为改善工业对原材料的获取方式，弗劳恩霍夫激光技术研究所和CronimetFerroleg公司联合开发了一种基于激光传感器技术的金属废料分拣工艺。这项工艺将作为德国联邦教育和研究部（BMBF）资助的PLUS项目的一部分，他们开发的这种新型传感器使金属原材料的回收效率比以前提高了许多倍。

先前，弗劳恩霍夫激光技术研究所也参与了欧盟REVaMP（金属制造过程中可变原材料的高效利用设备改造）项目：研究所的专家从2020年1月起分享他们在材料分析领域的专业知识，为保障原材料的资源高效供应做出重要的国际贡献。

基于激光的传感器技术的发展，促进了未来金属的回收利用。目标之一：提高公司的资源效率。 （图片版权：德国卡尔斯鲁厄 Cronimet Ferroleg 公司）

德国是一个工业生产国，社会繁荣在很大程度上取决于铬、镍、铜和钴等金属原材料的供应。然而，随着全球对这些原材料需求量的增加，这些金属正变得越来越稀缺。当前矿产资源的短缺现象愈发凸显，这让回收稀缺原料在控制矿产资源短缺方面起着决定性作用，这种回收金属的做法也已经被德国和欧洲其他国家采纳，成为其获取金属原材料的主要渠道。

更好的平衡——生态和经济

回收具有一项明显优势：将不能再使用的废旧金属，如管道、金属板、工具、旧电缆、电气和电子废料以及家庭或拆迁中的旧零件熔化，然后按金属或合金分类，就能在几乎不损失质量的情况下重新使用。一旦使用金属回收的新方法，将使成本昂贵、技术复杂，甚至有危险性的矿产开采变得不再必要，也无需运输开采出的原材料。由于废旧金属材料的本身价值很高，使用这种回收工艺既可以收回成本，又能比采矿产生更少的二氧化碳。

但这里有一个关键问题，就是金属废料的价格、可用性及其回收率取决于许多相互依赖的因素，比如采矿市场的价格波动、产品的生命周期及其回收率、加工过程中的损失、技术上的可回收性和相关合金的价值。全球市场也存在着不可预测的波动，如果采矿得到金属的成本上升，对应的金属废品的供应量就会下降，反之亦然。这些不确定因素都会给企业带来高风险。

激光技术带来大变革

在此背景下，弗劳恩霍夫激光技术研究所与德国卡尔斯鲁厄的CronimetFerroleg公司共同开发了一种基于激光的新型分拣工艺。它是作为德国联邦教育和研究部（BMBF）资助的PLUS项目的一部分而开发的，能使金属废料中合金的检测和分拣速度更快、准确性更高。2020年，该试验工厂在卡尔斯鲁厄的CronimetFerroleg公司基地投入运行，并取得了显著成绩。在这项激光回收金属的独特设计中，还可适用于加工高速钢（HSS）。

“高速钢刀具中含有钴等宝贵的合金元素，在任何一家五金店都能找到，比如在钻头或铣头上。”CordFrickeBegemann博士说。他在弗劳恩霍夫激光技术研究所负责材料分析，并在博士生FredrikSchreckenberg的协助下领导了PLUS项目。

目前常见的工艺，仅能对少数合金做费力的手工检测。用于PLUS项目的激光诱导击穿光谱（LIBS）技术，此前经过了弗劳恩霍夫激光技术研究所的开发再升级。这种技术能从很小的废旧零件中识别出20多种特殊合金，而且整个识别过程自动、快速且无需人工接触。Fricke-Begemann博士表示：“它让我们在很短时间内处理更多的废品，并达到更高的等级纯度。通过这种工艺，我们就在技术研发和工业应用之间搭建了一座重要的桥梁。”

欧洲的未来技术

作为2020年欧盟启动的REVaMP项目的一部分，弗劳恩霍夫激光技术研究所积极致力于向欧洲各国分享其在材料分析领域的专业知识。该项目计划持续三年半，由来自西班牙、波兰和德国等国的公司和研究机构组成的国际联盟提供支持。Fricke-Begemann博士说：“我们的目标是将汇集到的专业知识整合进PLUS项目，无论涉及哪种合金。我们希望设计的传感器能很好地集成到当前的工业设备中，从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？交货的材料中含有多少铅？材料什么时候开始熔化，需要添加多少能量？这些问题都是REVaMP项目的研究重点，这也将在未来得到更准确的答案。如果成功，这种金属回收技术势必会帮助欧洲摆脱对全球原材料市场的过度依赖，整体提高欧洲企业在稀缺金属资源上的利用效率。

在 BMBF PLUS 项目开发的基于激光的分类过程中，可以从金属 废料中有效回收有价值的合金。（图片版权：德国卡尔斯鲁厄 Cronimet Ferroleg 公司）

PLUS项目：基于激光的特殊合金分拣试验工厂

PLUS项目的起止时间是2017年1月1日至2020年6月30日，由德国联邦教育与研究部（BMBF）“r＋Impuls——资源效率创新技术——工业资源效率的脉搏”资助。

项目合作方：CronimetFerroleg公司、德国弗劳恩霍夫激光技术研究所

REVaMP项目：金属制造过程中可变原材料的高效利用设备改造

该改造项目的起止时间为：2020年1月1日至2023年6月30日，由欧盟“地平线2020计划”资助。

项目合作伙伴：

●德国钢铁协会下属的钢铁研究中心（BFI），（负责项目协调）

●德国弗劳恩霍夫激光技术研究所

●德国亚琛工业大学

●波兰国家核研究中心（NCBJ）

●西班牙阿兹特兰冶金研究中心

●西班牙Eurecat技术中心，

●西班牙Cartif技术中心

●德国激光分析系统和自动化公司

●波兰SYSKON公司

●波兰OTJPolon公司

●西班牙GHIHornos工业公司

●德国阿塞洛-米塔尔不来梅公司

●西班牙西登诺特种钢公司

●西班牙Grupal艺术

●西班牙REFIAL铝业公司

●西班牙Exide技术公司