Verfahren zum Aufschmelzen und Reinigen von Metallen, insbesondere

Metallabfällen

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einschmelzen und gleichzeitigen Aufreinigen von Metallpartikeln, wie sie häufig als Metallabfälle anfallen.

Metallpartikel wie Metallstäube, Granulate und Brüche fallen als Abfälle bei industriellen Verfahren an.

Üblicherweise werden diese partikelförmigen Metallabfälle entweder als Zuschlagstoff für zum Beispiel Legierungen oder Feuerfestmaterialien verwendet oder eingeschmolzen und gegebenenfalls aufgereinigt. Beispielsweise beträgt der Verschnitt von Solarsilizium, der beim Schneiden von Wafern entsteht, ca. 40 % der eingesetzten Siliziummenge. Bis heute wird jedoch das dabei anfallende Siliziumpulver nicht zurückgewonnen. So lässt sich pulverförmiges Siliziumpulver mit konventionellen Methoden nicht wirtschaftlich schmelzen.

Es ist bekannt, feste Verunreinigungen in Metallschmelzen durch Filtration zu beseitigen. Als Filtermedien werden üblicherweise sogenannte offenporige Schaumkeramiken eingesetzt, die die Feststoffe entweder zurückhalten oder die in der Schmelze enthaltenen Verunreinigungen an der Oberfläche binden.

Geeignete Keramikfilter und Verfahren zu deren Herstellung sind beispielsweise in den US-Patenten US 3,893,917 und US 4,708,740 beschrieben.

US 3,893,917 offenbart einen offenporigen Keramikfilter, der insbesondere für die Aufreinigung von Aluminiumschmelzen von festen Verunreinigungen ausgestaltet ist.

US 4,708,740 betrifft einen offenporigen Keramikfilter, insbesondere für die Filtration einer Kupferschmelze. Der hier beschriebene Filter besteht aus einem Grundgerüst, das mit Siliziumcarbid (SiC) beschichtet ist. Das Schmelzen von Metallen wird üblicherweise in Lichtbogenöfen, Widerstandsöfen oder Induktionsöfen durchgeführt, deren Energiebedarf sehr hoch ist. Eine alternative Beheizungsart, die energiegünstiger ist, als die vorstehend beschriebenen Verfahren wird in EP 1 446 624 B1 vorgeschlagen. Bei dem hier beschriebenen Verfahren werden die Metalle indirekt mit Hilfe von Mikrowellen aufgeschmolzen. Das Metall wird hierzu in einen Behälter gegeben, der ein mikrowellenabsorbierendes Material (Mikrowellen-Suszeptor) aufweist. Bei Bestrahlung mit Mikrowellen erwärmt sich der Behälter und die Wärme wird auf das Metall übertragen. Das dabei erhaltene, geschmolzene Metall wird anschließend in eine Form gegossen. Von Nachteil ist jedoch, dass dieses Verfahren nur für kleine Menge eingesetzt werden kann und nicht kontinuierlich durchführbar ist.

WO 00/0031 1 A1 betrifft eine Vorrichtung zum Aufschmelzen von Metallteilchen, wobei die Metallteilchen von oben einer Schmelzzone zugeführt werden, beim Passieren der Schmelzzone aufgeschmolzen werden und die Schmelze durch einen am unteren Ende der Schmelzzone befindlichen Auslass die Schmelzzone verlässt. Die innere Wandung der Schmelzzone ist mit einem Mikrowellen-Suszeptor ausgekleidet, der durch Mikrowellenbestrahlung erwärmt wird und die Metallteilchen durch Wärmeübertragung geschmolzen werden. Auch hier findet eine indirekte Beheizung durch Wärmeübertragung statt. Eine Aufreinigung der Schmelze erfolgt nicht.

DE 198 59 288 A1 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von gesinterten Siliziumblöcken mittels Mikrowellenbestrahlung, die Sinterblöcke werden anschließend einer Reinigung durch Zonenschmelzen unterzogen. Ein Filtern findet nicht statt. Weiter ist das Verfahren diskontinuierlich und wird in einem Rührbett betrieben.

WO 2012/1 13674 A1 beschreibt ein Verfahren zum Aufreinigen von Silizium, bei dem eine Siliziumschmelze in einem Tiegel gerichtet erstarrt wird, wobei in dem Tiegel ein Temperaturgradient eingestellt und die Siliziumschmelze während der gerichteten Erstarrung zumindest bereichsweise in Bewegung gehalten wird, indem durch die Siliziumschmelze zumindest zeitweise und bereichsweise ein Reinigungsgas geleitet wird. Die Beheizung erfolgt durch ein durch Induktion erzeugtes elektromagnetisches Wechselfeld, das in die Siliziumschmelze und das bereits erstarrte Silizium einkoppelt und in Wärme umgewandelt wird. Es wird vorgeschlagen, die sich an der Oberfläche des Siliziumschmelze ansammelnden Verunreinigungen zur besseren Aufreinigung durch Filtrieren abzutrennen. Auch das hier beschriebene Verfahren ist diskontinuierlich. DE 10 2009 014 683 A1 beschreibt ein Verfahren, bei dem eine konventionell erzeugte Metallschmelze durch Mikrowellenstrahlung bei der Schmelztemperatur gehalten oder sogar noch weiter erwärmt werden kann. Das Schmelzen selbst erfolgt mittels Gasbeheizung, Heizelementen oder Induktion. Allerdings ist bekannt, dass metallische oder halbmetallische Materialien nicht mit Mikrowellen erwärmt und aufgeschmolzen werden können. Der Grund dafür ist, dass feste metallische oder halbmetallische Materialien Mikrowellen im Allgemeinen sehr stark reflektieren und diese kaum absorbieren. So beträgt die Eindringtiefe der Mikrowellen in diese Materialien lediglich wenige Mikrometer, wobei sich allenfalls die Oberflächen leicht erwärmen können.

Es war Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, mit denen kostengünstig und effektiv Metalle, einschließlich Halbmetallen, insbesondere Metallabfälle, geschmolzen und aufgereinigt werden können.

Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass partikelförmige metallische oder halbmetallische Materialien mit Mikrowellen durchaus auf sehr hohe Temperaturen erwärmt und geschmolzen werden können. Der Grund wird in der vorstehend erwähnten Erwärmung der Oberfläche vermutet, die bei partikelförmigen Materialien einen viel größeren prozentualen Anteil besitzt als bei kompakten Feststoffen der gleichen Masse. Dadurch ist die effektive Eindringtiefe der Mikrowellen gegenüber einem kompakten Feststoff deutlich erhöht. Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Aufschmelzen von partikelförmigen Metallen und Halbmetallen durch Bestrahlung mit Mikrowellen und Aufreinigung der erhaltenen Schmelze durch Filtration mit einem Filtermedium.

Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung das Schmelzen von partikelförmigen Metallen und Halbmetallen mittels eines Filtermediums, indem das Filtermedium durch Bestrahlung mit Mikrowellen erwärmt und die Wärme auf das zu schmelzende partikelförmige Metall oder Halbmetall übertragen wird.

Weiter betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Für die vorliegende Erfindung bezieht sich der Begriff „Metalle" beziehungsweise „metallische Materialien" gleichermaßen auf Metalle wie auf Halbmetalle, wie zum Beispiel Silizium.

Da diese metallischen Materialien teilweise sehr teuer sein können und/oder der Anteil an Abfall vergleichsweise groß sein kann wie vorstehend am Beispiel von Solarsilizium aufgezeigt, ist es wünschenswert, diese Abfälle möglichst kostengünstig und effizient zu recyceln. Das recycelte Material kann wieder in den Ursprungsprozess zurückgeführt werden, wodurch sich die Ausbeuten drastisch erhöhen lassen.

Erfindungsgemäß werden Metallpartikel eingesetzt, die klein genug sind und damit eine ausreichende Oberfläche aufweisen, um mittels Mikrowellen aufgeschmolzen werden zu können.

Beispielsweise kann der Partikeldurchmesser 20 mm oder weniger betragen. Er kann 10 mm oder weniger und insbesondere 500 μηη oder weniger betragen.

Für die vorliegende Erfindung werden Partikel mit einem Durchmesser >10 mm als Granulat, mit einem Durchmesser zwischen 100 μηη bis 10 mm als Pulver und mit einem Durchmesser von weniger als 100 μηη bis wenigen μηη als Stäube klassifiziert. Der Begriff „Durchmesser" wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf den größten Durchmesser eines Teilchens.

Als Mikrowellen wird Strahlung bezeichnet, die eine Frequenz von etwa 300 MHz bis etwa 300 GHz aufweist. Beispielsweise liegt die Betriebsfrequenz von Haushalts-üblichen Mikrowellenöfen bei 2,455 GHz (2,45 GHz).

Gemäß einer ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung werden in einem ersten Schritt die Metallpartikel durch Beaufschlagung mit Mikrowellen geschmolzen und dann in einem zweiten Schritt lässt man die erhaltene Schmelze ein Filtermedium („Filter") passieren.

Erfindungsgemäß können Mikrowellen eingesetzt werden mit haushaltsüblicher Betriebsfrequenz von 2,455 GHz (häufig auch als 2,45 GHz bezeichnet).

Als Filtermedium können Filter eingesetzt werden, wie sie für die Filtration von Metallschmelzen bekannt sind. Beispiele hierfür sind die vorstehend in Verbindung mit dem Stand der Technik genannten offenporigen Schaumkeramikfilter.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann ein Filtermedium eingesetzt werden, das Mikrowellen absorbiert. In diesem Fall kann das Filtermedium gleichfalls mit Mikrowellen beaufschlagt werden, sodass sich das Filtermedium erwärmt und eine Wärmeübertragung auf das Metall bewirkt wird.

Das mikrowellenabsorbierende Filtermedium, das ein offenporiger Schaumkeramikfilter sein kann, besteht in diesem Fall aus einem mikrowellenabsorbierenden Material oder enthält ein solches Material. Ein Beispiel für einen geeigneten Filter ist ein Filter aus SiC mit einer Beimischung von AI2O3, wobei der Anteil an AI2O3 vorzugsweise 25-35 Gewichtsteile betragen kann. Materialien, die Mikrowellen absorbieren und in Wärme umwandeln können, werden häufig auch als Mikrowellensuszeptoren bezeichnet. Beispiele für Suszeptormaterialien sind Kohlenstoff, Graphit oder Siliziumcarbid. Wird ein mikrowellenabsorbierendes Filtermedium eingesetzt, kann das Aufschmelzen der Metallpartikel unmittelbar durch Wärmeübertragung aus dem durch Mikrowellenbestrahlung erwärmten Filtermedium erfolgen.

Infolge der Erwärmung steigt die Mikrowellensuszeptibilität der Metallpartikel und des Filtermediums, wodurch der Schmelzprozess gefördert wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann vorteilhaft zur Wiederaufbereitung von Verschnitten von Solarsilizium, wie sie zum Beispiel beim Schneiden von Wafern anfallen, eingesetzt werden.

Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann eine Vorrichtung verwendet werden, die einen Reaktionsraum zum Schmelzen und Filtrieren der Metallpartikel aufweist. Hierzu ist der Reaktionsraum mit einem Filtermedium ausgestattet.

Die Mikrowellen werden mit einem Mikrowellengenerator erzeugt und zum Beispiel über Hohlleiter in den Reaktionsraum übertragen. Die Position der Hohlleiter wird nach Bedarf jeweils so gewählt, dass die Metallpartikel geschmolzen und/oder das Filtermedium erwärmt wird.

Durch eine gleichzeitige Erwärmung des Filtermediums kann die Temperatur der Metallschmelze ohne Weiteres gehalten werden und zudem eine bessere Benetzung des Filters erhalten werden. Die Erwärmung und das Schmelzen wird durch die typische hohe Wärmeleitfähigkeit von Metallen beziehungsweise Halbmetallen unterstützt.

Darüber hinaus ermöglicht eine Erwärmung des Filtermediums durch Mikrowellen die indirekte Aufheizung des Metalls durch das Filtermedium. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Metall nicht ausreichend über die Mikrowellen erwärmt werden kann. So können mit dieser Ausgestaltung Metallpartikel eingeschmolzen werden, die von sich aus Mikrowellenenergie absorbieren, als auch Metalle, die über eine sehr geringe eigene Mikrowellenabsorption verfügen, da diese über das Filtermedium erwärmt werden können.

Die Gestalt der Vorrichtung und des Reaktionsraumes unterliegt keinen besonderen Beschränkungen. Die Querschnittsform kann rund, quadratisch oder rechteckig sein.

Die Vorrichtung ist mit einer Zufuhr für das Zuführen der Metallabfälle ausgestattet.

Weiter ist die Vorrichtung mit einem Mikrowellengenerator zur Erzeugung der Mikrowellen verbunden, wobei die Mikrowellen zum Beispiel über Hohlleiter in den Reaktionsraum übertragen werden können.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann je nach Bedarf batchweise oder kontinuierlich durchgeführt werden.

Dabei kann sowohl die Zufuhr der Metallpartikel als auch die Abfuhr automatisiert sein.

Die kontinuierliche Durchführung mit automatisierter Zufuhr und Abfuhr ist besonders geeignet für die Integration des erfindungsgemäßen Recyclingprozesses in großtechnische Anlagen. Der anfallende Metallabfall wird geschmolzen und gereinigt, sodass das recycelte Material wieder in den Ursprungsprozess zurückgeführt werden kann. Damit lässt sich eine signifikante Erhöhung der Ausbeuten erzielen.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass es sich auch wirtschaftlich mit Filtern durchführen lässt, deren Querschnittsfläche vergleichs- weise gering ist. Üblicherweise werden Filter mit geringer Querschnittsfläche als ungeeignet für industrielle Zwecke angesehen, da die geringe Querschnittsfläche nur einen geringen Durchsatz zulässt. Erfindungsgemäß werden jedoch die benötigten Temperaturen und die damit verbundene benötigte Leistung durch den Einsatz von Mikrowellen direkt und/oder indirekt in dem zu erwärmenden Gut erzeugt, wodurch sich die Prozesszeiten verkürzen lassen. Damit können erfindungsgemäß auch Filter mit geringer

Querschnittsfläche eingesetzt werden, da sich diese durch die verkürzten Prozesszeiten ausgleichen lassen. Gemäß einer Verfahrensvariante kann die Vorrichtung zum Filtrieren und Aufreinigen von Metall- oder Halbmetallschmelzen eingesetzt werden. Nach dieser Verfahrensvariante können mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch Schmelzen gereinigt werden, die außerhalb der Vorrichtung erzeugt worden sind.

Beim Passieren des Reaktionsraums lässt sich die Schmelze durch Mikrowelleneinstrahlung auf Temperatur halten und kann bei Bedarf weiter erwärmt werden.

Gleichzeitig mit der Schmelze oder alternativ dazu kann das Filtermedium mittels Mikrowellen erwärmt werden, so dass die Schmelze einerseits auf Temperatur gehalten werden kann, und andererseits eine verbesserte Benetzung des Filtermediums erhalten werden kann.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform können in dem Reaktionsraum der Vorrichtung der Bereich, in dem Metall oder Halbmetall geschmolzen wird (Schmelzzone), und der Bereich, in dem die Filtration erfolgt (Filterzone), mittels einer Abtrennung oder dergleichen voneinander getrennt sein.

Das Abtrennmittel ist vorteilhafterweise derart gestaltet, dass die Schmelze das Abtrennmittel passieren kann und in die Filterzone gelangt, noch nicht geschmolzene Feststoffteilchen jedoch zurückgehalten werden.

Hierzu kann das Abtrennmittel wannenartig ausgestaltet sein. Der Wannenkörper und Wannenboden haben einen geringeren Durchmesser als der Reaktionsraum oberhalb des Wannenkörpers.

Im Übergangsbereich zwischen Reaktionsraum und Wannenkörper befindet sich ein nach innen weisender umlaufender Absatz, der in eine sich nach innen verjüngende Schräge übergeht, wobei der untere Rand der Schräge in den Wannenkörper übergeht. In der Seitenwandung des Wannenkörpers sind Öffnungen vorgesehen, die vom Boden des Wannenkörpers beabstandet sind.

Der Durchmesser der Öffnungen ist derart gewählt, dass die Schmelze, zum Beispiel auf Grund ihrer Viskosität, die Öffnungen passieren kann, ein Hindurchtreten der Feststoffteilchen aber verhindert wird. Durch den Absatz und die Schräge wird das Absetzen der Feststoffteilchen gefördert.

Hierdurch gelangt im wesentlichen ausschließlich Schmelze in die Filterzone mit Filtermedium. Die Anzahl der Öffnungen kann nach Bedarf variieren.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird das Verfahren unter Inertgas durchgeführt, um eine Reaktion der Schmelze mit Luftsauerstoff zu vermeiden.

Hierzu wird der Reaktionsraum mit einem Inertgas durchströmt.

Ein Beispiel für ein geeignetes Inertgas ist Argon. Es können jedoch auch andere Inertgase eingesetzt werden, die nicht mit der Schmelze reagieren, wie z.B. Stickstoff.

Die Vorrichtung kann folglich mit einer Zufuhr und einem Abzug für das Inertgas versehen sein.

Das zugeführte Inertgas, sowie mögliche Abgase, die durch Verunreinigungen in der Schmelze entstehen können, werden vorzugsweise aktiv, zum Beispiel mit einer Pumpe, über den Abzug aus dem Reaktionsraum abgeführt, und können durch Kreislaufführung recycelt werden.

Das Verfahren kann auch unter Vakuum durchgeführt werden.

Nachstehend wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Figuren 1 a, b, c, d schematisch die verschiedenen Erwärmungsarten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, Figur 2 schematisch eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur kontinuierlichen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und

Figur 3 schematisch einen Querschnitt durch einen Abschnitt des

Reaktionsraums mit Schmelzzone mit wannenartigen

Abtrennmittel zwischen Schmelzzone und Filterzone.

In Figuren 1 a, b, c, d sind die Metallpartikel 1 durch Punkte angedeutet. Bezugszeichen 2 bezeichnet einen Filter. Die Wärmeausbreitung infolge Mikrowelleneinstrahlung (nicht gezeigt) in den Metallpartikeln 1 und/oder dem Filter 2 ist durch Pfeile angedeutet.„Q" symbolisiert den Wärmestrom.

Nach Figur 1 a werden die Metallpartikel 1 durch Mikrowelleneinstrahlung unmittelbar erwärmt, wobei sich die Wärme in den Metallpartikeln 1 ausbreitet.

In Figur 1 b ist die Wärmeausbreitung infolge Mikrowelleneinstrahlung (nicht gezeigt) in dem Filter 2 dargestellt, wobei der Filter 2 hier aus einem mikrowellenabsorbierenden Material besteht. In Figur 1 c ist skizzenhaft die Wärmeausbreitung aus dem Filter 2 in die Metallpartikel 1 durch die aufwärtszeigenden Pfeile wiedergegeben. Aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit der Metallpartikel 1 ergibt sich eine ausgezeichnete Wärmeübertragung aus dem Filter in die Metallpartikel 1 . Das heißt, in dieser Variante werden die Metallpartikel 1 indirekt durch Wärmeübertragung aus dem Filtermaterial erwärmt und aufgeschmolzen.

In Figur 1 d ist eine Kombination veranschaulicht aus indirekter Erwärmung der Metallpartikel 1 durch Wärmeübertragung aus dem Filter 2 entsprechend Figur 1 c und direkter Erwärmung der Metallpartikel 1 entsprechend Figur 1 a.

Figur 2 zeigt schematisch eine Anlage 3 für eine kontinuierliche Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Anlage 3 umfasst ein Gehäuse 4. In dem Gehäuse 4 ist der eigentliche Reaktionsraum 5 untergebracht, der einen Mantel 6 aufweist, der das Innere des Reaktionsraums 5 gegenüber dem umgebenden Gehäuse 4 abtrennt.

Das obere Ende des Reaktionsraums 5 mündet in eine obere Anschlusseinheit 7 und das untere Ende des Reaktionsraums 5 in eine untere Anschlusseinheit 8.

In der hier gezeigten Ausführungsform erstreckt sich der Reaktionsraum 5 über die gesamte Höhe des Gehäuses 4 und mündet an der Oberseite des Gehäuses 4 in die obere Anschlusseinheit 7 und an der Bodenfläche des Gehäuses 4 in die untere Anschlusseinheit 8.

In der hier gezeigten Ausführungsform ist der Filter 2 im unteren Bereich des Reaktionsraums 5 angeordnet. Oberhalb des Filters 2 werden die Metallpartikel 1 aufgebracht. Auf der Unterseite des Filters 2 tritt die gereinigte filtrierte Schmelze aus (nicht gezeigt).

Das zu schmelzende und zu reinigende Material wird dem Reaktionsraum 5 über die obere Anschlusseinheit 7 zugeführt und die filtrierte Schmelze durch die untere Anschlusseinheit 8 abgeführt.

Das Gehäuse 4 ist hier über Hohlleiter 9 mit einem Mikrowellengenerator (nicht gezeigt) verbunden zur Einstrahlung von Mikrowellen 10. In Figur 2 ist nur ein Hohlleiter 9 gezeigt. Es versteht sich jedoch, dass je nach Bedarf ein oder mehrere Mikrowellengeneratoren mit einem oder mehreren Hohlleitern an einer oder mehreren Positionen des Gehäuses 4 ankoppeln können.

Das Gehäuse 4 kann aus einem Material gefertigt sein, wie es im technischen Anlagenbau typischerweise eingesetzt wird, wie Metalle, Legierungen etc., zum Beispiel ein Stahl wie Behälterstahl. Der Mantel 6 kann aus einem mikrowellendurchlässigen oder mikrowellenabsorbierenden Material oder einer Kombination davon gebildet sein. Beispiele für absorbierende Materialien sind Siliziumnitrid, Siliziumcarbid, Graphit. Beispiele für durchlässige Materialien sind entsprechende durchlässige Keramiken und Siliziumoxid.

Zur Vermeidung einer Reaktion der Schmelze mit dem Luftsauerstoff wird in der in Figur 2 gezeigten Anlage der Reaktionsraum 5 mit einem Inertgas durchströmt.

Hierfür befindet sich in der gezeigten Anlage an der unteren Anschlusseinheit 8 eine Zuleitung 1 1 für die Zufuhr des Inertgases und an der oberen Anschluss- einheit 7 ein Abzug 12, über den das Inertgas sowie mögliche Abgase, die zum Beispiel durch Verunreinigungen im Material entstehen können, abgeführt werden können. Zur Unterstützung der Abfuhr des Inertgases und anderer Abgase kann der Abzug 12 mit einer Pumpe oder ähnlichem verbunden sein. Vorzugsweise kann der Hohlraum 13 zwischen Gehäuse 4 und Reaktionsraum 5 ganz oder teilweise mit Keramik und/oder wärmeisolierenden Materialien (in der Figur nicht dargestellt) aufgefüllt sein, um einerseits das Verfahren so effektiv wie möglich zu gestalten, aber andererseits auch die Umgebung gegen die hohen Prozesstemperaturen abzusichern.

Zur weiteren Kühlung der Gehäusewände sowie der eingesetzten Mikrowellenkomponenten kann eine Kühlung, zum Beispiel Wasserkühlung, angeschlossen sein. Als Füllmaterial für den Hohlraum 13 wird vorzugsweise ein Material eingesetzt, das mikrowellendurchlässig ist. Beispiele für mikrowellendurchlässige Materialien sind mikrowellendurchlässige Keramiken auf Nitrid- oder Oxidbasis. Auch hat sich Siliziumnitrid als geeignet erwiesen.

Es kann jedoch auch ein mikrowellenabsorbierendes Material oder eine Kombination aus mikrowellendurchlässigen und mikrowellenabsorbierenden Materialien verwendet werden. Figur 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der der Bereich des Reaktionsraums 5, in dem das Aufschmelzen des Materials erfolgt (Schmelzzone), und der Bereich mit dem Filtermedium 2 (Filterzone) durch Vorsehen eines Abtrennmittels 14 voneinander abgetrennt sein. Das Abtrennmittel weist einen Wannenkörper 15 mit Wannenboden (Boden) 16 und Wannenwandung (Wandung) 17 auf. In der Wandung 17 sind Öffnungen 18 vorgesehen, die vom Boden 16 beabstandet sind.

Im Übergangsbereich zwischen Reaktionsraum 14 und Wannenkörper 15 befindet sich ein nach innen weisender umlaufender Absatz 19, der in eine sich nach innen verjüngende Schräge 20 übergeht, wobei der untere Rand der Schräge in den Wannenkörper 15 mündet.

Der Wannenboden 16 ist üblicherweise plan.

Der Durchmesser der Öffnungen 18 ist derart gewählt, dass Schmelze 22, zum Beispiel auf Grund ihrer Viskosität, die Öffnungen passieren kann, ein Durchtreten von Feststoffteilchen aber verhindert wird. Auch die Neigung der Schräge 20 kann in Abhängigkeit der konkreten Ausgestaltung der Vorrichtung wie Dimensionen etc. nach Bedarf gewählt werden. Das Vorsehen von Absatz 19 und Schräge 20 fördert das Absetzen der Feststoffteilchen.

Das Abtrennmittel 14 bildet somit eine Art Überlauf, der Schmelze passieren lässt, jedoch ein Hindurchtreten der Feststoffteilchen in die Filterzone 21 mit Filtermedium 2 verhindert. Das Abtrennmittel 14 kann zusätzlich als Isolation dienen, so dass der Wärmeverlust durch Strahlungswärme minimiert werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglichen eine effiziente und energiesparende Aufreinigung von Metall- und Halbmetallabfällen durch Schmelzen der Abfälle und Filtrieren mit einem Filtermedium. Insbesondere kann das recycelte Material in den Ursprungsprozess zurückgeführt werden, wodurch sich nicht nur die Ausbeuten signifikant erhöhen lassen, sondern was auch aus ökologischer Sicht einen Fortschritt darstellt.

Bezugszeichenliste

1 partikelförmiges Metall, Halbmetall

2 Filter

3 Anlage

4 Gehäuse

5 Reaktionsraum

6 Mantel

7 obere Anschlusseinheit

8 untere Anschlusseinheit

9 Hohlleiter

1 1 Zuleitung

12 Abzug

13 Hohlraum

14 Abtrennmittel (Überlauf)

15 Wannenkörper

16 Wannenboden (Boden)

17 Wannenwandung (Wandung)

18 Öffnungen

19 Absatz

20 Schräge

21 Filterzone

22 Schmelze