Reinigung und Aufbereitung von Titan- und Titanlegierungsabfällen

Titan und Titanlegierungen finden aufgrund ihrer außergewöhnlichen Eigenschaften in verschiedenen Bereichen wie Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik und Chemieindustrie breite Anwendung. Bei der Herstellung und Verarbeitung von Titan und Titanlegierungen fallen zwangsläufig verschiedene Arten von Abfällen an, die sich im Wesentlichen in zwei Formen unterteilen lassen: späne- und stückartige Abfälle. Werden diese Rückstände nicht ordnungsgemäß behandelt und recycelt, führen sie nicht nur zu Ressourcenverschwendung, sondern können auch die Umwelt belasten. Daher ist die effektive Reinigung von Titan- und Titanlegierungsrückständen zur Ermöglichung ihres Recyclings von großer praktischer Bedeutung.

Arten der Rückstandskontamination
Sowohl splitterartige als auch klumpenartige Rückstände unterliegen während ihrer Entstehung unterschiedlichen Verunreinigungsgraden.

Zu den primären Kontaminationsarten gehören:
1. Öl- und Kühlmittelverunreinigung: Bei der Bearbeitung von Titan und Titanlegierungen werden häufig Öle und Kühlmittel eingesetzt, um die Bearbeitungstemperaturen zu senken und den Werkzeugverschleiß zu minimieren. Diese Substanzen haften leicht an den Oberflächen der Werkstücke und verursachen so Verunreinigungen.
2. Verunreinigung durch ferromagnetische Materialien: Ferromagnetische Materialien, die in Verarbeitungsanlagen oder Werkzeugen vorhanden sind, können während des Betriebs auf den Abfall übergehen und so zu einer Verunreinigung führen.
3. Nicht-ferromagnetische Verunreinigungen: Neben ferromagnetischen Materialien können auch andere nicht-magnetische Verunreinigungen den Schrott verunreinigen und seine Reinheit beeinträchtigen.
4. Sauerstoff- und Stickstoffverunreinigung: Bei der Verarbeitung kann es durch lokale Erwärmung des Schrotts zu Reaktionen mit atmosphärischem Sauerstoff und Stickstoff kommen, wodurch Oxide und Nitride entstehen, die die Eigenschaften des Schrotts beeinträchtigen.

Reinigungsverfahren für Chip-förmige Rückstände
Die Reinigung von Rückständen in Spanform erfordert mehrere Schritte, um sicherzustellen, dass deren Qualität den Recyclingstandards entspricht.

Der genaue Ablauf ist wie folgt:
1. Zerkleinern: Zunächst wird der splitterförmige Rückstand zerkleinert, um eine einheitlichere Partikelgröße zu erzielen und so die nachfolgenden Reinigungs- und Siebvorgänge zu erleichtern.
2. Reinigung: Zur Entfernung von Oberflächenverunreinigungen wie Ölen und Kühlmittelrückständen vom Schrott werden geeignete Reinigungsverfahren angewendet. Gängige Techniken sind die Reinigung mit Lösungsmitteln und die alkalische Wäsche. Die Wahl des Reinigungsmittels und des Verfahrens richtet sich nach dem Verschmutzungsgrad und den Eigenschaften des Schrotts.
3. Trocknen und Sieben: Gereinigter Titanschrott wird getrocknet, um Feuchtigkeit zu entfernen und Rostbildung während der Lagerung und späteren Verwendung zu verhindern. Die getrockneten Späne werden anschließend gesiebt, um sicherzustellen, dass die Partikelgröße den für verschiedene Recyclingverfahren erforderlichen Spezifikationen entspricht.
4. Entfernung hochdichter Metalleinschlüsse: Titanspäne können hochdichte Metalleinschlüsse enthalten, die die Leistungsfähigkeit des recycelten Materials beeinträchtigen. Titanmaterials. Zur Entfernung dieser Einschlüsse müssen geeignete Verfahren wie Magnetscheidung oder Schwerkrafttrennung eingesetzt werden.
5. Gleichmäßige Verteilung durch einen Streuer: Ein Streuer verteilt die aufbereiteten Titanspäne gleichmäßig, um eine gründliche Durchmischung beim anschließenden Schmelzen oder anderen Behandlungen zu gewährleisten und so die Recyclingqualität zu verbessern. 6. Prüfung: Die aufbereiteten Späne werden geprüft, um die Einhaltung der Recyclingstandards hinsichtlich chemischer Zusammensetzung, Verunreinigungsgehalt und Partikelgröße sicherzustellen. Nur Späne, die die Prüfung bestehen, gelangen in die Recyclingphase.

Reinigungsverfahren für Stückschrott

Im Vergleich zu Schrottspänen ist der Reinigungsprozess für Stückschrott relativ einfacher und umfasst im Wesentlichen die folgenden Schritte:
1. Zusammensetzungsbestimmung: Zur Bestimmung der Zusammensetzung von Stückschrott werden Instrumente wie Wirbelstrom-Leitfähigkeitsanalysatoren, Stahlinspektionsspiegel und tragbare Direktablese-Spektrometer eingesetzt. Diese Instrumente ermöglichen eine schnelle und präzise Bestimmung der chemischen Zusammensetzung und bilden die Grundlage für die weitere Verarbeitung.
2. Schrottverarbeitung: Je nach Größe und Form des Schrotts werden Schneidgeräte wie Scheren oder Krokodilscheren oder Brennschneidverfahren eingesetzt, um den Schrott auf recyclinggerechte Abmessungen zu bringen. Während der Verarbeitung muss die Betriebssicherheit oberste Priorität haben, um übermäßige Hitzeentwicklung und Funkenbildung zu vermeiden.
3. Entfernung von Oberflächenverunreinigungen: Verunreinigungen wie Zunder oder Öl können die Schrottoberfläche bedecken. Mechanisches Schleifen oder chemische Reinigung ist erforderlich, um diese Schichten zu entfernen und die Oberflächenqualität wiederherzustellen.
4. Prüfung: Der aufbereitete Schrott wird geprüft, um die Einhaltung der Recyclingstandards hinsichtlich Zusammensetzung und Oberflächenqualität sicherzustellen. Genehmigter Schrott wird dem Recycling zugeführt.

Die Reinigung von Titan- und Titanlegierungsabfällen ist ein entscheidender Schritt für ein erfolgreiches Ressourcenrecycling. Durch die Anwendung geeigneter Reinigungsverfahren auf sowohl späne- als auch stückartige Abfälle lassen sich Verunreinigungen effektiv entfernen, wodurch die Reinheit und Qualität der Abfälle verbessert wird. Dies ermöglicht die Wiederverwendung in der Titan- und Titanlegierungsproduktion, wodurch Produktionskosten gesenkt, Ressourcenverschwendung minimiert und eine nachhaltige Entwicklung gefördert wird.