為改善工業對原材料的獲取方式，弗勞恩霍夫激光技術研究所和CronimetFerroleg公司聯合開發了一種基于激光傳感器技術的金屬廢料分揀工藝。這項工藝將作為德國聯邦教育和研究部（BMBF）資助的PLUS項目的一部分，他們開發的這種新型傳感器使金屬原材料的回收效率比以前提高了許多倍。

先前，弗勞恩霍夫激光技術研究所也參與了歐盟REVaMP（金屬制造過程中可變原材料的高效利用設備改造）項目：研究所的專家從2020年1月起分享他們在材料分析領域的專業知識，為保障原材料的資源高效供應做出重要的國際貢獻。

基于激光的傳感器技術的發展，促進了未來金屬的回收利用。目標之一：提高公司的資源效率。 （圖片版權：德國卡爾斯魯厄 Cronimet Ferroleg 公司）

德國是一個工業生產國，社會繁榮在很大程度上取決于鉻、鎳、銅和鈷等金屬原材料的供應。然而，隨著全球對這些原材料需求量的增加，這些金屬正變得越來越稀缺。當前礦產資源的短缺現象愈發凸顯，這讓回收稀缺原料在控制礦產資源短缺方面起著決定性作用，這種回收金屬的做法也已經被德國和歐洲其他國家采納，成為其獲取金屬原材料的主要渠道。

更好的平衡——生態和經濟

回收具有一項明顯優勢：將不能再使用的廢舊金屬，如管道、金屬板、工具、舊電纜、電氣和電子廢料以及家庭或拆遷中的舊零件熔化，然后按金屬或合金分類，就能在幾乎不損失質量的情況下重新使用。一旦使用金屬回收的新方法，將使成本昂貴、技術復雜，甚至有危險性的礦產開采變得不再必要，也無需運輸開采出的原材料。由于廢舊金屬材料的本身價值很高，使用這種回收工藝既可以收回成本，又能比采礦產生更少的二氧化碳。

但這里有一個關鍵問題，就是金屬廢料的價格、可用性及其回收率取決于許多相互依賴的因素，比如采礦市場的價格波動、產品的生命周期及其回收率、加工過程中的損失、技術上的可回收性和相關合金的價值。全球市場也存在著不可預測的波動，如果采礦得到金屬的成本上升，對應的金屬廢品的供應量就會下降，反之亦然。這些不確定因素都會給企業帶來高風險。

激光技術帶來大變革

在此背景下，弗勞恩霍夫激光技術研究所與德國卡爾斯魯厄的CronimetFerroleg公司共同開發了一種基于激光的新型分揀工藝。它是作為德國聯邦教育和研究部（BMBF）資助的PLUS項目的一部分而開發的，能使金屬廢料中合金的檢測和分揀速度更快、準確性更高。2020年，該試驗工廠在卡爾斯魯厄的CronimetFerroleg公司基地投入運行，并取得了顯著成績。在這項激光回收金屬的獨特設計中，還可適用于加工高速鋼（HSS）。

“高速鋼刀具中含有鈷等寶貴的合金元素，在任何一家五金店都能找到，比如在鉆頭或銑頭上。”CordFrickeBegemann博士說。他在弗勞恩霍夫激光技術研究所負責材料分析，并在博士生FredrikSchreckenberg的協助下領導了PLUS項目。

目前常見的工藝，僅能對少數合金做費力的手工檢測。用于PLUS項目的激光誘導擊穿光譜（LIBS）技術，此前經過了弗勞恩霍夫激光技術研究所的開發再升級。這種技術能從很小的廢舊零件中識別出20多種特殊合金，而且整個識別過程自動、快速且無需人工接觸。Fricke-Begemann博士表示：“它讓我們在很短時間內處理更多的廢品，并達到更高的等級純度。通過這種工藝，我們就在技術研發和工業應用之間搭建了一座重要的橋梁。”

歐洲的未來技術

作為2020年歐盟啟動的REVaMP項目的一部分，弗勞恩霍夫激光技術研究所積極致力于向歐洲各國分享其在材料分析領域的專業知識。該項目計劃持續三年半，由來自西班牙、波蘭和德國等國的公司和研究機構組成的國際聯盟提供支持。Fricke-Begemann博士說：“我們的目標是將匯集到的專業知識整合進PLUS項目，無論涉及哪種合金。我們希望設計的傳感器能很好地集成到當前的工業設備中，從而提高回收流程的效率。”

要回收的合金的成分和性能是什么？交貨的材料中含有多少鉛？材料什么時候開始熔化，需要添加多少能量？這些問題都是REVaMP項目的研究重點，這也將在未來得到更準確的答案。如果成功，這種金屬回收技術勢必會幫助歐洲擺脫對全球原材料市場的過度依賴，整體提高歐洲企業在稀缺金屬資源上的利用效率。

在 BMBF PLUS 項目開發的基于激光的分類過程中，可以從金屬 廢料中有效回收有價值的合金。（圖片版權：德國卡爾斯魯厄 Cronimet Ferroleg 公司）

PLUS項目：基于激光的特殊合金分揀試驗工廠

PLUS項目的起止時間是2017年1月1日至2020年6月30日，由德國聯邦教育與研究部（BMBF）“r＋Impuls——資源效率創新技術——工業資源效率的脈搏”資助。

項目合作方：CronimetFerroleg公司、德國弗勞恩霍夫激光技術研究所

REVaMP項目：金屬制造過程中可變原材料的高效利用設備改造

該改造項目的起止時間為：2020年1月1日至2023年6月30日，由歐盟“地平線2020計劃”資助。

項目合作伙伴：

●德國鋼鐵協會下屬的鋼鐵研究中心（BFI），（負責項目協調）

●德國弗勞恩霍夫激光技術研究所

●德國亞琛工業大學

●波蘭國家核研究中心（NCBJ）

●西班牙阿茲特蘭冶金研究中心

●西班牙Eurecat技術中心，

●西班牙Cartif技術中心

●德國激光分析系統和自動化公司

●波蘭SYSKON公司

●波蘭OTJPolon公司

●西班牙GHIHornos工業公司

●德國阿塞洛-米塔爾不來梅公司

●西班牙西登諾特種鋼公司

●西班牙Grupal藝術

●西班牙REFIAL鋁業公司

●西班牙Exide技術公司