Recycling von Seltenerdmagneten für eine nachhaltige Elektromobilität
Recycling und der nachhaltige Umgang mit wertvollen Rohstoffen spielen auch bei Seltenerdmagneten eine immer wichtigere Rolle.
Im Zuge des zunehmenden Einsatzes von Elektromobilität werden Seltenerdlegierungen und die daraus hergestellten Dauermagnete immer wichtiger. Diese Materialien sind von entscheidender Bedeutung für die Effizienz und Leistungsfähigkeit von Elektromotoren, Generatoren und anderen Anwendungen in der Industrie. Um einen nachhaltigen Umgang mit diesen wertvollen Rohstoffen zu gewährleisten und gleichzeitig die Umwelt zu schützen, spielt das Recycling auch in diesem Bereich eine immer wichtigere Rolle.
Recycling-Magnete kann man in zwei Hauptkategorien unterteilen: Zum einen fallen bei der Herstellung von Magneten Abfälle an, und zum anderen werden klassische Rückläufer aus Elektromotoren, Generatoren oder anderen Anwendungen recycelt.
Magnetabfälle aus der Produktion sind in der Regel Schneidabfälle von der mechanischen Bearbeitung der Magnete. Um dieses Material wieder in den Produktionsprozess einbinden zu können, ist es entscheidend, entstandene Verunreinigungen wie Oxide und Carbide zu entfernen.
Elektromotoren und Generatoren haben in der Regel eine Lebensdauer von etwa 10 Jahren. Daher fällt bereits heute eine beträchtliche Menge an Altmagneten an, denn in einer Windkraftanlage werden beispielsweise pro Megawatt etwa 600 kg Seltenerdmagnete verwendet.
Aufbereitung von Magnetrezyklat
Im Magnetrezyklat ist ein hoher Anteil an Verunreinigungen mit Sauerstoff, Stickstoff oder Kohlenstoff enthalten, die sich vor allem an den Feinstanteilen anreichern. Diese beeinflussen die Magneteigenschaften negativ und müssen daher vor der Wiederverwendung entfernt werden. Um eine effektive Minderung des Sauerstoffgehaltes zu erreichen, muss das wasserstoffversprödete Pulver zunächst einer Mahlung unterzogen werden. Im Anschluss werden die Feinstanteile und damit die Verunreinigungen mit dem Hochleistungsfeinstsichter M-CLASS zuverlässig aus dem recycelten Magnetpulver abgetrennt. Man erhält ein wiederverwendbares Magnetpulver (Abb. 1).
Theoretische Abnahme der Sauerstoffverunreinigungen im Rezyklat in Abhängigkeit des d90 im Feingut und des Grobgut-Anteils in Gew.-%
Mit dem in Abb. 2 dargestellten Diagramm lässt sich eine Abschätzung der zu erwartenden Abnahme des Sauerstoffgehalts im Rezyklat ableiten. Um eine effektive Minderung des Sauerstoffgehalts zu erreichen, muss das wasserstoffversprödete Pulver zunächst einer Mahlung unterzogen werden. Hierbei muss ein etwas feinerer d50-Wert als die gewünschte Zielfeinheit erzielt werden, da sich der Wert beim nachträglichen Sichten wieder leicht ins Grobe verschiebt.
Um eine möglichst effektive Reduktion der Verunreinigungen bei maximaler Ausbeute zu erreichen, sollte der anzustrebende d90 im Feingut zwischen 3 µm und 3,5 µm liegen. Liegt der d50 im Aufgabegut vor dem Sichtprozess bei 3,0 µm, dann erhält man ein Gutprodukt mit einem d50 = 3,5 µm. Eine möglichst effektive Reduktion der Verunreinigungen wird dann erreicht, wenn das Aufgabegut einen hohen Anteil an Partikeln < 1 -2 µm enthält. Dafür ist es notwendig, die Vormahlung mit Drücken zwischen 8 bar(g) und 9 bar(g) durchzuführen.
Der Grad der Entfernung der Sauerstoffverunreinigungen nach dem Sichtprozess im Rezyklat ist abhängig von der Grobgutausbeute. Das folgende in Abb. 2 eingezeichnete Anwendungsbeispiel verdeutlicht dies: Um den Sauerstoffgehalt, ausgehend von einer Konzentration von 0,65 Gew.-% im Aufgabegut, um 0,55 Gew.-% zu reduzieren würde sich eine Grobgutausbeute von etwa 85 % einstellen.
Das so erhaltene Material lässt sich wieder für die Herstellung neuer Permanentmagnete verwenden. Das Recycling von Seltenerdlegierungen und Dauermagneten trägt damit zu einer nachhaltigen und ressourceneffizienten Produktion bei.
