeder Tonne Recyclingpapier Tausende von Litern Wasser, Tausende von Kilowattstunden Strom und über ein Dutzend Bäume eingespart werden. Das Recycling von organischen Abfällen wie Klärschlamm, Lebensmitteln, Gartenabfällen und landwirtschaftlichen Rückständen verwandelt diese in wertvolle Ressourcen wie Kompost und Biogas. Dieser Prozess ist für Abfallbewirtschaftungsstrategien von entscheidender Bedeutung, da er organische Abfälle von Deponien fernhält, wo sie anaerob zersetzt werden und Methan - ein starkes Treibhausgas - erzeugen. Technologische Fortschritte ermöglichen heute die Gewinnung wertvoller Mineralien, deren Rückgewinnung früher nicht wirtschaftlich war, einschließlich Spuren von Metallen wie Gold, Silber, Kupfer und seltenen Erdmetallen.

Retsch Maschinen werden in großem Umfang im Bereich des Recyclings eingesetzt:

• Qualitätskontrolle und Aufbereitung. Die Qualitätskontrolle und der Wiederverwendungsprozess beginnen mit der Vorzerkleinerung und Zerkleinerung, um die Materialien für die Analyse oder die weitere Verwendung vorzubereiten. RETSCH bietet hier eine umfangreiche Auswahl an Maschinen an, die für diese Aufgaben notwendig sind. Zur besseren Übersicht ist der Bereich Qualitätskontrolle/Aufbereitung in verschiedene Bereiche nach Recyclingmaterial aufgeteilt. Das Sieben und Fraktionieren sowie das Pressen von Pellets gehört zu diesem Kapitel.
   
• In der Forschung und Entwicklung bieten mechanochemische Verfahren neue Wege für das Recycling von Abfallstoffen wie Kunststoffen, Pflanzenmaterial oder Lebensmittelresten, wobei RETSCH-Kugelmühlen eine Schlüsselrolle in diesen neuen Verfahren spielen.
   
• Retsch bietet auch Ideen für die Abfallwirtschaft an, z.B. für Sekundärbrennstoffe oder die Bodensanierung

Baumaterialien

Zu den typischen recycelten Baumaterialien gehören Beton, Zement, Ziegel und Asphalt. Beton kann nach dem Zerkleinern als Zuschlagstoff für neuen Beton oder als Straßenbelag wiederverwendet werden. In ähnlicher Weise kann Asphalt zu neuem Asphalt verarbeitet werden.

Die oben genannten Materialien sind alle hart und spröde, so dass typischerweise Backenbrecher für die erste Zerkleinerung eingesetzt werden. RETSCH hat Brecher für Aufgabestückgrößen bis 350 mm im Programm. Tischgeräte wie der BB 50 sind für kleinere Probendurchsätze ausgelegt, während das größte Modell BB 600 bis zu 3,5 t/h verarbeitet. Für die Zerkleinerung von eher klebrigem Material wie Asphalt ist es von Vorteil, die Probe mit flüssigem Stickstoff zu verspröden und einen Brecher mit Fronttür für einen einfachen Zugang zur Mahlkammer zu verwenden. Im Idealfall führt die Vorzerkleinerung zu Partikelgrößen von etwa 3-5 mm, die durch Feinmahlen weiter reduziert werden können. Hier werden in der Regel Kugelmühlen eingesetzt, die einen weiten Bereich von kleinen Probenmengen bis zu etwa 200 g pro Charge abdecken und in der Regel Partikelfeinheiten bis zu 100 µm liefern. Für die klebrige Asphaltprobe wird eine kryogene Mahlung empfohlen, um Anbackungen zu vermeiden.

Eine gute Alternative zu Kugelmühlen sind Scheibenschwingmühlen wie die RS 200 (Link) oder RS 300. (Link) Diese Mühlen erzeugen sehr feine Partikel in kürzester Zeit.

Dämmstoffe sind in der Regel nicht so hart und spröde wie die zuvor genannten Materialien. Hier können Schneidmühlen in Kombination mit Kugelmühlen eingesetzt werden, um solche Proben vorzuschneiden und zu pulverisieren. Siehe Glaswolle unter Abschnitt „Glas“.

Metalle

Es gibt zwei Hauptkategorien von Metallen, die recycelt werden: Eisenmetalle, die Eisen und Stahl enthalten, und Nichteisenmetalle, die Aluminium, Kupfer, Blei, Zink und Zinn sowie Edelmetalle wie Gold und Silber enthalten. Das Mahlen und Zerkleinern von Metallproben kann aufgrund ihrer hohen Duktilität und Abriebeigenschaften eine Herausforderung darstellen - das Risiko, eine Mühle zu beschädigen, muss bedacht werden. Normalerweise ist das Schmelzen die gängigste Methode für das Recycling von Metallen, aber manchmal ist eine mechanische Zerkleinerung erforderlich oder die bessere Wahl. Zum Zerkleinern von Materialien, die aus dünner Folie bestehen, wie z. B. Zinn oder Aluminiumdosen, ist eine Schneidmühle wie die SM 300 geeignet. Üblicherweise werden Bodensiebe mit Öffnungen von 4 bis 20 mm verwendet. Die entstehenden Flocken haben eine Korngröße von etwa 5 mm. Vorteilhaft hat sich der Einsatz eines 6-Scheiben Rotors erwiesen, welcher langlebiger als ein Parallelschnitt-Rotor ist.

Harte und spröde Materialien wie Metalllegierungen, Wolframkarbid oder spröde Mischungen verschiedener metallischer Elemente werden in einem Backenbrecher vorzerkleinert, wobei sich das Modell BB 500 besonders eignet. Eine feinere Zerkleinerung kann in einer Schlagkreuzmühle SK 300 oder einer Scheibenschwingmühle RS 200 erfolgen, wo Mahlgrade unter 200 µm erzielt werden können. Da diese Proben jedoch in der Regel stark abrasiv sind, führt dies auch zu Abrieb an den eingesetzten Maschinen.

Die Wiederverwendung von überschüssigen Metallpulvern aus additiven Fertigungsprozessen ist ein Bereich, in dem RETSCH Siebmaschinen einen Beitrag zum Recyclingprozess leisten. Siebmaschinen wie die Vibrations-Siebmaschine AS 200 Basic (Link) werden eingesetzt, um Metallpulverpartikel, die nach dem 3D-Druckprozess übrigbleiben, in Fraktionen zu trennen. Die Fraktion mit den feinen Partikeln kann für den nächsten Druckprozess wiederverwendet werden. RETSCH bietet auch Maschinen wie den leistungsstarken Backenbrecher BB 500 an, der sich für die Zerkleinerung von fehlerhaften Grünlingen oder harten und spröden Angussteilen aus dem Metallspritzguss eignet. Das gewonnene Pulver wird dann wieder dem Produktionsprozess zugeführt.

Ein weiterer wichtiger Aspekt des Metallrecyclings ist die Wiederverwendung von Eisenschlacken, die als Abfallprodukt bei der Stahlerzeugung anfallen. Schlacken können als Baumaterialien wiederverwendet werden, insbesondere bei der Betonherstellung, um den Klinker- oder Zementanteil zu verringern. Eine weitere Möglichkeit ist die Wiederverwendung als Düngemittel. Schlacken lassen sich am besten in Backenbrechern zerkleinern und dann in Kugelmühlen oder Scheibenschwingmühlen pulverisieren, ähnlich wie bei den Baustoffen.

Textilien und Leder

Die Schneidmühle SM 300 ist die Mühle der Wahl zum Vorzerkleinern von weichem Probenmaterial. Typisch für diese Anwendung sind der Parallelschnitt-Rotor und Bodensiebe mit 2 - 6 mm Öffnung. Ein Zyklon hilft, die fluffige Probe aus dem Mahlraum auszutragen. Je nach Material, z.B. bei härteren Lederartikeln, kann im Vorzerkleinerungsschritt eine Kryogenevermahlung erforderlich sein. Dabei wird die Probe für einige Minuten in flüssigen Stickstoff getaucht, um sie zu verspröden. Bei der Kryogenvermahlung ist es besser, den robusteren 6-Scheiben Rotor zu verwenden.

Die Feinvermahlung erfolgt entweder in einer Kugelmühle oder in der Ultra-Zentrifugalmühle ZM 300. Das Verspröden der vorgeschnittenen faserigen Proben kann helfen, fein gemahlene Partikel zu erhalten. Da die Fasern die niedrigen Temperaturen nicht halten und sich schnell erwärmen, ist das Mischen mit Trockeneis hier besser geeignet als die Verwendung von flüssigem Stickstoff. Dazu werden die Fasern im Verhältnis 1:2 mit Trockeneisschnee gemischt und das gesamte Gemisch in die ZM 300 gegeben, die in der Regel mit einem 0,5 mm Ringsieb ausgestattet ist und mit 18000 U/min betrieben wird. Für die kryogene Vermahlung sollte ein Zyklon verwendet werden. Eine weitere Möglichkeit, sehr feine Partikel von Textilien zu erhalten, ist die Verwendung der CryoMill oder der MM 500 control. Die MM 500 control bietet größere Mahlbecher als die CryoMill und zwei Mahlstationen. Beide Mühlen verspröden die Probe, indem sie flüssigen Stickstoff zur Kühlung verwenden. Die Probe wird dann in ca. 10 Zyklen von ca. 1 min bei 30 Hz mit 1 min Abkühlpausen gemahlen.

Elektroschrott

Elektroschrott ist eine wertvolle Ressource, da es in der Regel einen viel höheren Anteil an Edelmetallen enthält als die gleiche Menge an Erzen. Für die Materialanalyse kann der Elektroschrott in den meisten Fällen in einer Schneidmühle vorzerkleinert werden. Die leistungsstarke SM 300 ermöglicht die Zerkleinerung von harten und massiven elektrischen Bauteilen wie z.B. Computerplatinen. Je nach Aufgabegröße ist eine manuelle Vorzerkleinerung erforderlich, damit die Proben der Mühle zugeführt werden können. Bei zähen Proben ist der Einsatz des 6-Scheiben Rotors mit robusten Schneidplatten von Vorteil. Üblicherweise wird ein 6 oder 8 mm Bodensieb verwendet, um 5 mm große Partikel zu erhalten. Für die anschließende Feinvermahlung wird meist eine ZM 300 oder eine RS 200 eingesetzt. Die Versprödung mit Trockeneis kann vorteilhaft sein, um die Proben in der ZM 300 auf etwa 0,5 mm große Partikel zu pulverisieren. Proben mit größeren Metallanteilen werden besser in der RS 200 oder der größeren RS 300 gemahlen, da sie für dieses abrasive Material besser geeignet sind als die ZM 300. Beim Vermahlen von metallischen Produkten ist es wichtig zu wissen, dass Metallteile nicht durch Schlagkräfte pulverisiert werden können. Wenn sie duktil sind, werden sie im RS oder im Kugelmahlverfahren plattgedrückt.

Organischer Abfall

Bioorganische Abfälle wie Gartenabfälle oder Speisereste sind sehr häufig und heterogen. Sie können in Rotormühlen viel einfacher gemahlen werden, wenn sie getrocknet sind, um Verstopfungen der Bodensiebe und Verklebungen zu vermeiden. Getrockneter Klärschlamm wird üblicherweise in einer Schneidmühle auf ca. 2 mm gemahlen, hier ist das Basismodell SM 100 eine gute Wahl. Etwa 100 g Probe benötigen - je nach Probenbeschaffenheit wie Aufgabegröße und Restfeuchte - zwischen 2-4 min. Gartenabfälle mit Zweigen und anderen zähen Pflanzenresten müssen in der SM 200 oder in der starken SM 300 mit höherer Drehzahl und dem robusten 6-Scheiben Rotor vorzerkleinert werden. Die Feinvermahlung kann in Planetenkugelmühlen wie der PM 200 oder der Ultra-Zentrifugalmühle ZM 300 erfolgen, je nach gewünschtem Probendurchsatz und Endfeinheit. Auch Lebensmittelreste wie Orangenschalen müssen vor der Vermahlung in einer Rotormühle getrocknet werden. Größere Probenmengen, wie 1 kg können in der Rotorschlagmühle SR 300 verarbeitet werden. Da diese Proben dazu neigen, sich während der Vermahlung zu erwärmen, ist eine langsame Zuführung erforderlich, und der Einsatz des Distanzrotors ist von Vorteil. Für die 1 kg Probe werden bei Verwendung eines 1,5 mm Bodensiebes etwa 25 min benötigt.

Bergbauabfälle

Bergbauabfälle sind in der Regel hart und spröde, daher sind Backenbrecher das beste Instrument zur Zerkleinerung von Erzrückständen. Der BB 500 beispielsweise ist in der Lage, 8 kg Golderz in etwa 2,5 Minuten auf 5 mm große Partikel zu zerkleinern. Für die Feinzerkleinerung von Bergbauproben werden Scheibenschwingmühlen bevorzugt. Die RS 200 mahlt effizient bis zu 250 ml Proben in nur wenigen Minuten, während die RS 300 geeignet ist, bis zu 2 l Proben in einem Batch zu mahlen. Die typische Feinheit der Erze liegt unter 100 µm und eignet sich somit zur Vorbereitung von Proben für die XRF-Analyse.

Keramik

Die Unterscheidung zwischen verschiedenen keramischen Werkstoffen für die Wiederverwendung ist von entscheidender Bedeutung für die Erhaltung der natürlichen Ressourcen und die Vermeidung von Umweltschäden. Die Rückgewinnung von wertvollen Metallen wie Platin und Palladium aus verbrauchten Katalysatoren unterstützt nicht nur die wirtschaftliche Nachhaltigkeit, sondern verringert auch den Bedarf an Bergbauaktivitäten. Keramische Scherben oder fehlgeformte Teile stellen eine einzigartige Gelegenheit für Recycling und Ressourceneffizienz in der keramischen Industrie dar. Diese Materialien können zerkleinert und für die Herstellung neuer Keramikartikel wiederverwendet werden, wodurch der Abfall und der Bedarf an neuen Rohstoffen erheblich reduziert werden. Die Vorzerkleinerung von keramischem Material ist in Retsch Backenbrechern problemlos möglich. Je nach Aufgabegröße und Probendurchsatz kann das am besten geeignetes Modell ausgewählt werden. Die Feinvermahlung erfolgt dann in einer Kugelmühle für kleinere Probenmengen, wie der MM 400. Für größere Probenmengen kann die Scheibenmühle DM 200 oder die Scheibenschwingmühle RS 300 eingesetzt werden. Mit dieser Kombination aus Vorzerkleinerung und Pulverisierung können bis zu 3 kg Probenmaterial in etwa 30 Minuten auf etwa 100 µm große Partikel zerkleinert werden. Für härtere Proben arbeiten z.B. der Backenbrecher, die Kugelmühlen und die RS 300 mit Hartmetallzubehör.

Sekundärbrennstoffe und Abfallwirtschaft

„Sekundärbrennstoffe“ oder „Ersatzbrennstoffe“ (RDF) sind energiereiche Brennstoffe, die aus verschiedenen Arten von Abfällen gewonnen werden, die sonst auf Deponien landen würden, z.B. Industrieabfälle, Siedlungsabfälle, Biomasseabfälle und nicht wiederverwertbare Kunststoffabfälle. Brennbare Ersatzbrennstoffe können zur Beheizung von Zementöfen oder in Kraftwerken als Ersatz für herkömmliche fossile Brennstoffe verwendet werden. Um den Halogengehalt, den Wassergehalt, den Aschegehalt und den Heizwert von Ersatzbrennstoffen zu analysieren, müssen diese heterogenen Materialmischungen zerkleinert werden. Für die erste Zerkleinerungsstufe wird in der Regel eine Schneidmühle benötigt. Hier kommt je nach Probenzusammensetzung der 6-Scheiben Rotor zum Einsatz, wenn zäheres Probenmaterial wie Holz oder Hartkunststoff zerkleinert werden muss. Handelt es sich bei der Probe eher um Folie, Papier und Textilien, kann der V-Rotor eingesetzt werden. Da es sich bei Sekundärbrennstoffen in der Regel um leichte Materialien handelt, ist in beiden Fällen der Einsatz der Zykloneinheit von Vorteil, um den Probenaustrag aus der Mahlkammer zu verbessern und eine Erwärmung des Materials zu vermeiden. In einer Feinvermahlung wird entweder die ZM 300 für größere Probenmengen bis zu mehreren 100 g oder die CryoMill für kleine Probenmengen bis zu 5 g eingesetzt. In der Regel können mit der CryoMill feinere Partikel als mit der ZM 300 gewonnen werden. Ringsiebe, die feiner als 0,75 mm sind, sollten für solche Proben nicht verwendet werden, da es zu Verstopfungen kommen kann. Eine kryogene Vermahlung - also das Mischen der Probe mit Trockeneis vor der Vermahlung in der ZM 300 - ist in diesem Fall unerlässlich. Auch hier ist der Einsatz des Zyklons empfehlenswert.

Pressen stabiler Pellets für die XRF-Analytik

Feste, hochwertige Pellets sind eine wichtige Voraussetzung für eine zuverlässige und aussagekräftige RFA-Analyse. Mit der PP 40 (Link) bietet RETSCH eine Presse, die stabile Pellets mit glatter Oberfläche produziert. Die PP 40 verfügt über eine individuelle Druckkraftregulierung im Bereich von 0 bis 40 t. Die PP 40 verbindet den Vorteil eines kleinen Tischmodells mit hohen Presskräften, die automatisch in bis zu drei Stufen aufgebaut werden und dafür sorgen, dass auch schwierige Materialien perfekt gepresst werden. So erweist es sich zum Beispiel als vorteilhaft für die Pelletstabilität, wenn Kräfte wie 10 t, 20 t und 30 t in drei aufeinander folgenden Schritten von jeweils 20 Sekunden Haltezeit programmiert werden. Die Partikel bekommen die Zeit, sich zu setzen, was die Stabilität erhöht. Für weitere Stabilität können die Pellets in Aluminiumbecher gepresst werden. Wenn das nicht ausreicht, ist das Mischen des Probenmaterials mit einem Bindemittel wie Licowax eine gute Methode, um selbst die schwierigsten Proben wie Metallpulver zu stabilisieren. Etwa 10-15 g Probe werden mit 2 g Licowax gemischt und in drei Schritten wie oben beschrieben gepresst. Für das Mischen ist die MM 400 (Link) eine gute Lösung. Diese Mühle kann mit einem Adapter ausgestattet werden, der 8 konische Zentrifugenröhrchen aufnehmen kann. Die Proben werden alle automatisch, gleichmäßig und reproduzierbar gemischt.

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RETSCH bietet ein umfassendes Geräteportfolio für Recyclingprozesse - von der Qualitätskontrolle und Probenvorbereitung bis hin zu innovativen mechanochemischen Methoden. Ob Vorzerkleinerung, Siebung, Pelletierung oder der Einsatz von Kugelmühlen für nachhaltige Recyclinglösungen: Wir haben die passenden Instrumente für Ihre Anforderungen.

Unser globales Netzwerk und unsere Experten stehen Ihnen für eine persönliche Beratung zur Verfügung. Kontaktieren Sie uns und finden Sie gemeinsam mit unseren Spezialisten die beste Lösung für Ihre Anwendung!