Anwendungen

Elektronikschrottrecycling

Das Schockwellenverfahren ermöglicht die schonende Auftrennung von Elektro- bzw. Elektronikgeräte an mechanischen Schwachstellen und damit eine selektive Zerlegung in ihre einzelnen Komponenten. Durch die schonende Zerlegung von komplexen Baugruppen ergeben sich verbesserte Verwertungsmöglichkeiten für die einzelnen Materialfraktionen wie herausgelöste Bauelemente.

Unterscheidung zwischen Zerlegung von Baugruppen in Komponenten, wie Handys und Laptops, Komponenten in Ihre Bauteile, wie die Entstückung von Leiterplatten, und die Auftrennung der Bauteile in ihre einzelnen Materialien, wie Prozessoren und Tantalkondensatoren.

Der homogene Energieeintrag des Schockwellenverfahrens in das zu zerkleinernde Gerät führt zur Auftrennung der Baugruppen an den mechanischen Schwachstellen und damit vorzugsweise an Fügestellen bzw. Grenzflächen unterschiedlicher Materialien. Dadurch lassen sich Elektronikgeräte nahezu sortenrein in ihre Hauptbestandteile wie Gehäusebauteile, Leiterplatten und weitere Kunststoff- oder Metallbestandteile auftrennen.

Auftrennung des Mobiltelefons an den Fügestellen und der Vereinzelung in Hauptkomponenten wie (Gehäuse, Leiterplatte, etc.) bereits nach wenigen Sekunden Schockwellenbehandlung
Auftrennung des Mobiltelefons an den Fügestellen und der Vereinzelung in Hauptkomponenten wie (Gehäuse, Leiterplatte, etc.) bereits nach wenigen Sekunden Schockwellenbehandlung

Verunreinigungsarme Zerkleinerung

Das verunreinigungsarme elektrohydraulische Zerkleinerungsverfahren eignet sich hervorragend für Aufbereitungsprozesse mit hohen Reinheitsanforderungen. Aufgrund der im Vergleich zu konventionellen Verfahren kontaktfreien Zerkleinerung entsteht lediglich ein minimaler Eintrag von metallischen Fremdelementen (<10 ppm) während des Behandlungsprozesses.

Durch die Nutzung von elektrisch generierten Schockwellen entsteht bei der Schockwellenzerkleinerung keine direkte mechanische Wechselwirkung mit dem zu zerkleinernden Material wie bei klassischen Zerkleinerungsverfahren, so dass von einem berührungsfreien Mahlverfahren gesprochen werden kann. Dies ermöglicht auch die effiziente Aufbereitung von harten, abrasiven Werkstoffen ohne erhöhten Verschleiß. Beim Schockwellenverfahren der ImpulsTec GmbH tritt lediglich ein vergleichsweise geringer Verunreinigungseintrag durch den Abbrand an den Arbeitselektroden auf. In den letzten Jahren konnten im Rahmen verschiedener Forschungsprojekte wichtige Erfahrungen mit der verunreinigungsarmen Zerkleinerung von Halbleitermaterialien, der Aufbereitung von hochreinen Keramiken sowie unterschiedlicher Glasprodukte gemacht werden

Beispielhaft kann hier die Reinstmahlung von keramischen Monolithen und von verschiedenen Glasprodukten genannt werden. Durch das verunreinigungsarme Schockwellenverfahren konnten hochreine und wiedereinsetzbare Materialfraktionen hergestellt werden.

Anwendungsvorteile

  • Berührungsfreier Zerkleinerungsprozess
  • Effiziente Zerkleinerung von harten und spröden Materialien
  • Aufbereitung von Materialien mit hohen Reinheitsanforderungen
  • Fremdelementgehalte <10 ppm realisierbar (in Abhängigkeit der geforderten Zielkorngröße)
Reinstaufschluss eines Keramik-Monolithen
Reinstaufschluss eines Keramik-Monolithen
Rückgewinnung einer hochreinen Glasfraktion von Solarmodulen
Rückgewinnung einer hochreinen Glasfraktion von Solarmodulen

Schlacken

Mit Hilfe der Schockwellentechnologie kann ein selektiver Aufschluss metallurgischer Schlacken realisiert werden. Die damit verbundene Freilegung und Anreicherung von wertstoffhaltigen Bestandteilen ermöglicht eine einfache Sortierung der Mehrphasensysteme und bietet damit vielfältige ökonomische und ökologische Vorteile bei der Weiterverarbeitung und Verwertung der Schlacke-Bestandteile.

Die durch gezielte Hochspannungsentladungen unter Wasser erzeugten Schockwellen entfalten ihre fragmentierende Wirkung gezielt an Materialgrenzflächen und damit vorzugsweise an Übergängen unterschiedlicher mineralogischer Phasen der Schlacken.

Das Aufbereitungsverfahren ermöglicht dabei die gezielte Anpassung der Prozessparameter an die stoffliche Zusammensetzung und die spezifischen Anforderungen der jeweiligen Materialien. Dadurch können in Schlacken eingelagerte Störstoffe freigelegt und anschließend einfach abgetrennt werden, wodurch sich vielfältige neue Ansätze bei der metallurgischen Nachbearbeitung und der wirtschaftlichen Verwertung der Materialien ergeben.

Dieser innovative Aufbereitungsansatz eignet sich insbesondere für metallurgische Zwischenprodukte aus der Eisen-, Zink- und stahlveredelnden Metallurgie.

Schlacke Typ 1
Schlacke Typ 1
Schlacke Typ 2
Schlacke Typ 2

Anwendungsvorteile

  • Effiziente Zerkleinerung von harten und spröden Materialien
  • Hohe Phasenselektivität verbessert die hydrometallurgische Weiterverarbeitung
  • Freilegung von Störstoffen für eine verbesserte pyrometallurgische Nachbearbeitung
  • Vereinfachte Sortierbarkeit der Materialbestandteile nach dem Aufschlussprozess

Verbundwerkstoffe

Ein vielversprechendes Anwendungsgebiet des Schockwellenverfahrens ist das Recycling von Verbundwerkstoffen und Kompositen wie beispielsweise Photovoltaikmodule oder carbonfaserverstärkte Kunststoffe. Durch die Zerlegung der Materialien in ihre Einzelbestandteile eröffnet das materialselektive Zerkleinerungsverfahren zukünftig effizientere Nutzungs- und Verwertungsmöglichkeiten, weg von der reinen stofflichen Verwertung hin zu einem funktionellen Recycling der Materialien.
Die mit Hilfe des Schockwellenzerkleinerungsverfahrens erzielbare Trennschärfe hängt dabei im Wesentlichen von den mechanischen und akustischen Eigenschaften der Verbundwerkstoffe ab. Durch die schonende Rückgewinnung der einzelnen Materialien ergeben sich neue Recyclingansätze, weg von der reinen stofflichen Verwertung hin zu einem funktionellen Recycling.
Eine Anwendungsmöglichkeit des Schockwellenverfahrens ist das Recycling von Solarmodulen, bei dem es neben der Freilegung des Halbleitermaterials auch gelingt das hochwertige Frontglas unter Einhaltung von hohen Reinheitsanforderungen zurückzugewinnen.
Das Schockwellenverfahren der ImpulsTec GmbH eignet sich hervorragend zum Ablösen dünner Beschichtungen von Substraten wie beispielsweise beim Abtrennen der aktivmaterialhaltigen Beschichtung von Kathodenfolien aus der Batteriezellenfertigung. Je nach mechanischer Integrität der jeweiligen Werkstoffe bleibt das Substrat strukturell weitgehend intakt oder wird ebenfalls mit zerlegt. Die minimale ablösbare Schichtdicke hängt dabei von der jeweiligen Materialkombination sowie den physikalischen Eigenschaften der Fügepartner ab. In mehreren Forschungs- und Kundenprojekten gelang es mit Hilfe des Schockwellenverfahrens Schichtdicken bis unter 10 µm wieder abzutragen.

Anwendungsvorteile

  • Zerlegung von komplexen Industriematerialien in Einzelbestandteile
  • Effizientere Verwertungsmöglichkeiten durch Rückgewinnung hochwertiger Materialien
  • Erschließung bisher ungenutzter Rohstoffpotentiale (Produktionsabfälle)
  • Rückführung von Materialien in den Produktionskreislauf (Inline-Recycling)
Trennung von Frontglass und Rückseitenglas eines Solarmoduls
Trennung von Frontglass und Rückseitenglas eines Solarmoduls
Abgetrenntes Frontglass eines Solarmoduls

Abgetrenntes Frontglass eines Solarmoduls

Li-Ionen Batterien

Mithilfe der Schockwellenzerkleinerung der ImpulsTec GmbH können auch gefahrstoffhaltige Industriematerialien maschinell in ihre Einzelbestandteile zerlegt werden, um darin enthaltene Wertstoffe gezielt freizulegen und anzureichern. Daraus ergeben sich vielfältige Anwendungsmöglichkeiten für die Schockwellentechnologie, um bestehende Aufbereitungsverfahren effizienter zu gestalten oder neue Verwertungsansätze zu etablieren.
Die Arbeitsweise in einem flüssigen Zerkleinerungsmedium ermöglicht beispielsweise das sichere Zerlegen von Li-Ionen Zellen und bietet neben dem stofflichen Recycling der Bestandteile auch die Möglichkeit der funktionellen Verwertung des zurückgewonnenen Aktivmaterials. Des Weiteren kann das Schockwellenverfahren auch zur schonenden Zerlegung von gefahrstoffhaltigen Baugruppen genutzt werden um im Anschluss eine separate Weiterbehandlung gefahrstoffhaltiger und gefahrstofffreier Komponenten zu ermöglichen.

Anwendungsvorteile

  • Passivierung von Gefahrstoffen im Zerkleinerungsmedium
  • Sichere Zerlegung von gefährlichen Industriematerialien
  • Effiziente Verwertungsmöglichkeiten von separierten Einzelbestandteilen
  • Gefahrstoffentfrachtung von Geräten und Komponenten
Mittels Schockwellenbehandlung geöffnete Handybatterie
Mittels Schockwellenbehandlung geöffnete Handybatterie

Bergbau und Baustoffe

Aufgrund seines spezifischen Trennmechanismus eignet sich das Schockwellenverfahren, welches Brüche auf kristallographischer Ebene an Grenzflächen unterschiedlicher Materialien provoziert, besonders für die Aufbereitung von Bergbauzwischenprodukten und zur Zerkleinerung von Gestein, Mineralien oder Schlacken mit wertvollen Inhaltsstoffen.

Bei der Gesteinsaufbereitung wirkt sich vor allem der spezifische Trennmechanismus der Schockwellentechnologie positiv aus, der Materialbrüche vorzugsweise an Grenzflächen von Materialien mit unterschiedlichen akustischen Eigenschaften provoziert. Die Selektivität des Zerkleinerungsverfahrens auf kristallographische (Fremd-)Phasen ermöglicht den effizienten Aufschluss verschiedener Gefügestrukturen.

Für die Aufbereitung von wertvollen Bergbauprodukten und Mineralien bietet das Verfahren großes Anwendungspotential. Im Gestein enthaltene Wertstoffe lassen sich mit Hilfe der Schockwellenzerkleinerungstechnologie freilegen und anreichern. Damit ermöglicht das Verfahren in Kombination mit konventionellen Aufbereitungsprozessen zukünftig Effizienzsteigerungspotentiale zu erschließen. In den letzten Jahren wurde die Grundlage zur einfachen Erweiterung des Schockwellenverfahrens auf großtechnischen Maßstab gelegt. Für die anstehende Skalierung der Technologie und die Auslegung von kundenspezifischen Lösungen kann auf ein Netzwerk an nationalen und internationalen Partnern aus verschiedensten Fachbereichen zurückgegriffen werden.

Anwendungsvorteile

  • Materialselektiver Aufschluss von Mehrphasensystemen

  • Freilegung und Anreicherung von Wertstoffen

  • Effizienzsteigerung für chemische oder hydrometallurgische Folgeprozesse

Schockwellenzerkleinerung von Bergbauprodukten
Schockwellenzerkleinerung von Bergbauprodukten
ImpulsTec GmbH
  • ImpulsTec GmbH
    Wilhelm-Eichler-Straße 34
    01445 Radebeul

Website Hoch.Rein Group