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Title:
DEVICE AND METHOD FOR ANALYSING THE ALLOY COMPOSITION OF METAL SCRAP FRAGMENTS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/024841
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device (2) for analysing the alloy composition of metal scrap fragments (6, 50, 70), using an alloy analysis system (8) configured to determine, by means of a first local measurement at a measurement position (20, 54, 56, 74a-e) on the surface (22, 58) of a scrap fragment (6, 50, 70) being analysed, composition information (40) about the alloy composition of the scrap fragment (6, 50, 70), wherein the device (2) comprises an impurity analysis system (44) configured to determine, by means of a second local measurement at the measurement position (20, 54, 56, 74a-e), associated impurity information (64) about the impurity of the surface (22, 58) of the scrap fragment (6, 50, 70) at the measurement position (20, 54, 56, 74a-e), and wherein the device (2) comprises a processing system (66) configured to determine an analysis result (68) about the alloy composition of the scrap fragment (6, 50, 70) depending on the composition information (40) and the associated impurity information (64). The invention further relates to a method for analysing the alloy composition of metal scrap fragments (6, 50, 70).

Inventors:
GILLNER, Ronald (Am Herrenhof 66, Swisttal, 53913, DE)
BAUERSCHLAG, Nils Robert (Melanieweg 27, Aachen, 52072, DE)
Application Number:
EP2017/069710
Publication Date:
February 08, 2018
Filing Date:
August 03, 2017
Export Citation:
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Assignee:
HYDRO ALUMINIUM ROLLED PRODUCTS GMBH (Aluminiumstraße 1, Grevenbroich, 41515, DE)
International Classes:
B07C5/342; G01J3/443; G01N21/71; G01N21/85
Foreign References:
DE4426490A11995-02-23
DE102014013160A12016-03-17
DE4426475A11995-02-23
US20030034281A12003-02-20
DE102010032792A12012-02-02
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
COHAUSZ & FLORACK (Dr. Henning Sternemann, Bleichstraße 14, Düsseldorf, 40211, DE)
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Claims:
P a t e n t a n s p r ü c h e

Vorrichtung (2) zur Legierungsanalyse von Schrottfragmenten (6, 50, 70) aus Metall,

mit einer Legierungsanalyseeinrichtung (8), die dazu eingerichtet ist, mittels einer ersten lokalen Messung an einer Messposition (20, 54, 56, 74a-e) auf der Oberfläche (22, 58) eines zu analysierenden Schrottfragments (6, 50, 70) eine Zusammensetzungsinformation (40) über die Legierungszusammensetzung des Schrottfragments (6, 50, 70) zu bestimmen,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Vorrichtung (2) eine Verunreinigungsanalyseeinrichtung (44) aufweist, die dazu eingerichtet ist, mittels einer zweiten lokalen Messung an der

Messposition (20, 54, 56, 74a-e) eine zugehörige Verunreinigungsinformation (64) über die Verunreinigung der Oberfläche (22, 58) des Schrottfragments (6, 50, 70) an der Messposition (20, 54, 56, 74a-e) zu bestimmen, und

dass die Vorrichtung (2) eine Verarbeitungseinrichtung (66) aufweist, die dazu eingerichtet ist, ein Analyseergebnis (68) über die Legierungszusammensetzung des Schrottfragments (6, 50, 70) abhängig von der

Zusammensetzungsinformation (40) und von der zugehörigen

Verunreinigungsinformation (64) zu bestimmen.

Vorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass die Legierungsanalyseeinrichtung (8) für eine spektroskopische Messung eingerichtet ist, insbesondere für eine laserinduzierte Plasmaspektroskopiemessung.

Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass die Legierungsanalyseeinrichtung (8) dazu eingerichtet ist, für die erste lokale Messung auf der Oberfläche (22, 58) des Schrottfragments (6, 50, 70) ein Plasma (28, 60, 62) an der Messposition (20, 54, 56, 74a-e) zu erzeugen, und dass die Verunreinigungsanalyseeinrichtung (44) dazu eingerichtet ist, einen Wert für eine Messgröße des von der Legierungsanalyseeinrichtung (8) erzeugten Plasmas (28, 60, 62) zu messen und abhängig von dem gemessenen Wert die zugehörige Verunreinigungsinformation (64) zu bestimmen.

Vorrichtung nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, dass die Verunreinigungsanalyseeinrichtung (44) dazu eingerichtet ist, die zugehörige Verunreinigungsinformation (64) mittels eines Vergleichs des gemessenen Werts für die Messgröße des Plasmas (28, 60, 62) mit einem Referenzwert zu bestimmen.

Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4,

dadurch gekennzeichnet, dass die Messgröße des Plasmas (28, 60, 62) die Plasmafarbe, die Plasmatemperatur, der Plasmadurchmesser auf der Oberfläche, die Plasmahöhe über der Oberfläche, der Strahlungsintensitätsverlauf über die Zeit oder eine Kombination daraus ist.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5,

dadurch gekennzeichnet dass die Verunreinigungsanalyseeinrichtung (44) eine Bilderfassungseinrichtung (46) zur Aufnahme von Bilddaten des von der

Legierungsanalyseeinrichtung (8) an der Messposition (20, 54, 56, 74a-e) erzeugten Plasmas (28, 60, 62) aufweist und dazu eingerichtet ist, den Wert für die Messgröße abhängig von den Bilddaten zu bestimmen.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Legierungsanalyseeinrichtung (8) und die

Verunreinigungsanalyseeinrichtung (44) dazu eingerichtet sind, eine Mehrzahl von Zusammensetzungsinformationen (40) und zugehörigen

Verunreinigungsinformationen (64) an verschiedenen Messpositionen (20, 54, 56, 74a-e) auf der Oberfläche (22, 58) eines Schrottfragments (6, 50, 70) zu bestimmen, und

dass die Verarbeitungseinrichtung (66) dazu eingerichtet ist, abhängig von der jeweils zugeordneten Verunreinigungsinformation (64) eine oder mehrere Zusammensetzungsinformationen (40) aus der Mehrzahl der bestimmten Zusammensetzungsinformationen (40) auszuwählen und aus den ausgewählten Zusammensetzungsinformationen (40) das Analyseergebnis (68) über die Legierungszusammensetzung des Schrottfragments (6, 50, 70) zu bestimmen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, aufweisend eine

Sortiereinrichtung (12), die dazu eingerichtet ist, Schrottfragmente (6, 50, 70) abhängig von dem jeweils zugehörigen Analyseergebnis (68) zu sortieren.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, aufweisend eine

Steuerungseinrichtung (14), die dazu eingerichtet ist, die Vorrichtung (2) gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15 zu steuern.

10. Verfahren zur Legierungsanalyse von Schrottfragmenten (6, 50, 70) aus Metall, insbesondere unter Verwendung einer Vorrichtung (2) nach einem der

Ansprüche 1 bis 9,

bei dem mittels einer ersten lokalen Messung an einer Messposition (20, 54, 56, 74a-e) auf der Oberfläche (22, 58) eines zu analysierenden Schrottfragments (6, 50, 70) eine Zusammensetzungsinformation (40) über die

Legierungszusammensetzung des Schrottfragments (6, 50, 70) bestimmt wird, bei dem mittels einer zweiten lokalen Messung an der Messposition (20, 54, 56, 74a-e) eine zugehörige Verunreinigungsinformation (64) über die

Verunreinigung der Oberfläche (22, 58) des Schrottfragments (6, 50, 70) an der Messposition (20, 54, 56, 74a-e) bestimmt wird und bei dem abhängig von der Zusammensetzungsinformation (40) und der zugehörigen Verunreinigungsinformation (64) ein Analyseergebnis (68) über die Legierungszusammensetzung des Schrottfragments (6, 50, 70) bestimmt wird.

Verfahren nach Anspruch 10,

dadurch gekennzeichnet, dass die erste lokale Messung und die zweite lokale Messung gleichzeitig erfolgen.

Verfahren nach Anspruch 10 oder 11,

dadurch gekennzeichnet, dass die erste lokale Messung eine spektroskopische Messung ist, insbesondere eine laserinduzierte Plasmaspektroskopiemessung.

Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12,

dadurch gekennzeichnet, dass für die erste lokale Messung auf der Oberfläche (22, 58) des Schrottfragments (6, 50, 70) ein Plasma (28, 60, 62) an der

Messposition (20, 54, 56, 74a-e) erzeugt wird und bei der zweiten lokalen Messung ein Wert für eine Messgröße des Plasmas (28, 60, 62) gemessen wird und abhängig von dem gemessenen Wert die zugehörige

Verunreinigungsinformation (64) bestimmt wird, insbesondere durch Vergleich des gemessenen Werts mit einem Referenzwert.

Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13,

dadurch gekennzeichnet,

dass eine Mehrzahl von Zusammensetzungsinformationen (40) und zugehörigen Verunreinigungsinformationen (64) an verschiedenen Messpositionen (20, 54, 56, 74a-e) auf der Oberfläche (22, 58) eines Schrottfragments (6, 50, 70) bestimmt werden,

dass abhängig von der jeweils zugeordneten Verunreinigungsinformation (64) eine oder mehrere Zusammensetzungsinformationen (40) aus der Mehrzahl der bestimmten Zusammensetzungsinformationen (40) ausgewählt werden und dass aus den ausgewählten Zusammensetzungsinformationen (40) das

Analyseergebnis (68) über die Legierungszusammensetzung des

Schrottfragments (6, 50, 70) bestimmt wird.

Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14,

dadurch gekennzeichnet, dass eine bereitgestellte Menge Schrottfragmente (6, 50, 70) vereinzelt wird und Analyseergebnisse (68) der vereinzelten

Schrottfragmente (6, 50, 70) bestimmt werden.

Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15,

dadurch gekennzeichnet, dass die Schrottfragmente (6, 50, 70) abhängig von dem jeweils bestimmten Analyseergebnis (68) sortiert werden.

Description:
Vorrichtung und Verfahren zur Legierungsanalyse von Schrottfragmenten aus Metall

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Legierungsanalyse an Schrottfragmenten aus Metall, mit einer Legierungsanalyseeinrichtung, die dazu eingerichtet ist, mittels einer lokalen Messung an einer Messposition auf der Oberfläche eines zu

analysierenden Schrottfragments eine Zusammensetzungsinformation über die Legierungszusammensetzung des Schrottfragments zu bestimmen. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Legierungsanalyse von Schrottfragmenten aus Metall, insbesondere unter Verwendung der zuvor genannten Vorrichtung.

Im Stand der Technik erfolgt das Sortieren bzw. Recyceln von Aluminium über mehrere Verfahrensschritte. Diese umfassen in der Regel das Sammeln der

unterschiedlichen Aluminiumschrotte, eine mechanische Aufbereitung der Schrotte und eine anschließende metallurgische Verwertung der Schrotte.

Für ein ressourceneffizientes Recycling sollte die mechanische Aufbereitung der Schrotte ein Aluminiumschrottprodukt erzeugen, das den qualitativen Ansprüchen des metallurgischen Verwertungsweges entspricht. Hierzu werden im Stand der Technik unterschiedliche Aufbereitungsschritte durchgeführt, die allerdings nur eine begrenzte Sortierung in Qualitäten bzw. Legierungszusammensetzungen der Schrotte erlaubt.

Die mechanische Aufbereitung erfolgt in der Regel über eine ein- oder mehrstufige Zerkleinerung der Schrotte, der sich dann diverse Sortierschritte anschließen. Die Sortierschritte können beispielsweise eine Trennung von Eisen und NE-Metallen über Magnetscheider, Windsichtung, Wirbelstromscheidung, sensorgestützte Sortierungen zum Beispiel mittels Röntgentransmission oder -fluoreszens, Induktion,

laserinduzierte Plasmaspektroskopie (Laser Induced Breakdown Spectroscopy - LIBS) oder Nahinfrarotanalyse (NIR) bewirken. Die verfahrenstechnische Kombination dieser Sortierschritte erlaubt das Sortieren der Schrotte in unterschiedliche

Aluminiumqualitäten, d.h. insbesondere abhängig von ihrer

Legierungszusammensetzung.

Um unterschiedliche Aluminiumlegierungen legierungsspezifisch sortieren zu können, müssen Gehalte eines oder mehrerer Legierungselemente der einzelnen

Schrottfragmente bestimmt werden. Hierzu werden typischerweise Systeme für laserinduzierte Plasmaspektroskopie (LIBS) oder Röntgenfluoreszenz (XRF) eingesetzt. Die mit diesen Systemen erzeugten Analyseergebnisse werden mit vorgegebenen Legierungszusammensetzungen verglichen und die jeweiligen

Schrottfragmente der passenden Legierungszusammensetzung zugeordnet. Wird beispielsweise bei der Analyse eines Schrottfragments ein Mg-Gehalt von 5%

ermittelt, so wird dieses Schrottfragment beispielsweise einer Klasse„Mg5-Legierung" zugeordnet.

Ein grundsätzliches Problem bei der Analyse von Schrottfragmenten und einer darauf basierenden Sortierung der Schrottfragmente sind Oberflächenverunreinigungen der einzelnen Schrottfragmente, die die Metalloberfläche der Schrottfragmente bedecken und damit eine Analyse erschweren. Bei den Oberflächenverunreinigungen kann es sich beispielsweise um Lacke (z.B. bei Schrottfragmenten von lackierten

Kraftfahrzeugkomponenten), Eloxierschichten, Kunststoffschichten (z.B. bei

Schrottfragmenten von Verbundmaterialien wie kunststofflaminierten

Aluminiumprodukten) oder sogenannte Querverschmutzungen aus dem Sammel- und/oder Zerkleinerungsprozess handeln, die beispielsweise infolge von Restfeuchte an den Schrottfragmenten anhaften können.

Die Oberflächenverunreinigungen entsprechen in ihrer chemischen

Zusammensetzung nicht der darunter liegenden Metallmatrix, insbesondere

Aluminiummatrix. Diese Oberflächenverunreinigungen haben daher Auswirkungen auf Analyse- bzw. Sortier System, die die oberflächennahe Stoffzusammensetzung ermitteln, da die Analyseergebnisse durch die Oberflächenverunreinigungen stark verfälscht werden. Wird die Oberflächenzusammensetzung in einem verschmutzten Oberflächenbereich eines Schrottfragments bestimmt, so ergibt die Analyse anstelle der Zusammensetzung der Legierung des Schrottfragments stattdessen die chemische Zusammensetzung der Oberflächenverunreinigung oder eine Mischung aus der Zusammensetzung der Oberflächenverunreinigung und der darunter liegenden Metallmatrix. Die Analyseergebnisse sind daher nicht eindeutig bzw. stark

fehlerbehaftet. Zwar werden bei der lasergestützten Legierungsanalyse, beispielsweise LIBS, in der Regel mehrere Laserschüsse auf eine Stelle eines Schrottfragments aufgebracht, so dass eine mögliche Oberflächenverunreinigung teilweise abgetragen (ablatiert) wird. Es ist jedoch nicht gewährleistet, dass Oberflächenverunreinigungen an der

Messposition vollständig verdampfen und die reine Metallmatrix freilegen, so dass die Analyseergebnisse weiterhin stark fehlerbehaftet sein können.

Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Legierungsanalyse von Schrottfragmenten aus Metall zur Verfügung zu stellen, mit denen eine zuverlässigere Analyse einzelner Aluminiumfragmente ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zur Legierungsanalyse an

Schrottfragmenten aus Metall mit einer Legierungsanalyseeinrichtung, die dazu eingerichtet ist, mittels einer ersten lokalen Messung an einer Messposition auf der Oberfläche eines zu analysierenden Schrottfragments eine

Zusammensetzungsinformation über die Legierungszusammensetzung des

Schrottfragments zu bestimmen, erfindungsgemäß zumindest teilweise dadurch gelöst, dass die Vorrichtung eine Verunreinigungsanalyseeinrichtung aufweist, die dazu eingerichtet ist, mittels einer zweiten lokalen Messung an der Messposition eine zugehörige Verunreinigungsinformation über die Verunreinigung der Oberfläche des Schrottfragments an der Messposition zu bestimmen, und dass die Vorrichtung eine Verarbeitungseinrichtung aufweist, die dazu eingerichtet ist, ein Analyseergebnis über die Legierungszusammensetzung des Schrottfragments abhängig von der

Zusammensetzungsinformation und von der zugehörigen

Verunreinigungsinformation zu bestimmen.

Die oben genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß weiterhin zumindest teilweise gelöst durch ein Verfahren zur Legierungsanalyse von Schrottfragmenten aus Metall, insbesondere unter Verwendung der zuvor beschriebenen Vorrichtung, bei dem mittels einer ersten lokalen Messung an einer Messposition auf der Oberfläche eines zu analysierenden Schrottfragments eine Zusammensetzungsinformation über die Legierungszusammensetzung des Schrottfragments bestimmt wird, bei dem mittels einer zweiten lokalen Messung an der Messposition eine zugehörige

Verunreinigungsinformation über die Verunreinigung der Oberfläche des

Schrottfragments an der Messposition bestimmt wird und bei dem abhängig von der Zusammensetzungsinformation und der zugehörigen Verunreinigungsinformation ein Analyseergebnis über die Legierungszusammensetzung des Schrottfragments bestimmt wird.

Durch das beschriebene Verfahren bzw. mit der beschriebenen Vorrichtung kann eine mögliche Verunreinigung der Oberfläche eines analysierten Schrottfragments bei der Legierungsanalyse berücksichtigt werden. Insbesondere kann auf diese Weise durch eine separate zweite Messung festgestellt werden, ob die

Zusammensetzungsinformation ausreichend gut die Legierungszusammensetzung des Schrottfragments widerspiegelt oder durch eine Oberflächenverschmutzung zu stark verfälscht ist. Dadurch kann eine zuverlässige Legierungsanalyse von

Schrottfragmenten erreicht werden, mit der insbesondere eine

zusammensetzungsspezifische Sortierung der Schrottfragmente ermöglicht wird.

Die Vorrichtung weist eine Legierungsanalyseeinrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, mittels einer ersten lokalen Messung an einer Messposition auf der Oberfläche des Schrottfragments eine Zusammensetzungsinformation über die Legierungszusammensetzung des Schrottfragments zu bestimmen. Die Legierungsanalyseeinrichtung analysiert also nicht das gesamte Material des

Schrottfragments, sondern nur einen Teil des Materials an einer Messposition auf der Oberfläche des Schrottfragments. Eine solche lokale Messung hat den Vorteil, dass sie schnell und relativ einfach durchgeführt werden kann. Weiterhin können für lokale Analysen effektive Messverfahren wie zum Beispiel die laserinduzierte

Plasmaspektroskopie (LIBS) verwendet werden, mit denen sich die lokale

Zusammensetzung eines Schrottfragments mit hoher Geschwindigkeit und

ausreichender Genauigkeit bestimmen lässt.

Die Zusammensetzungsinformation über die Legierungszusammensetzung des Schrottfragments umfasst vorzugsweise einen oder mehrere Werte für den Gehalt eines oder mehrerer Legierungselemente, wie zum Beispiel Magnesium, Silizium, Eisen, Aluminium etc.

Bekannte Messverfahren zur Legierungsanalyse sind typischerweise auf bestimmte Legierungselemente beschränkt, um eine schnelle und ausreichend genaue Analyse zu ermöglichen. Daher lässt sich aus der mit einer solchen Legierungsanalyse

gewonnenen Zusammensetzungsinformation nicht zuverlässig bestimmen, ob die Oberfläche des Schrottfragments an der Messposition verunreinigt ist oder nicht.

Aus diesem Grund weist die Vorrichtung weiterhin eine

Verunreinigungsanalyseeinrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, mittels einer zweiten lokalen Messung an der Messposition eine zugehörige

Verunreinigungsinformation über die Verunreinigung der Oberfläche des

Schrottfragments an der Messposition zu bestimmen. Die

Verunreinigungsanalyseeinrichtung ist demnach in der Lage, eine Information über die Verunreinigung an der Messposition zur Verfügung zu stellen, an der von der Legierungsanalyseeinrichtung eine Messung zur Bestimmung der

Zusammensetzungsinformation durchgeführt wird. Auf diese Weise erfolgt unabhängig von der Legierungsanalyse eine zusätzliche Messung, um zu bestimmen, ob eine signifikante Verunreinigung an der Messposition vorliegt und somit ob die Zusammensetzungsinformation von der Messposition zuverlässig ist oder nicht.

Unter einer Verunreinigung der Oberfläche wird vorliegend verstanden, dass das Metall des Schrottfragments unter einer Beschichtung oder einer anderweitigen Verunreinigung verborgen ist. Bei der Beschichtung kann es sich insbesondere um eine Lackschicht, eine Eloxierschicht oder eine Kunststoffschicht handeln. Bei den anderweitigen Verunreinigungen kann es sich beispielsweise um

Querverschmutzungen aus dem Sammel- und/oder Zerkleinerungsprozess handeln, wie zum Beispiel Stäube oder Schmierstoffe, die an der Oberfläche des

Schrottfragments anhaften. Derartige Schichten oder anderweitige Verunreinigungen führen dazu, dass die von der Legierungsanalyseeinrichtung bestimmte

Zusammensetzungsinformation stark verfälscht wird. Bei der

Verunreinigungsinformation kann es sich beispielsweise um eine einfache Ja/Nein- Information handeln, ob eine Verunreinigung vorliegt („Ja") oder nicht („Nein"]. Alternativ kann die Verunreinigungsinformation auch einen Wert für den Grad der Verunreinigung enthalten, beispielsweise auf einer Skala von 0 („nicht verunreinigt") bis 3 („stark verunreinigt"]. Die Vorrichtung weist weiterhin eine Verarbeitungseinrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, ein Analyseergebnis über die Legierungszusammensetzung des Schrottfragments abhängig von der Zusammensetzungsinformation und von der zugehörigen Verunreinigungsinformation zu bestimmen. Die

Verunreinigungsinformation wird demnach zur Bestimmung des Analyseergebnisses mitberücksichtigt. Zeigt die Verunreinigungsinformation an, dass keine oder nur eine geringe Verunreinigung an der Messposition vorliegt, so kann die

Zusammensetzungsinformation als Analyseergebnis verwendet werden. Zeigt die Verunreinigungsinformation hingegen eine starke Verunreinigung an der Messstelle an, so kann als Analyseergebnis beispielsweise eine vorgegebene Information verwendet werden, dass die Analyse nicht erfolgreich war. Das Analyseergebnis kann beispielsweise ausgegeben oder zur Steuerung der Vorrichtung verwendet werden. Das Analyseergebnis umfasst vorzugsweise einen oder mehrere Werte für den Gehalt eines oder mehrerer Legierungselemente, wie zum Beispiel Magnesium, Silizium, Eisen, Aluminium etc. auf Basis der Zusammensetzungsinformation und/oder eine Information über die Zuverlässigkeit der bestimmten Gehalte auf Basis der

Verunreinigungsinformation.

Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsformen der Vorrichtung und des Verfahrens beschrieben, wobei die einzelnen Ausführungsformen jeweils sowohl für die Vorrichtung als auch für das Verfahren anwendbar sind und sich zudem

untereinander kombinieren lassen.

Bei einer ersten Ausführungsform erfolgen die erste lokale Messung und die zweite lokale Messung gleichzeitig. Auf diese Weise können die Messungen insbesondere einfacher so aufeinander abgestimmt werden, dass sie an derselben Messposition erfolgen. Insbesondere kann eine für die erste Messung bewirkte lokale Einwirkung auf das Schrottfragment, wie zum Beispiel ein an der Messposition erzeugtes Plasma, auch für die zweite Messung genutzt werden. Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Legierungsanalyseeinrichtung für eine spektroskopische Messung eingerichtet, insbesondere für eine laserinduzierte Plasmaspektroskopiemessung (LIBS). Bei einer entsprechenden Ausführungsform des Verfahrens ist die erste lokale Messung eine spektroskopische Messung, insbesondere eine laserinduzierte Plasmaspektroskopiemessung. Durch eine spektroskopische Messung lässt sich auf schnelle und zuverlässige Weise die

Legierungszusammensetzung an der Oberfläche eines Schrottfragments bestimmen. Die laserinduzierte Plasmaspektroskopie hat sich als besonders geeignete Verfahren herausgestellt, um die Legierungszusammensetzung schnell und zuverlässig zu messen. Da das LIBS-Verfahren oberflächensensitiv ist, d.h. die Zusammensetzung nur im Oberflächenbereich des Schrottfragments bestimmt wird, wird eine LIBS-Messung stark von etwaigen Verschmutzungen der Oberfläche beeinflusst. Durch das vorliegend beschriebene Verfahren bzw. die vorliegend beschriebene Vorrichtung wird erreicht, dass sich die Ergebnisse der LIBS-Messung zuverlässiger verarbeiten lassen, da zusätzlich eine Information über die Verunreinigung an der Messposition bestimmt wird, die einen Rückschluss auf die Aussagekraft der oberflächensensitiven LIBS-Messung ermöglicht.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Legierungsanalyseeinrichtung dazu eingerichtet, für die erste lokale Messung auf der Oberfläche des Schrottfragments ein Plasma an der Messposition zu erzeugen, und die Verunreinigungsanalyseeinrichtung ist dazu eingerichtet, einen Wert für eine Messgröße des von der

Legierungsanalyseeinrichtung erzeugten Plasmas zu messen und abhängig von dem gemessenen Wert die zugehörige Verunreinigungsinformation zu bestimmen. Bei einer entsprechenden Ausführungsform des Verfahrens wird für die erste lokale Messung ein Plasma an der Messposition erzeugt, wird bei der zweiten lokalen Messung ein Wert für eine Messgröße des Plasmas gemessen und abhängig von dem gemessenen Wert die zugehörige Verunreinigungsinformation bestimmt. Unter einer Messgröße des Plasmas wird eine quantifizierbare Eigenschaft des Plasmas verstanden, die durch Messung bestimmt werden kann. Beispiele hierfür sind die Plasmafarbe, die Plasmatemperatur, die Ausdehnung des Plasmas senkrecht zur Schrottfragmentoberfläche [Plasmahöhe) oder parallel zur Schrottfragmentoberfläche (Plasmadurchmesser).

Das Plasma kann beispielsweise dadurch erzeugt werden, dass das Schrottfragment an der Messposition mit einem Laserstrahl beaufschlagt wird. Durch die Energie des Laserstrahls wird ein kleines Volumen an der Oberfläche des Schrottfragments verdampft und zumindest teilweise ionisiert, so dass an der Messposition ein lokales Plasma entsteht. Das beim Zerfall des Plasmas entstehende Licht ist für die im Plasma enthaltenen Elemente charakteristisch, so dass sich durch eine spektroskopische Untersuchung die Zusammensetzung des vom Schrottfragment abgetragenen

Materials im Plasma und damit eine Zusammensetzungsinformation über die Legierungszusammensetzung des Schrottfragments bestimmen lässt. Dieses

Verfahren wird bei einer LIBS-Messung angewandt.

Im Rahmen der Erfindung wurde erkannt, dass eine Verunreinigung an der

Messposition zur Änderung der Eigenschaften des Plasmas führt, so dass sich durch eine zusätzliche Messung am Plasma ermitteln lässt, ob eine Verunreinigung an der Messposition vorliegt Insbesondere beeinflusst eine Verunreinigung die Plasmafarbe, die Plasmatemperatur, den Plasmadurchmesser auf der Oberfläche, die Plasmahöhe über der Oberfläche und/oder den Strahlungsintensitätsverlauf über die Zeit. Bei der zweiten lokalen Messung kann daher insbesondere ein Wert für eine dieser

Messgrößen oder für eine Kombination daraus gemessen werden.

Aus dem gemessenen Wert für die Messgröße des von der

Legierungsanalyseeinrichtung erzeugten Plasmas lässt sich dann die zugehörige Verunreinigungsinformation bestimmen. Zu diesem Zweck erfolgt vorzugsweise ein Vergleich des gemessenen Werts für die Messgröße mit einem Referenzwert von einer Referenzprobe. Auf diese Weise ist keine absolute, sondern nur eine relative

Auswertung des gemessenen Werts zu einem Referenzwert erforderlich. Es ist also insbesondere nicht erforderlich, die Plasmafarbe, Plasmatemperatur oder eine andere Messgröße des Plasmas absolut zu bestimmen; vielmehr ist es ausreichend, den gemessenen Wert mit einem zuvor bestimmten Referenzwert zu vergleichen, um eine Aussage über die Verunreinigung des analysierten Schrottfragments treffen zu können. Zur Ermittlung eines entsprechenden Referenzwertes wird insbesondere eine

Referenzprobe in der Vorrichtung angeordnet, mit der Legierungsanalyseeinrichtung ein Plasma auf der Oberfläche der Referenzprobe erzeugt und mit der

Verunreinigungsanalyseeinrichtung ein Wert für die entsprechende Messgröße des Plasmas gemessen. Als Referenzprobe kann insbesondere ein Metallstück mit einer verunreinigungsfreien Oberfläche verwendet werden. Das Metallstück weist vorzugsweise eine den zu analysierenden Schrottfragmenten vergleichbare Zusammensetzung auf. Sollen mit der Vorrichtung beispielsweise

Aluminiumschrottfragmente analysiert werden, so wird als Referenzprobe insbesondere ein Aluminiumstück mit sauberer Oberfläche verwendet. Indem die Referenzprobe und die zu analysierenden Schrottfragmente bzw. das auf diesen erzeugte Plasma in der Vorrichtung unter im Wesentlichen gleichen

Bedingungen analysiert werden, kann durch den Vergleich der Messwerte eines Schrottfragments und der Referenzprobe zuverlässig auf eine mögliche

Verunreinigung des Schrottfragments an der Messposition geschlossen werden. Die Messung an der Referenzprobe dient damit insbesondere zur Kalibration der

Verunreinigungsanalyseeinrichtung bzw. der zweiten lokalen Messung.

Entsprechend ist die Verunreinigungsanalyseeinrichtung bei einer bevorzugten Ausführungsform dazu eingerichtet, die zugehörige Verunreinigungsinformation mittels eines Vergleichs des gemessenen Werts für die Messgröße des Plasmas mit einem Referenzwert zu bestimmen. Bei einer entsprechenden Ausführungsform des Verfahrens wird die zugehörige Verunreinigungsinformation vorzugsweise durch Vergleich des gemessenen Werts mit einem Referenzwert bestimmt. Bei einer weiteren Ausführungsform weist die Verunreinigungsanalyseeinrichtung eine Bilderfassungseinrichtung zur Aufnahme von Bilddaten des von der

Legierungsanalyseeinrichtung an der Messposition erzeugten Plasmas auf und ist dazu eingerichtet, den Wert für die Messgröße bzw. die Verunreinigungsinformation abhängig von den Bilddaten zu bestimmen. Bei der Bilderfassungseinrichtung kann es sich beispielsweise um eine Kamera wie zum Beispiel eine CCD-Kamera handeln. Bei einer entsprechenden Ausführungsform des Verfahrens werden bei der zweiten lokalen Messung Bilddaten des an der Messposition erzeugten Plasmas aufgenommen und der Wert für die Messgröße des Plasmas bzw. die Verunreinigungsinformation wird abhängig von den Bilddaten bestimmt. Mit einer solchen Bilderfassungseinrichtung lassen sich Werte für verschiedene Messgrößen des Plasmas wie die Plasmafarbe, die Plasmagröße (Plasmadurchmesser und/oder Plasmahöhe) oder der Strahlungsintensitätsverlauf des Plasmas über die Zeit ausreichend genau ermitteln, um damit eine Verunreinigung an der Messposition bestimmen zu können. Gegenüber aufwändigeren und empfindlicheren

Messapparaturen stellt eine solche Bilderfassungseinrichtung zudem eine robuste Apparatur dar, die insbesondere für den Einsatz in einem Recyclingwerk geeignet ist.

Insbesondere wurde festgestellt, dass die Ermittlung eines Werts für eine Messgröße des Plasmas mittels einer Bilderfassungseinrichtung und ein Vergleich des

gemessenen Werts mit einem an einer Referenzprobe ermittelten Wert ausreichend sind, um eine Verunreinigungsinformation zu bestimmen.

Mit einer Bilderfassungseinrichtung, insbesondere CCD-Kamera, lässt sich ein Wert für die Plasmafarbe bestimmen. Zu diesem Zweck werden die Bildpunkte der von der Bilderfassungseinrichtung hinsichtlich ihrer Farbe in einem Farbraum, beispielsweise dem RGB-Farbraum oder bevorzugt dem YCbCr-Farbraum bewertet.

Zu diesem Zweck kann beispielsweise mittels Bildverarbeitung festgestellt werden, welche Bildpunkte das Plasma abbilden. Erfolgt die Messung beispielsweise in abgedunkelter Umgebung, so kann anhand der Helligkeitswerte einfach entschieden werden, ob ein Bildpunkt Licht vom Plasma zeigt oder nicht. Ist die relative

Positionierung zwischen der Messposition und der Bilderfassungseinrichtung fix, können die Bildpunkte, die das Plasma zeigen, auch vordefiniert sein.

Von den Bildpunkten, die das Plasma abbilden, wird jeweils ein Farbwert in einem vorgegebenen Farbraum bestimmt. Die Häufigkeit der Farbwerte ergibt ein

Histogramm, das zur quantitativen Bewertung der Farbverteilung genutzt werden kann. Durch Vergleich des auf diese Weise erzeugten Histogramms mit einem

Referenzhistogramm einer Farbverteilung eines Plasmas von einer Referenzprobe kann bestimmt werden, ob an der Messposition des analysierten Schrottfragments eine Verunreinigung vorliegt.

Aufgrund des Vergleichs mit der Referenzmessung ist es nicht erforderlich, die Plasmafarbe absolut zu bestimmen. Insbesondere muss die Messung nicht unter genormten Bedingungen (z.B. unter Normlicht mit vorgegebenem Normalbeobachter etc.) erfolgen, da es nur auf die relative Analyse ankommt, nicht aber auf absolute Farbwerte. Die Referenzmessung an der Referenzprobe soll jedoch unter im

Wesentlichen gleichen Bedingungen durchgeführt werden, wie die Messungen an den zu analysierenden Schrottfragmenten, um eine möglichst aussagekräftige Analyse zu erhalten.

Mit einer Bilderfassungseinrichtung, insbesondere CCD- Kamera, lässt sich auch ein Wert für die Plasmatemperatur bestimmen. Zu diesem Zweck wird insbesondere eine Bilderfassungseinrichtung verwendet, die auf Infrarotstrahlung bzw.

Nahinfrarotstrahlung sensitiv ist. Dadurch kann mit der Bilderfassungseinrichtung die Emission des Plasmas im Infrarot- bzw. Nahinfrarotbereich aufgezeichnet werden. Die das Plasma abbildenden Bildpunkte werden sodann bewertet, um einen Wert für eine gemittelte Temperatur und/oder für einen Temperaturgradienten des erzeugten Plasmas zu bestimmten. Dieser Wert kann dann mit einem entsprechenden an einer Referenzprobe ermittelten Wert verglichen werden, um die

Verunreinigungsinformation zu bestimmen.

Unter der Plasmafarbe wird demnach vorliegend insbesondere die Farbe bzw.

Farbverteilung verstanden, die sich aus Bilddaten des Plasmas im sichtbaren Bereich des Lichts ableiten lässt.

Unter der Plasmatemperatur wird vorliegend entsprechend insbesondere die

Temperatur und/oder ein Temperaturgradient verstanden, die sich aus Bilddaten des Plasmas im infraroten bzw. nahinfraroten Bereich des Lichts ableiten lässt. Unter dem Plasmadurchmesser auf der Oberfläche wird die größte Ausdehnung des Plasmas in einer Ebene parallel zur Oberfläche des Schrottfragments an der

Messposition verstanden. Unter der Plasmahöhe über der Oberfläche wird die größte Ausdehnung des Plasmas senkrecht zur Oberfläche des Schrottfragments verstanden. Ein Wert für den Plasmadurchmesser bzw. die Plasmahöhe lässt sich ebenfalls mit einer Bilderfassungseinrichtung bestimmen. Zu diesem Zweck wird die

entsprechende Ausdehnung des Plasmas (Durchmesser bzw. Höhe) aus Bilddaten des Plasmas ermittelt. So kann als Wert für den Plasmadurchmesser beispielsweise die Zahl der nebeneinanderliegenden Bildpunkte bestimmt werden, über die sich das Bild des Plasmas in den vorzugsweise von oben aufgenommen Bilddaten erstreckt. Auf analoge Weise kann ein Wert für die Plasmahöhe aus seitlich aufgenommenen

Bilddaten bestimmt werden. Aufgrund des Vergleichs mit einem Referenzwert ist es nicht erforderlich, den Plasmadurchmesser bzw. die Plasmahöhe absolut zu

bestimmen.

Unter dem Strahlungsintensitätsverlauf über die Zeit wird die Intensität der vom Plasma in einen definierten Raumwinkel abgestrahlten Strahlungsintensität als Funktion über die Zeit verstanden. Auch der Strahlungsintensitätsverlauf über die Zeit lässt sich auf einfache Weise aus Bilddaten vom Plasma ermitteln, beispielsweise indem für jeden Bildpunkt des Plasmas ein Helligkeitswert bestimmt und diese Helligkeitswerte zu einer momentanen Strahlungsintensität aufsummiert werden. Durch eine solche Analyse in vorgegebenen Zeitintervallen lässt sich der

Strahlungsintensitätsverlauf über die Zeit einfach bestimmen. Wie bereits ausgeführt, müssen die gemessenen Werte für die Messgrößen des

Plasmas nicht absolut bestimmt werden. Es hat sich gezeigt, dass bereits ein relativer Vergleich mit einer entsprechenden Messung an einer Referenzprobe oder auch von unter gleichen Messbedingungen an verschiedenen Messpositionen gemessenen Werten für eine Messgröße des Plasmas einen Rückschluss auf die absolute und/oder relative Verunreinigung an den Messpositionen erlaubt. Es wurde unter anderem festgestellt, dass eine Verunreinigung der Oberfläche einen Wärmetransport von der Oberfläche in das Metall des Legierungsfragments behindert. Dies führt dazu, dass bei einer Verunreinigung der Oberfläche Wärmeenergie langsamer von der Messposition abgeführt wird als ohne Verunreinigung der

Oberfläche. Entsprechend kann bei einer höheren Plasmatemperatur, einem größeren Plasmadurchmesser, einer größeren Plasmahöhe und/oder einem langsamer abfallenden Strahlungsintensitätsverlauf auf eine stärkere Verunreinigung an der Messposition geschlossen werden, während eine geringere Plasmatemperatur, ein kleinerer Plasmadurchmesser, eine kleinere Plasmahöhe und/oder ein schneller abfallender Strahlungsintensitätsverlauf anzeigt, dass die Metalloberfläche des

Schrottfragments an der Messposition freiliegt bzw. nur eine geringe Verunreinigung vorliegt.

Bei einer weiteren Ausführungsform sind die Legierungsanalyseeinrichtung und die Verunreinigungsanalyseeinrichtung dazu eingerichtet, eine Mehrzahl von

Zusammensetzungsinformationen und zugehörigen Verunreinigungsinformationen an verschiedenen Messpositionen auf der Oberfläche eines Schrottfragments zu bestimmen, und die Verarbeitungseinrichtung ist dazu eingerichtet, abhängig von der jeweils zugeordneten Verunreinigungsinformation eine oder mehrere

Zusammensetzungsinformationen aus der Mehrzahl der bestimmten

Zusammensetzungsinformationen auszuwählen und aus den ausgewählten

Zusammensetzungsinformationen das Analyseergebnis über die

Legierungszusammensetzung des Schrottfragments zu bestimmen. Bei einer entsprechenden Ausführungsform des Verfahrens werden eine Mehrzahl von Zusammensetzungsinformationen und zugehörigen

Verunreinigungsinformationen an verschiedenen Messpositionen auf der Oberfläche eines Schrottfragments bestimmt, werden abhängig von der jeweils zugeordneten Verunreinigungsinformation eine oder mehrere Zusammensetzungsinformationen aus der Mehrzahl der bestimmten Zusammensetzungsinformationen ausgewählt und wird aus den ausgewählten Zusammensetzungsinformationen das Analyseergebnis über die Legierungszusammensetzung des Schrottfragments bestimmt.

Durch eine Mehrzahl an Messungen an verschiedenen Messpositionen auf der

Oberfläche eines Schrottfragments lässt sich die Genauigkeit des Analyseergebnisses über die Legierungszusammensetzung des Schrottfragments erhöhen, insbesondere durch Mittelung von Legierungselementgehalten aus mehreren

Zusammensetzungsinformationen von verschiedenen Messpositionen. Bei einer bereichsweise verunreinigten Schrottfragmentoberfläche führen Messungen an Messpositionen in verunreinigten Bereichen jedoch zu systematischen Abweichungen, die das Analyseergebnis verfälschen würden. Indem die an den verschiedenen

Messpositionen ermittelten Zusammensetzungsinformationen abhängig von den jeweils zugeordneten Verunreinigungsinformationen ausgewählt werden, kann erreicht werden, dass zur Bestimmung des Analyseergebnisses nur

Zusammensetzungsinformationen von Messpositionen ohne signifikante

Verunreinigung verwendet werden. Werden an einem Schrottfragment beispielsweise fünf Messungen durchgeführt und zeigen die Verunreinigungsinformationen der ersten zwei Messungen eine erhöhte Verunreinigung an, so können beispielsweiseise nur die Zusammensetzungsinformationen der übrigen drei Messungen ausgewählt werden, um das Analyseergebnis zu bestimmen. Das Analyseergebnis kann dann durch eine Mittelwertbildung aus den Zusammensetzungsinformationen dieser drei Messungen bestimmt werden.

Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine Fördereinrichtung zum Transport von Schrottfragmenten durch einen Analysebereich, in dem die

Messung durch die Legierungsanalyseeinrichtung und die

Verunreinigungsanalyseeinrichtung erfolgt. Bei einer entsprechenden

Ausführungsform des Verfahrens wird ein zu analysierendes Schrottfragment durch einen Analysebereich transportiert, in dem die erste und die zweite Messung an dem Schrottfragment erfolgen. Das Verfahren und die Vorrichtung können insbesondere zur Analyse einer Menge Schrottfragmente eingesetzt werden, beispielsweise um eine Menge Schrottfragmente legierungsspezifisch zu sortieren. Mit der Fördereinrichtung können die Schrottfragmente sukzessive zur Legierungsanalyseeinrichtung und Verunreinigungsanalyseeinrichtung transportiert und dort analysiert werden. Bei der Fördereinrichtung kann es sich beispielsweise um ein Förderband handeln.

Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine

Vereinzelungsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, eine Menge Schrottfragmente zu vereinzeln, so dass die Schrottfragmente der Legierungsanalyseeinrichtung vereinzelt zugeführt werden. Bei einer entsprechenden Ausführungsform des Verfahrens wird eine bereitgestellte Menge Schrottfragmente vereinzelt und Analyseergebnisse der vereinzelten Schrottfragmente werden bestimmt. Durch die Vereinzelung der

Schrottfragmente wird erreicht, dass die einzelnen Schrottfragmente zuverlässig analysiert werden können, ohne dass Schrottfragmente einander überlappen. Durch eine Vereinzelung können die Schrottfragmente zudem in einer wohldefinierten Reihenfolge analysiert werden, wodurch die Zuordnung der bestimmten

Analyseergebnisse zu den einzelnen Schrottfragmenten, beispielsweise für eine nachgelagerte Sortierung der Schrottfragmente, vereinfacht wird.

Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine Sortiereinrichtung, die dazu eingerichtet ist, Schrottfragmente abhängig von dem jeweils zugehörigen Analyseergebnis zu sortieren. Bei einer entsprechenden Ausführungsform des Verfahrens werden die Schrottfragmente abhängig von den für die einzelnen

Schrottfragmente bestimmten Analyseergebnissen sortiert. Die für die einzelnen Schrottfragmente bestimmten Analyseergebnisse erlauben es, die Schrottfragmente legierungsspezifisch zu sortieren. Indem das Analyseergebnis nicht nur abhängig von der bestimmten Zusammensetzungsinformation, sondern auch abhängig von der zugehörigen Verunreinigungsinformation bestimmt wird, kann eine bessere

Sortierung erreicht werden, so dass sich die beschriebene Legierungsanalyse insbesondere für ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zur Sortierung von

Schrottfragmenten eignet. Beispielsweise können Schrottfragmente, für die wegen einer zu hohen Verunreinigung an der Messposition keine zuverlässige Legierungszusammensetzung bestimmt werden konnte, gezielt aussortiert werden, so dass diese Schrottfragmente nicht zu einer Verschlechterung der Sortierung führen.

Bei einer weiteren Ausführungsform weist die Vorrichtung eine

Steuerungseinrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, die Vorrichtung gemäß dem zuvor beschriebenen Verfahren bzw. einer Ausführungsform davon zu steuern, Die Steuerungseinrichtung kann beispielsweise einen Mikroprozessor und einen damit verbunden elektronischen Speicher aufweisen, wobei der Speicher Befehle enthält, deren Ausführung auf dem Mikroprozessor die Ausführung des beschriebenen Verfahrens bzw. einer Ausführungsform davon bewirkt. Auf diese Weise lässt sich die Analyse der Schrottfragmente automatisiert und zuverlässig durchführen.

Weitere Vorteile und Merkmale der Vorrichtung und des Verfahrens ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, wobei auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen wird.

In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens in schematischer Darstellung,

Fig. 2 die Legierungsanalyseeinrichtung und die

Verunreinigungsanalyseeinrichtung der Vorrichtung aus Fig. 1, Fig. 3 eine Illustration der Messgröße der Plasmahöhe,

Fig. 4 eine Illustration der Messgröße des Plasmadurchmessers und

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Mehrzahl von Messungen an

verschiedenen Messpositionen auf einer Schrottfragmentoberfläche. Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Legierungsanalyse von Schrottfragmenten aus Metall in schematischer Darstellung. Die Vorrichtung 2 umfasst eine Vereinzelungseinrichtung 4 zur Vereinzelung von Schrottfragmenten 6, eine Legierungsanalyseeinrichtung 8 zur Legierungsanalyse der Schrottfragmente 6 sowie eine Fördereinrichtung 10 in Form eines Förderbands, mit dem die Schrottfragmente 6 durch die Vorrichtung 2 transportiert werden. Die Vorrichtung 2 kann wie in Fig. 1 dargestellt als Sortiervorrichtung ausgebildet sein und entsprechend eine Sortiereinrichtung 12 umfassen. Weiterhin weist die

Vorrichtung noch eine Steuerungseinrichtung 14 zur Steuerung der Vorrichtung 2 auf.

Wird der Vereinzelungseinrichtung 4 eine Menge Schrottfragmente 6 zugegeben, so werden die Schrottfragmente 6 durch die Vereinzelungseinrichtung 4 vereinzelt und so auf die Fördereinrichtung 10 gegeben, dass sie einander nicht überlappen.

Weiterhin weisen die Schrottfragmente 6 durch die Vereinzelung eine wohldefinierte Reihenfolge auf, wodurch die Analyse und eine mögliche anschließende Sortierung der Schrottfragmente 6 erleichtert wird. Die auf der Fördereinrichtung transportierten Schrottfragmente werden dann einzeln von der Legierungsanalyseeinrichtung 8 mittels laserinduzierter

Plasmaspektroskopie untersucht, um die Legierungszusammensetzung der einzelnen Schrottfragmente 6 zu bestimmen. Der Aufbau und die Funktionsweise der

Legierungsanalyseeinrichtung 8 werden im Folgenden anhand der Fig. 2 erläutert, die eine detailliertere schematische Darstellung der Legierungsanalyseeinrichtung 8 zeigt.

Die Legierungsanalyseeinrichtung 8 umfasst eine Laserquelle 16, mit der ein gepulster Laserstrahl 18 auf eine Messposition 20 auf der Oberfläche 22 eines auf der

Fördereinrichtung 10 beförderten Schrottfragments 6 gerichtet werden kann. Die Legierungsanalyseeinrichtung 8 kann eine Positionierungseinrichtung 24 umfassen, mit der sich der Laserstrahl 18 ausrichten lässt. Auf diese Weise kann die

Messposition 20 auf der Oberfläche 22 gezielt ausgewählt werden.

Durch den auf der Oberfläche 22 auftreffenden Laserstrahl 18 wird an der

Messposition 22 ein kleines Volumen 26 im Bereich der Oberfläche des

Schrottfragments 6 verdampft und zu einem Plasma 28 ionisiert. Beim Zerfall des Plasmas 28 wird Licht 30 emittiert, das charakteristisch für die im Volumen 26 enthaltenen Legierungselemente ist. Durch eine spektroskopische Analyse des Lichts 30 lassen sich daher die Legierungselemente im Plasma 28 bestimmen und damit auf die Legierungszusammensetzung des Volumens 26 rückschließen.

Entsprechend weist die Legierungsanalyseeinrichtung 8 weiterhin eine Optik 32 auf, um das Licht 30 einzufangen und über einen Lichtleiter 34 an ein Spektrometer 36 weiterzuleiten, mit dem die Spektralverteilung des Lichts 30 analysiert werden kann. Eine an das Spektrometer angeschlossene Auswerteelektronik 38 berechnet dann aus der gemessenen Spektralverteilung die Legierungszusammensetzung des Volumens 26 und gibt eine entsprechende Zusammensetzungsinformation 40 aus, die insbesondere die Gehalte bestimmter Legierungselemente wie zum Beispiel Mg, Mn, Cu etc. im Volumen 26 enthalten kann.

Da der Laserstrahl 18 auf eine bestimmte Messposition 20 gerichtet ist und zudem nur eine bestimmte Eindringtiefe 42 hat, die abhängig von der eingestellten

Laserleistung typischerweise im Bereich von 1 bis 100 μιη liegt, führt die

Legierungsanalyseeinrichtung 8 also eine lokale Messung an einer Messposition 20 auf der Oberfläche 22 des Schrottfragments 6 durch.

Befinden sich an der Messposition 20 Verunreinigungen wie zum Beispiel eine Lackschicht, eine Kunststoffschicht oder Schmierstoffe, so wird die Messung hierdurch stark verfälscht, so dass die Zusammensetzungsinformation 40 keine zuverlässigen Informationen über die tatsächliche Legierungszusammensetzung des Schrottfragments 6 liefert. Aus diesem Grund weist die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung 2 zusätzlich eine

Verunreinigungsanalyseeinrichtung 44 auf, die ebenfalls in Fig. 2 dargestellt ist. Die Verunreinigungsanalyseeinrichtung 44 umfasst eine CCD-Kamera 46 und eine Auswerteeinrichtung 48. Die Kamera 46 ist so ausgerichtet, dass sie Bilddaten von dem mit der Legierungsanalyseeinrichtung 8 auf der Oberfläche 22 erzeugte Plasma 28 aufnehmen kann. Mit der Auswerteeinrichtung 48 lassen sich aus diesen Bilddaten Werte für verschiedene Messgrößen des Plasmas 28 bestimmen, insbesondere für die Plasmafarbe oder die Plasmagröße, wie zum Beispiel den Plasmadurchmesser oder die Plasmahöhe.

Anhand der Figuren 3 und 4 wird im Folgenden exemplarisch die Bestimmung eines Werts für die Plasmahöhe bzw. den Plasmadurchmesser aus von einer Kamera wie der Kamera 46 aufgenommenen Bilddaten erläutert Fig. 3 zeigt ein Schrottfragment 50 von der Seite und Fig. 4 zeigt das Schrottfragment 50 von oben. Das

Schrottfragment 50 weist eine partielle Lackierung 52 auf, die vorliegend eine Verunreinigung darstellt, da sie die Legierungsanalyse des Schrottfragments 50 durch eine oberflächliche Messung behindert. Mit der Legierungsanalyseeinrichtung 8 werden Messungen an zwei verschiedenen Messpositionen 54, 56 auf der Oberfläche 58 des Schrottfragments 50 durchgeführt. Die erste Messposition 54 befindet sich im Bereich der partiellen Lackierung 52, d.h. die Oberfläche 58 ist an der ersten Messposition verunreinigt. An der zweiten

Messposition 56 liegt die Metalloberfläche des Schrottfragmente 50 hingegen frei; die Oberfläche 58 weist an dieser Messposition 56 also keine Verunreinigung auf.

Für die beiden Messungen mit der Legierungsanalyseeinrichtung 8 wird die

Oberfläche 58 des Schrottfragments 50 nacheinander mit dem Laserstrahl 18 beaufschlagt, so dass an den Messpositionen jeweils oberflächlich Material verdampft und sich ein Plasma 60 bzw. 62 bildet. Die beiden Plasmen 60 und 62 sind in den Fig. 3 und 4 nur zu Illustrationszwecken gleichzeitig dargestellt; tatsächlich werden sie nacheinander erzeugt.

Wie aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich, weist das Plasma 60 an der ersten Messposition 54 eine größere Plasmahöhe Hl und einen größeren Plasmadurchmesser Dl auf als das Plasma 62 an der zweiten Messposition 56. Dies kann darauf zurückgeführt werden, dass die Lackschicht 52 den Wärmeabtransport vom Laserstrahl 18 über das Metall des Schrottfragments 50 behindert, so dass sich im Plasma 60 eine größere Energie ansammelt und das Plasma dadurch größer ist. Durch einen relativen

Vergleich der Plasmahöhe Hl mit der Plasmahöhe H2 des Plasmas 62 bzw. des

Plasmadurchmessers Dl mit dem Plasmadurchmesser D2 des Plasmas 62 lässt sich feststellen, dass die Oberfläche 58 an der ersten Messposition 54 eine höhere

Verunreinigung aufweist als an der zweiten Messposition 56. Die Plasmahöhe und der Plasmadurchmesser können aus den in Fig. 3 und 4 illustrierten Bilddaten beispielsweise dadurch bestimmt werden, dass die Anzahl der Pixel bestimmt wird, über die sich die Leuchterscheinung des Plasmas erstreckt.

In entsprechender Weise kann mit der Auswerteeinrichtung 48 ein Wert für die Plasmahöhe und/oder den Plasmadurchmesser des Plasmas 28 bestimmt werden. Auf Basis der bestimmten Werte für die Messgrößen des Plasmas 28 bestimmt die

Analyseeinrichtung 48 sodann eine Verunreinigungsinformation 64 über die

Verunreinigung an der Messposition. Die Verunreinigungsinformation 64 kann beispielsweise wie in Fig. 2 illustriert eine einfache Ja/Nein-Information sein, aus der sich ergibt, ob ein bestimmter Verunreinigungsgrad überschritten wurde („Ja") oder nicht („Nein"). Alternativ kann die Verunreinigungsinformation 64 auch eine Zahl zurückgeben, die den Grad der Verunreinigung an der Messposition repräsentiert.

Die mit der Legierungsanalyseeinrichtung 8 bestimmte

Zusammensetzungsinformation 40 und die von der

Verunreinigungsanalyseeinrichtung 44 bestimmte Verunreinigungsinformation 64 werden an eine Verarbeitungseinrichtung 66 der Vorrichtung 2 übermittelt, die aus der Zusammensetzungsinformation 40 und der Verunreinigungsinformation 64 ein Analyseergebnis 68 bestimmt. Zeigt beispielsweise die Verunreinigungsinformation 64 an, dass die Zusammensetzungsinformation 40 an einer verunreinigungsarmen oder verunreinigungsfreien Messposition bestimmt wurde, so kann die

Verarbeitungseinrichtung 66 die Zusammensetzungsinformation als Analyseergebnis 68 weitergeben. Zeigt die Verunreinigungsinformation 64 hingegen an, dass die Zusammensetzungsinformation 40 an einer verunreinigten Messposition bestimmt wurde, so kann die Verarbeitungseinrichtung 66 als Analyseergebnis 68 ausgeben, dass die Analyse nicht erfolgreich war.

Die Legierimgsanalyseeinrichtung 8 kann insbesondere auch dazu eingerichtet sein, mehrere Messungen an verschiedenen Messpositionen auf der Oberfläche eines Schrottfragments durchzuführen. Fig. 5 zeigt exemplarisch ein Schrottfragment 70 mit teilflächiger Lackierung 72, an der mit der Legierungsanalyseeinrichtung 8

nacheinander fünf Messungen an fünf verschiedenen Messpositionen 74a-e

durchgeführt und entsprechend fünf Zusammensetzungsinformationen bestimmt werden. Mit der Verunreinigungsanalyseeinrichtung 44 werden zudem fünf zugehörige Verunreinigungsinformationen bestimmt.

Die ersten drei Messpositionen 74a-c sind im Bereich der Lackierung 72 angeordnet. Zwar wurde ein Teil der Lackierung 72 durch den Laserstrahl 18 abgetragen. Dennoch verfälscht die verbliebene Lackierung 72 die für diese Messpositionen 74a-c bestimmten Zusammensetzungsinformationen. An der vierten und fünften

Messposition 74d-c liegt die Metalloberfläche des Schrottfragments 70 hingegen frei, so dass die dort bestimmten Zusammensetzungsinformationen die Zusammensetzung des Schrottfragments 70 repräsentieren.

Die Verarbeitungseinrichtung 66 ist nun vorzugsweise so eingerichtet sein, dass sie aus den fünf bestimmten Zusammensetzungsinformationen anhand der zugehörigen Verunreinigungsinformationen die besten Zusammensetzungsinformationen auswählt. Da die Verarbeitungseinrichtung 66 den Verunreinigungsinformationen entnehmen kann, dass an der vierten und fünften Messposition 74d-c keine

Verunreinigung vorliegt, wählt die Verarbeitungseinrichtung 66 die zugehörige vierte und fünfte Zusammensetzungsinformation aus und bestimmt aus diesen das

Analyseergebnis, insbesondere durch Mittelung der bestimmten Gehalte von

Legierungselementen.

Auf diese Weise wird eine zuverlässige Legierungsanalyse von Schrottfragmenten ermöglicht.

Das Analyseergebnis 68 kann beispielsweise genutzt werden, um die

Legierungszusammensetzung einer Menge Schrottfragmente 6 zu ermitteln. Zu diesem Zweck können die Schrottfragmete 6 nacheinander mit der

Legierungsanalyseeinrichtung 8 analysiert werden und aus den jeweils an den einzelnen Schrottfragmenten 6 bestimmten Analyseergebnissen 68 kann die mittlere Legierungszusammensetzung der Menge Schrottfragmente 6 bestimmt werden.

Weiterhin kann das Analyseergebnis 68 auch zur Sortierung der Schrottfragmente 6 verwendet werden, indem die optionale Sortiereinrichtung 12 von der

Steuerungseinrichtung 14 abhängig vom Analyseergebnis 68 gesteuert wird.

Die Sortiereinrichtung 12 ist in Fig. 1 exemplarisch als ansteuerbare, zwischen einer geschlossenen Stellung (durchgezogene Linie) und einer geöffneten Stellung

(gestrichelte Linie) bewegbare Klappe 78 dargestellt. Die Klappe 78 kann durch die Sortiereinrichtung 12 beispielsweise so angesteuert werden, dass sich die Klappe 78 in die geöffnete Stellung bewegt, wenn der Gehalt einer Legierungskomponente, z.B. Mg, aus dem Analyseergebnis 68 oberhalb eines vorgegebenen Grenzwertes liegt, und dass sich die Klappe 78 in die geschlossene Stellung bewegt, wenn der Gehalt der Legierungskomponente unterhalb des vorgegebenen Grenzwertes liegt. Damit lassen sich die Schrottfragmente abhängig vom zugehörigen Analyseergebnis

legierungsspezifisch sortieren. Die ansteuerbare Klappe 78 ist nur ein einfaches Beispiel für die Sortiereinrichtung 12. Stattdessen können auch andere Einrichtungen zum Sortieren der

Schrottfragmente 6 vorgesehen sein. Beispielsweise können die einzelnen

Schrottfragmente auch pneumatisch sortiert werden, indem die Schrottfragmente durch einen kurzen, starken Luftstoß aussortiert werden, wenn sie ein bestimmtes Kriterium bezüglich ihrer Zusammensetzung erfüllen. Beispielsweise lassen sich auf diese Weise Schrottfragmente 6 aussortieren, bei denen das Analyseergebnis 68 anzeigt, dass keine verwertbare Legierungszusammensetzung bestimmt werden konnte.